一种从铜电解液中选择性回收金属砷的方法技术

本发明专利技术公开了一种从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，包括以下步骤：(1)将含钛或含锆化合物加入到铜电解液中反应，反应完成后固液分离，得到净化后液和沉砷渣；(2)对所述沉砷渣进行高温热解

【技术实现步骤摘要】
一种从铜电解液中选择性回收金属砷的方法


[0001]本专利技术属于废弃资源再利用的方法，尤其涉及一种从铜电解液中选择性回收金属砷的方法.

技术介绍

[0002]随着高品位、易开采的优质铜资源逐渐枯竭，铜精矿的品位不断降低，杂质含量渐增，导致砷锑铋等杂质在电解液中积累速度加快，加速漂浮阳极泥的生成，导致电积的电流密度降低、阴极极化，阴极铜质量下降。而砷是形成漂浮阳极泥的主要元素，给铜电解液系统带来严重危害。目前，铜冶炼企业广泛采用电积法使砷与铜以黑铜的形式共析出。电积法虽可将砷开路出电解系统，但仍有明显的缺陷：1)电积产生的黑铜含铜达60％以上，造成了电解体系铜的损失，而且黑铜难以直接利用，一般是返回铜火法冶炼系统，进一步加剧了整个铜冶炼系统中的砷量；2)电极过程中能耗大，经济成本高；3)对于高砷电解液的电积过程存在着技术条件复杂、易产生剧毒砷化氢气体等问题。除电积法外，溶剂萃取法、离子交换法和化学沉淀法也都有所研究，但均未获得工业推广运用。
[0003]公开号为CN106086935A的专利文献中公开了一种铜电解液净化除杂方法，其通过制备活性净化剂，实现电解液中砷锑铋杂质共沉淀脱除，但此方法需先对含锆或钛化合物进行热碱活化，工艺流程较长，砷最终以砷酸钙形式实现沉淀，仍有危害环境的风险，且没有实现砷的高值化利用，锑和铋也没有实现单独开路。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种从铜电解液中选择性回收金属砷的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，包括以下步骤：
[0007](1)将含钛或含锆化合物加入到铜电解液中反应，反应完成后固液分离，得到净化后液和沉砷渣；
[0008](2)对所述沉砷渣进行高温热解
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碳还原，得到二氧化锆或二氧化钛，砷以高纯金属砷形式回收。
[0009]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，步骤(2)中，高温热解
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碳层还原过程在惰性气体中进行，所述惰性气体为氮气、氩气中的至少一种。
[0010]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，步骤(2)中，高温热解
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碳层还原过程中的温度为600～1200℃，反应时间为0.5～4小时。
[0011]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，高温热解
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碳还原过程中的温度为600～1200℃，反应时间为0.5～4小时。
[0012]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，步骤(2)中，高温热解
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碳还原在管式炉中进行，具体过程为：在管式炉的高温区内放置坩埚，在坩埚底部铺满占坩埚
容积2/3的沉砷渣，并在管式炉的高温区内放置装满碳粉的存碳装置，然后通入惰性气体进行还原。
[0013]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，存碳装置放置在管式炉的下游高温区内，且靠近坩埚。
[0014]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，所述存碳装置呈圆柱状，其外径接近但小于管式炉的内径，存碳装置的管体为80目不锈钢网管，存碳装置的管体的两侧均采用中间有孔的隔热塞封住，隔热塞采用管式炉隔热塞，材质为氧化铝，其照片如图7所示，该结构的隔热塞可以保证气体能够通过隔热塞。通过该设置，在高温热解
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碳还原过程中，可以确保氧化砷蒸汽和碳层充分接触反应。
[0015]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，步骤(2)中，高温热解
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碳还原过程中，碳包括炭黑、还原煤或活性炭中的至少一种，碳的用量要过量，未反应完的碳可以取出重新利用，不会造成浪费。
[0016]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，步骤(1)中，所述反应温度为40～120℃，反应时间为5min～240min。
[0017]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，步骤(1)中，所述含钛或含锆化合物中的钛或锆的物质的量是铜电解液中砷物质的量的0.5～2.5倍。
[0018]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，步骤(1)中，所述含钛化合物为二氧化钛、偏钛酸、硫酸氧钛、硫酸钛、四氯化钛中的一种或几种的混合物，所述含锆化合物为二氧化锆、氢氧化锆、硫酸锆、碳酸锆、氯化锆、硝酸锆中的一种或几种的混合物。
[0019]上述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，优选的，步骤(1)中，铜电解液中的硫酸浓度为50～300g/L、砷含量为1～50g/L。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0021](1)本专利技术采用含钛或含锆化合物沉砷，无需对含钛或含锆化合物进行活化，可保证工艺流程更短，操作方便，同时，可减少活化所需的药剂，节约成本；含锆或钛化合物可选择性脱除砷，而不沉淀脱除其他元素，经过热解后，只有氧化锆或氧化钛，纯度高，回收重复利用效果好。
[0022](2)本专利技术采用含钛或含锆化合物沉砷，含钛或含锆化合物投入量小，在电解液中溶解损失小，不会给电解系统带来负担。
[0023](3)本专利技术的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，针对砷的选择性除杂效果好，可将砷元素几乎完全去除，砷的还原率(即理论回收率)可达到99％以上，实现了砷的无害化和高值资源化，而对锑和铋基本无效，沉淀渣中锑和铋含量极低。
[0024](4)本专利技术在高温热解
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碳还原的过程中，在管式炉的高温区内放置坩埚，在坩埚底部铺满占坩埚容积2/3的沉砷渣，并在管式炉的高温区临近沉砷渣位置放置装满碳粉的存碳装置，然后通入惰性气体进行还原，可避免传统的碳粉还原造成还原后渣中灰分含量多，同时避免了CO还原带来的安全隐患，绿色环保。
[0025](5)本专利技术从铜电解液中选择性回收金属砷的方法流程短，适应范围广，针对砷含量为1～50g/L的酸性溶液均有除杂作用。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的从铜电解液中选择性回收金属砷的工艺流程图。
[0027]图2为本专利技术实施例1中沉砷渣的XRD图。
[0028]图3为本专利技术实施例1中还原后渣的XRD图。
[0029]图4为本专利技术实施例1中收集到金属砷的XRD图。
[0030]图5为本专利技术实施例中对沉砷渣进行高温热解
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碳还原的流程示意图。
[0031]图6为本专利技术实施例中高温热解
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碳还原过程中采用的存碳装置的照片。
[0032]图7为本专利技术采用的存碳装置中的隔热塞照片。
具体实施方式
[0033]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0034]除非另有定义，下文中所使用的所有专业本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将含钛或含锆化合物加入到铜电解液中反应，反应完成后固液分离，得到净化后液和沉砷渣；(2)对所述沉砷渣进行高温热解
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碳还原，得到二氧化锆或二氧化钛，砷以高纯金属砷形式回收。2.如权利要求1所述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，其特征在于，步骤(2)中，高温热解
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碳还原过程在惰性气体中进行，所述惰性气体为氮气、氩气中的至少一种。3.如权利要求1所述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，其特征在于，步骤(2)中，高温热解
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碳还原过程中的温度为600～1200℃，反应时间为0.5～4小时。4.如权利要求1所述的从铜电解液中选择性回收金属砷的方法，其特征在于，步骤(2)中，高温热解
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碳还原在管式炉中进行，具体过程为：在管式炉的高温区内放置坩埚，在坩埚底部铺满占坩埚容积2/3的沉砷渣，并在管式炉的高温区内放置装满碳粉的存碳装置，然后通入惰性气体进行还原。5.如权利要求4所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：严康，龚傲，徐志峰，李金辉，田磊，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：