CN108315571A - 一种含硫化砷物料的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

一种含硫化砷物料的处理工艺包括三个主要步骤：原料浆化、氧压酸浸、还原分离。原料浆化的液固质量比为3：1～10：1，在80～100℃浆化2～4小时；在90～180℃，0.1～3.0MPa，100～3000r/min的条件下进行氧压浸出2～4小时；含砷浸出液中经二氧化硫、硫代硫酸钠或亚硫酸盐进行还原和分离后，再经二次浆化和分离得到三氧化二砷产品。本发明浸出渣含砷小于5%，砷的回收率大于80%；在浆化过程中加入了表面活性剂，使氧化反应更彻底；采用带排气***的真空浆化槽，可防止废气溢出，有利于操作环境的改善。本发明工艺流程短，具有环保、经济、节能和资源高效利用等优势。

Description

一种含硫化砷物料的处理工艺
技术领域
本发明涉及一种含硫化砷物料的处理工艺，具体属于冶金技术领域。
背景技术
砷属剧毒、致癌元素，富集于铜、铅、锌、镍、钴、金和银等有色金属矿石中，在冶炼过程中，砷主要以氧化物形式进入烟气和烟尘，在烟气洗涤工序，砷随外排废酸排出。冶炼厂普遍采用硫化工艺处理废酸，使砷最终进入含砷滤饼中。
目前处理含砷滤饼的方法主要是两类，一是火法分离，二是湿法分离。火法生产主要使用焙烧法，硫化砷经过氧化焙烧生成的三氧化二砷直接挥发进入烟气，在烟气冷凝时进行分段回收，与其他元素分离。此法的缺点是砷的回收率低，二次污染严重，成品质量差。湿法工艺主要有碱浸法、硫酸铁法、硫酸铜置换法三种工艺。其中，碱浸法氢氧化钠用量大，运行成本高，中间产物多，反应不彻底，生产出来的砷酸钠纯度不高。硫酸铁法流程复杂，投资大，能耗高。硫酸铜置换法具有安全环保、技术成熟等优点，但工艺流程长、生产成本高、砷回收率低。
本发明属于加压浸出工艺，加压浸出工艺的研究始于二十世纪四十年代，镍、钴、锌等湿法冶金工业广泛应用，通过向矿物浆液通入氧气，将金属硫化物中的硫转化为硫单质，反应效率高、流程短、回收率高，且物料中的硫以单质硫的形式回收，不形成废气和烟气污染，但是加压浸出工艺处理硫化砷物料的研究和应用很少。
中国发明专利公开号CN201610671210.2公开了一种硫化砷渣高压高压氧连续浸出资源化利用工艺。将硫化滤饼加入稀酸，按液固比1:7～9进行浆化1～1.5小时，然后送入反应釜，在反应釜内与氧气在145～155℃，0.8～1MPa反应2～2.5小时。反应结束后，过滤得到浸出渣回收硫磺，浸出液用二氧化硫还原，然后冷却结晶，获得三氧化二砷，溶液萃取提取其他有价金属。该发明浆化液固比低，浆化效果差；氧化反应采用氧气氧化，反应控制温度高，因此设备、管道材质要求高，生产成本高；反应过程中生成的硫单质会包覆在反应物表面，造成反应不彻底。
中国发明专利公开号CN201710203220.8公开了一种全湿法从硫化砷废渣中提取砷的工艺。将硫化砷渣浆化后氧压浸出，固液分离得到浸出渣和浸出液，浸出渣回收硫磺，浸出液利用硫化砷废渣还原得到三价砷溶液和渣，再对三价砷溶液进行冷却结晶，渣返回氧压浸出。其中氧压液固比1:5～10，氧化反应条件：105～115℃，0.5～1MPa反应1～2小时。该方法还原效果差，三价砷需要通过降温结晶，能耗大，反应过程中生成的硫单质同样会包覆在反应物表面，造成反应不彻底。
综上所述，含硫化砷物料的湿法处理的研究论文和相关专利报道很多，但现有技术仍存在着反应不彻底、设备材质要求高、能耗高的问题。因此，现有技术还有待改进和发展。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明提出了一种含硫化砷物料的处理工艺，具体包括如下步骤：
步骤1：原料浆化
向真空浆化槽中加入含硫化砷物料、稀硫酸、磺酸盐类表面活性剂，浆化液中硫酸浓度控制在70～180g/L，液固质量比为3：1～10：1；在80～100℃浆化2～4小时，原料浆化后送氧化反应釜进行氧压酸浸。
步骤2：氧压酸浸
向氧化反应釜通入氧化性气体，于90～180℃，0.1～3.0MPa，100～3000r/min的条件下进行氧压浸出2～4小时。
氧压浸出液经冷却后进行液固分离，得到较高浓度的含砷浸出液和浸出渣。
所述氧化性气体为压缩空气或富氧空气。
步骤3：还原分离
向步骤2所得的含砷浸出液中加入二氧化硫、硫代硫酸钠或亚硫酸盐进行还原，反应产物经一次离心机液固液分离得到还原液和还原渣。
所述的还原液中有45%～55%的体积返回真空浆化槽，作为浆化用稀硫酸，其余部分引出用作冶炼***的原料或者结晶提纯其中的铜、锌有价金属。
还原渣与稀硫酸在二次浆化槽内搅拌二次浆化，然后再次进行固液分离，所得液相用于二次浆化，固相经干燥后得到三氧化二砷产品。
所述的步骤1中的真空浆化槽为带排气口的搅拌槽，所述的排气口连接风机入口，以维持真空浆化槽内负压。
本发明方法的有益效果：
1、工艺流程短，回收率高，装置故障率低，解决了传统工艺提取过程中反应不彻底，能耗高，装置故障率高的问题。
2、在浆化过程中加入了表面活性剂，可以降低后续氧化反应产物硫单质对反应的影响，氧化反应更彻底，浸出渣含砷小于5%。
3、采用压缩空气或富氧空气氧化，可以减少高温条件下金属材质的氧化和腐蚀，特别是钛材材质在纯氧条件下容易自燃，引起安全事故；有些场合还可以使用较低品质的耐酸合金金属材料。
4、采用带排气***的真空浆化槽，可防止废气溢出，改善操作环境。
5、采用SO2、亚硫酸钠或者硫代硫酸钠还原，浸出液中的砷酸经还原生成亚砷酸，亚砷酸的溶解度远远小于砷酸，易于结晶分离，且纯度高，砷的回收率大于80%。
6、应用范围广，可用于多种硫化砷物料的处理，在本工艺的渣处理和滤液处理过程中还原回收有价金属，能实现金属综合回收利用最大化。
7、避免了火法所带来的大规模污染以及资源利用不高的问题，本发明工艺环保，资源得到有效利用，，具有环保、经济、节能和高资源利用率等优势。
附图说明
图1为本发明一种含硫化砷物料的处理工艺的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
一种含硫化砷物料的处理工艺，所述的工艺流程为：1）在10m³的真空反应槽中加入4t的硫化砷滤饼（含水50%），加入8m³浓度8%～20%稀硫酸，加入表面活性剂A，启动搅拌桨，加热盘管通入蒸汽加热升温浆液，升温到80～100℃后浆化2～4h，通过软管泵送入氧化反应釜；2）向氧化反应釜中通入1.2MPa的压缩空气，与浆液在氧化反应釜内反应，控制反应温度90～180℃，反应压力1.0MPa，氧化反应釜搅拌速度600rpm，反应停留时间2h；3）氧化反应后液泵入氧化冷却槽，然后送过滤机过滤，浸出渣主要成分为硫磺，可以返回冶炼***作为燃料，滤液送还原槽；4）向还原槽通入含SO2的冶炼烟气，五价砷还原为三价砷析出，得到的三氧化二砷含量＞90%的粗砷，粗砷经过二次浆化、二次过滤得到精制三氧化二砷。二次过滤的滤液返回二次浆化槽，渣浆送冶炼***重新冶炼或者结晶提炼铜、锌和其他有价金属。
本实施例砷浸出率大于95%，砷直接回收率大于75%，浸出渣含砷小于5%。

Claims (2)

1.一种含硫化砷物料的处理工艺，其特征在于：所述的处理工艺包括如下步骤：
步骤1：原料浆化
向真空浆化槽中加入含硫化砷物料、稀硫酸、磺酸盐类表面活性剂，浆化液中硫酸浓度控制在70～180g/L，液固质量比为3：1～10：1；在80～100℃浆化2～4小时，原料浆化后送氧化反应釜进行氧压酸浸；
步骤2：氧压酸浸
向氧化反应釜通入氧化性气体，于90～180℃，0.1～3.0MPa，100～3000r/min的条件下进行氧压浸出2～4小时；
氧压浸出液经冷却后进行液固分离，得到较高浓度的含砷浸出液和浸出渣；
所述氧化性气体为压缩空气或富氧空气；
步骤3：还原分离
向步骤2所得的含砷浸出液中加入二氧化硫、硫代硫酸钠或亚硫酸盐进行还原，反应产物经一次离心机液固液分离得到还原液和还原渣；
所述的还原液中有45%～55%的体积返回真空浆化槽，作为浆化用稀硫酸，其余部分引出用作冶炼***的原料或者结晶提纯其中的铜、锌有价金属；
还原渣与稀硫酸在二次浆化槽内搅拌二次浆化，然后再次进行固液分离，所得液相用于二次浆化，固相经干燥后得到三氧化二砷产品。
2.根据权利要求1所述的一种含硫化砷物料的处理工艺，其特征在于：所述的步骤1中的真空浆化槽为带排气口的搅拌槽，所述的排气口连接风机入口，以维持真空浆化槽内负压。
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