一種銅冶煉白煙塵脫砷的方法技術

本發明專利技術公開一種銅冶煉白煙塵脫砷的方法，以銅冶煉電除塵器收集的白煙塵為原料，采用濃硫酸酸化法將砷轉化為砷酸，再用水進行溶解，水的加入量為白煙塵質量的4～5倍，溶解時間為1～1.5小時，溶解結束后加固體碳酸鈉調節pH值至8.0～8.5，將可溶的金屬硫酸鹽轉為沉淀，經過濾與砷酸鈉鹽分離，用清水兩次洗滌，濾餅即為富含有價金屬的脫砷濾餅，其砷含量＜0.5%，濾液并入主生產石灰?鐵鹽脫砷系統，不需要新增廢水處理設備；本方法設備簡單、不需加熱、操作方便，砷脫出率高，酸化渣中砷含量滿足富鉛礦三級質量標準要求，亦為白煙塵中其它酸溶有價金屬回收提供了便利條件，具有較好的推廣應用價值。

【技術實現步驟摘要】
一種銅冶煉白煙塵脫砷的方法
本專利技術涉及一種銅冶煉白煙塵脫砷的方法，屬于危險固體廢棄物危險源分離處理

技術介紹
銅是現代經濟發展的基礎工業原料之一，由于其具有導電導熱、抗張耐磨性能較好，因而在電力電氣、機械制造、運輸、建筑、能源、軍事工業等領域得到了廣泛應用。熔煉是火法煉銅最重要的冶煉過程，傳統熔煉方法是在鼓風爐、反射爐和電爐內進行，這種工藝的主要缺點是：不能充分利用爐料中硫化物氧化的化學反應熱作能量，礦物燃料量或電能消耗大；產出S02煙氣濃度低，生產硫酸不經濟，易對環境造成嚴重污染。因此傳統熔煉工藝逐漸被高效、節能和低污染的強化熔煉新工藝取代。從近期國內技術改造和新項目技術方案看，都已將熔煉系統的技術作為重點，并選擇適合自身特點的先進熔煉技術和設備，其中銅精礦配料－圓盤制粒－澳斯麥特爐熔煉－轉爐吹煉－回轉式陽極爐火法精煉－常規大極板電解精煉是目前新上銅冶煉首選工藝。銅冶煉白煙塵灰來源于電爐煙氣和熔煉煙氣，電爐煙氣主要成分為氮氣和氧氣，還含有少量的水蒸汽和二氧化硫，溫度一般在420℃左右，含塵量約30g/Nm3；熔煉煙氣主要成分為氮氣、二氧化硫和水蒸汽，還含有少量的氧氣和三氧化硫，溫度高達1200℃以上，含塵量約210g/Nm3，經廢熱鍋爐回收顯熱后，溫度降到390℃左右，含塵量降至120g/Nm3，比重大、粒度粗的粉塵在此聚集。從廢熱鍋爐出來的熔煉煙氣與電爐煙氣混合，混合氣溫度約300℃、含塵量在105～110g/Nm3，經電收塵器第一電場捕集成為高銅煙塵返回熔煉系統作入爐原料使用。電收塵器第二、三、四電場收集的煙塵由于含有較多有害的雜質成分，不宜返回熔煉系統，即為所述的白煙塵灰。由于銅冶煉白煙塵灰是富含有價金屬和有害元素的混合物，砷含量高并含有少量砷氧化物，是一種危險固體廢棄物，但亦是可加以利用的資源，導致其資源化利用的瓶頸問題是砷含量高，若能將白煙塵中砷脫出，不僅可富集有價金屬含量，同時亦可用傳統火法冶金或濕法聯合火法冶金對有價金屬進行回收利用，充分體現其自身價值，因此，廣大學者對白煙塵脫砷進行了針對性研究，如：馬淼等研究了河南某企業白煙塵的物相組成及化學結合狀態，結果表明，樣品中元素As相對含量高達20.99％，其中11％以游離態As2O3形式存在，其余以PbAs2O6形式存在。樣品中還含有少量的Cu、Pb、Zn等金屬及其氧化物，采用雙氧水氧化后加4mol/L的硫酸進行酸浸，反應溫度30℃，時間3小時，液固比為7：1的酸浸脫砷工藝，獲得了砷的浸出率為97.1％的良好效果。邢鵬等以高砷鋅煙灰為原料，采用低溫硫酸化焙燒工藝，使煙灰中的砷以As203形式揮發逸出，經收塵系統收集。鋅、銦、鍺等有價金屬在焙燒過程中轉變為硫酸鹽，實現了與砷的分離，考察了硫酸用量、溫度、焙燒時間對脫砷的影響。結果表明：硫酸用量1.2倍理論量、溫度300℃、焙燒時間3h，焙燒后砷的脫除率達78.28％。李偉等采用真空蒸發的方法對煙塵進行了脫砷預處理，結果表明：溫度為673K，蒸發時間為30min，體系壓強為40Pa的條件下，煙塵的蒸發率為16.2%，蒸余物中砷含量降低至1.12%，砷的脫除率為92.7%。CN104962747A一種銅冶煉煙塵脫砷的方法，按照以下步驟進行：（1）收集：收集銅冶煉煙塵；（2）浸出：將銅冶煉煙塵與工業硫酸進行混合，在混合液中加入30～40%雙氧水作為氧化劑，加熱至70～80℃進行浸出，浸出時間為2～3小時；（3）過濾：過濾浸出的產物，分離浸出液和浸出渣；（4）脫砷：過濾后，在浸出液中加入煙塵質量50～60%的高價鐵，加熱至80～90℃，并用石灰乳調節pH值，使之生成砷酸鐵沉淀析出，脫砷時間為3～4小時；（5）分離：分離出沉淀析出的砷酸鐵。CN104593610A含砷煙灰的脫砷方法，包括以下步驟：1）配料：根據含砷量計算每噸煙灰配料所需的濃硫酸、粉煤量，按重量百分比As:濃硫酸:粉煤=1:0.10～1.50:0.10～0.50，將煙灰、濃硫酸和粉煤混勻；2）還原焙燒：將配好的原料裝入電熱轉爐中，開啟收塵風機，升溫至300～450℃，轉動焙燒1.5-3小時，出料；3）將脫砷焙砂送銦回收系統浸出鋅、銦，萃取回收銦。CN104451171A一種含砷煙塵流態化脫砷的方法，包括以下步驟：（1）干燥，將含砷煙塵升溫至80℃～150℃，干燥1h～10h，干燥后煙塵中水質量百分含量低于8%；（2）流態化還原揮發，將干燥后的含砷煙塵揮發還原，通入保護氣體和還原性氣體保持含砷煙塵懸浮，還原性氣體與保護氣體體積比例為0.05～5：100，反應溫度控制為350℃～480℃，反應時間控制3min～30min，使煙塵中以五氧化二砷形式存在的砷與還原性氣體發生反應生成三氧化二砷；（3）流態化直接揮發，保持含砷煙塵的懸浮狀態，通入保護氣體以控制反應氣氛為保護性氣氛，反應溫度控制為500℃～600℃，反應時間控制30min～120min，煙塵中殘余的三氧化二砷直接揮發，流態化揮發后的殘渣作為回收有價金屬的原料；（4）煙氣高溫收塵，保持煙氣溫度在450℃～500℃進行收塵，獲得的煙塵返回步驟（2）；（5）煙氣冷卻收砷，經過高溫收塵的煙氣冷卻至120℃～220℃，經收塵得到三氧化二砷產品。CN103952563A一種白煙塵脫砷的方法，將銅冶煉過程產生的白煙塵與工業硫磺按1:0.3～0.5的重量比混合，先在330～370℃下焙燒反應，得到的焙砂再在600℃～660℃下揮發，將最終焙砂中砷含量降至0.6～2%。CN1012007761一種從含三氧化二砷煙塵中脫砷的方法，包括將浸出后液中的5價砷用石灰沉淀除去，其特征為，用氫氧化鈉、碳酸鈉或氨水調節浸出液的pH值為5～12，液固重量比為2～10∶1，在攪拌條件下添加雙氧水進行浸出，雙氧水的添加量為化學反應計量的100～300％，浸出溫度為20～100℃，浸出時間為1～10小時。綜上所述，冶煉含砷煙塵脫砷主要有酸浸法、氧化-酸浸法、焙燒法、還原法等，酸浸法有利于多金屬提取，但要達到砷的高效溶出，獲得低砷富鉛渣，必須加氧化劑，這不僅提高了設備抗腐要求高，同時會給生產操作帶來安全隱患，而本專利技術不需使用氧化劑，采用高濃度酸直接酸化溶砷，不僅效果好，設備生產容量大，操作亦方便簡單。
技術實現思路
本專利技術的目的是將銅冶煉白煙塵中以砷酸鹽和氧化物存在的砷轉化為可溶性砷酸鹽與有價金屬進行分離，本專利技術直接加濃硫酸對白煙塵進行酸化，將砷轉化為砷酸，然后通過調整pH值將溶于硫酸的金屬以沉淀形式轉入固相，再通過過濾將砷與有價金屬分離，含砷浸出液直接并入主生產脫砷系統，不需另增處理設備。本專利技術將銅冶煉白煙塵，其成分主要是精銅原料經過高溫焙燒后升華產物及氣體攜帶粉塵，在有砷氧化物氣氛存在的高溫條件下，大部分砷與金屬氧化物結合成穩定的砷酸鹽或復鹽，少量則仍以氧化物形式存在。硫酸為強酸，而砷酸或亞砷酸屬于弱酸，因此，就理論而言，用硫酸可將砷氧化物或砷酸鹽轉化為硫酸鹽和砷酸，但白煙塵經過高溫環境，其形成的砷酸鹽結構較為穩定，這也是酸浸液相法脫砷效果差的主要原因，綜合考慮上述分析，本專利技術采用直接加濃硫酸進行酸化處理，通過提高氫離子濃度來強化砷酸鹽的轉化，利用高濃度硫酸的氧化性將低價砷化合物氧化為高價離子，減少其本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種銅冶煉白煙塵脫砷的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：（1）酸化：將銅冶煉白煙塵與濃硫酸混合，其中濃硫酸的加入量為將白煙塵中的砷轉化為砷酸所需氫離子理論量的1.1～1.2倍，混合均化后酸化4～5h；（2）溶解：步驟（1）酸化結束后加水溶解，以白煙塵質量計液固質量比為4～5︰1，攪拌溶解，常溫操作，溶解時間為1～1.5小時；（3）返沉：步驟（2）溶解結束后加固體碳酸鈉調節pH值至8.0～8.5，進行沉淀；（4）分離與洗滌：步驟（3）沉淀結束后，通過過濾將固液相分離，濾餅用步驟（1）白煙塵質量5～6倍的水進行兩次洗滌，濾餅即為脫砷濾餅；濾液并入主生產石灰?鐵鹽脫砷系統。

【技術特征摘要】
1.一種銅冶煉白煙塵脫砷的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：（1）酸化：將銅冶煉白煙塵與濃硫酸混合，其中濃硫酸的加入量為將白煙塵中的砷轉化為砷酸所需氫離子理論量的1.1～1.2倍，混合均化后酸化4～5h；（2）溶解：步驟（1）酸化結束后加水溶解，以白煙塵質量計液固質量比為4～5︰1，攪拌溶解，常溫操作，溶解時間為1～1.5小時；（3）返沉：步驟（2）溶解結束后加固...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏舉佩，楊勁，羅中秋，劉海浪，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：云南,53