CN101817553B - 一种含砷烟尘的处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种用含砷烟尘经浸出、加压氧化转化合成砷酸铁并固结的方法，是将含砷烟尘用10～30g/L的稀硫酸溶液浸出，加入粉状黄铁矿搅拌混合，加入密闭搅拌反应器内，通入氧气至氧分压0.6～1.5MPa，加热至100～160℃，搅拌反应2～4小时，过滤得到砷酸铁和硫磺的混合固体，以及10～30g/L的稀硫酸溶液，该硫酸溶液返回浸出。将混合固体进行固结处理，得到强度高、对环境无害的疏水性固体。处理过程无废气、废水排放，可解决各种含砷的烟尘中砷的开路问题，消除含砷烟尘对环境的污染。
Description
技术领域
本发明属有色金属冶金技术领域。涉及一种用含砷烟尘经硫酸溶液浸出、加入黄铁矿加压氧化合成砷酸铁和元素硫并固结的方法。
背景技术
砷是比较分散的矿物资源，单独的矿床很少，多与锡、铅、铜等多种矿物共生，在这类有色金属的冶炼过程中，砷主要进入烟尘中和其他中间产品，一方面造成大量的主金属积压在中间产物中，或砷等有害元素在冶炼过程中反复循环，影响冶炼技术经济指标，另一方面是损害作业人员的身体建康，造成砷对环境的污染。
有色金属冶炼过程中产出的含砷烟尘中脱砷主要有生产砷产品和转变为难溶于水的砷酸盐堆存两种方法。
含砷物料生产的砷产品主要是白砷，采用的方法主要有火法挥发和湿法浸出两种。湿法工艺用热水将砷浸出进入溶液，再经脱杂、脱色后浓缩结晶得到As2O3产品，浸出渣返回熔炼。中国专利N1098442提供了一种湿法提取白砷的工艺，以锡焙烧烟尘为原料，在用水加温浸出时加入天然石灰石粉调节料浆pH值，滤液加入氨水调节pH值，过滤，滤液用活性炭脱色，浓缩结晶，获得含As2O399.5％以上的的白砷产品。火法挥发是在高温下将烟尘和其他含砷物料中的砷氧化或还原为As2O3挥发进入烟气，再经冷却、收尘后得到As2O3产品或富集砷的烟尘。中国专利CN1403603提供了一种高砷铅阳极泥的脱砷方法，采用在回转窑通入水蒸汽焙烧，焙烧产生的烟尘通过冷凝***收集回收As2O3，尾气用碱液处理后排放。控制适当的焙烧条件，能脱除阳极泥中大部分的砷，铅、锑则留在焙砂中。该方法原料适应范围广，可处理各种含砷固体物料，砷脱出较为彻底，但废气的治理难度大，需要复杂的烟气处理***。
转化为难溶于水的砷酸盐方法，主要有砷酸钙和砷酸铁两种方法。由于白砷和其他砷产品的毒性大，限制了其用途和用量，因此转化为对环境无害的难溶砷酸盐堆存脱砷的方法越来越得到重视。
中国专利CN1155587提供了一种高砷物料的脱砷工艺，将NaOH水溶液与高砷物料混合拌匀，混合物烘干之后在300～650℃下中温焙烧，焙砂用热水浸出，浸出液用含钙的化合物或含NH4+、Mg2+的化合物沉淀所得含砷溶液中的砷。该方法需要高温焙烧，耗能较大。
方兆衍等在《化工冶金》2000年第2I卷第4期报道了一种高砷溶液中和脱砷过程的方法，以含铁30.46～47.62、砷19.72～56.48的高砷难浸金矿的硝酸催化氧化浸出液为原料，采用NaOH作中和、双氧水氧化，控制终点pH值为5～6，常压中和沉淀砷酸铁，沉砷后液可达到废水排放的国家标准。
发明内容
本发明的目的是提供一种将有色金属冶炼过程中产出的含砷烟尘中砷转变为强度高、对环境无害的疏水性固体的方法，减少砷在冶炼过程中的循环，并消除砷对环境的危害。
实现本发明上述目的所采取的技术方案是：将含砷烟尘用硫酸溶液浸出，浸出液按反应量加入粉状黄铁矿，加压氧化合成为砷酸铁和硫磺混合物，对混合物加热，使熔化的液态硫磺包覆在砷酸钙固体颗粒的表面，冷却得到疏水性固体。
本发明的具体工艺方法是：
(1)将含砷烟尘用10～30g/L的硫酸溶液浸出，浸出液加入粉状黄铁矿搅拌混合0.5小时，浸出渣再返回熔炼；
(2)将混合物加入密闭搅拌反应器内，通入氧气或空气至氧分压0.6～1.5MPa，加热至100～160℃，搅拌反应2～4小时，过滤得到砷酸铁和硫磺的混合固体，以及10～30g/L的硫酸溶液，硫酸溶液返回浸出；
(3)将砷酸铁和硫磺的混合固体加热至120～150℃，再制块或制球，冷却固结；或将砷酸铁和硫磺的混合固体制块或制球，再加热至120～150℃，冷却固结，最终得到对环境无害的疏水性固体。
所述含砷烟尘为Sn、Pb、Cu有色金属火法冶炼过程中产出的含砷30～70wt％的烟尘。
所述粉状黄铁矿粒度为过100目筛，加入量为黄铁矿中的铁与浸出液中的砷的摩尔比为1～2∶1。
所述制块或制球可采用压制成型的方法。
本发明的有益效果是：将砷烟尘中的砷用硫酸溶液浸出后与黄铁矿混合在密闭容器内将铁氧化为三价铁、砷氧化为五价砷并形成砷酸铁，氧化过程和砷酸铁的生成过程在密闭容器中进行，部分硫氧化为硫酸后循环使用，处理过程无废气、废水排放；氧化过程中产出的元素硫后续的固结处理过程中熔化为液态，包覆在砷酸钙固体颗粒的表面并作为粘结剂和空隙填充剂，将颗粒粘结并填充空隙，利用元素硫的疏水性，固结后固体为疏水性固体，解决了砷酸钙固体堆存过程中砷的再溶出问题，固结后固体的强度高、对环境无害；有效利用了有色金属硫化矿选矿过程中的产出的低品质黄铁矿，原料来源广泛；可解决各种含砷的烟尘中砷的开路问题，消除含砷烟尘对环境的污染。
附图说明
图1为本发明的原则工艺流程图。
具体实施方案
实施例1
烟尘成分：As48.34％；黄铁矿成分：Fe43.28％，S36.57％，粒度-100目。
将1.0Kg含砷烟尘与浓度为21.74g/L的硫酸溶液浸出，得到11.2L浸出液，砷浓度为41.03g/L。将1.19Kg黄铁矿粉加入浸出液中搅拌混合0.5小时，加入密闭搅拌反应器内，通入氧气至氧分压1.0Mpa，加热至130℃，搅拌反应3小时，过滤，得到砷酸铁与元素硫的混合固体2.11Kg，19.73g/L的硫酸溶液10.3L.
取1kg混合固体加热至135℃，压制成块，冷却至常温固结，得到强度高、对环境无害的疏水性固体；将1kg混合固体压制成块，加热至135℃并保温20分钟，冷却至常温固结，得到强度高、对环境无害的疏水性固体。
实施例2
烟尘成分：As48.34％；黄铁矿成分：Fe43.28％，S36.57％，粒度-100目。
将1.0Kg含砷烟尘与浓度为12.74g/L的硫酸溶液浸出，得到11.4L浸出液，砷浓度为38.59g/L，将1.52Kg黄铁矿粉加入浸出液中搅拌混合0.5小时，加入密闭搅拌反应器内，通入氧气至氧分压1.5Mpa，加热至100℃，搅拌反应4小时，过滤，得到砷酸铁与元素硫的混合固体2.53Kg，11.43g/L的硫酸溶液10.4L。
取1kg混合固体加热至150℃，压制成块，冷却至常温固结，得到强度高、对环境无害的疏水性固体；取1kg混合固体压制成块，加热至150℃并保温10分钟，冷却至常温固结，得到强度高、对环境无害的疏水性固体。
实施例3
烟尘成分：As48.34％；黄铁矿成分：Fe43.28％，S36.57％，粒度-100目。
将1.0Kg含砷烟尘与浓度为28.43g/L的硫酸溶液浸出，得到11.2L浸出液，砷浓度为42.3g/L，将1.52Kg黄铁矿粉加入浸出液中搅拌混合0.5小时，加入密闭搅拌反应器内，通入氧气至氧分压0.7Mpa，加热至160℃，搅拌反应2小时，过滤，得到砷酸铁与元素硫的混合固体1.69Kg，29.57g/L的硫酸溶液10.1L。
取1kg混合固体加热至120℃，压制成块，冷却至常温固结，得到强度高、对环境无害的疏水性固体；取1kg混合固体压制成块，加热至120℃并保温30分钟，冷却至常温固结，得到强度高、对环境无害的疏水性固体。
Claims (2)
1.一种含砷烟尘的处理方法，其特征是：将含砷烟尘用硫酸溶液浸出，浸出液按反应量加入粉状黄铁矿，加压氧化合成为砷酸铁和硫磺混合物，对混合物加热，使熔化的液态硫磺包覆在砷酸铁固体颗粒的表面，冷却得到疏水性固体；所述含砷烟尘为Sn、Pb、Cu有色金属火法冶炼过程中产出的含砷30～70wt%的烟尘；所述粉状黄铁矿粒度为过100目筛，加入量为黄铁矿中的铁与浸出液中的砷的摩尔比为1～2:1；具体操作步骤如下，
（1）将含砷烟尘用10～30g/L的硫酸溶液浸出，浸出液加入粉状黄铁矿搅拌混合0.5小时；
（2）将混合物加入密闭搅拌反应器内，通入氧气或空气至氧分压0.6～1.5MPa,加热至100～160℃，搅拌反应2～4小时，过滤得到砷酸铁和硫磺的混合固体，以及10～30g/L的硫酸溶液，硫酸溶液返回浸出；
（3）将砷酸铁和硫磺的混合固体加热至120～150℃，再制块或制球，冷却固结；或将砷酸铁和硫磺的混合固体制块或制球，再加热至120～150℃，冷却固结。
2.根据权利要求1所述的含砷烟尘的处理方法，其特征是：所述制块或制球采用压制成型的方法。
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