一种铜冶炼烟尘脱砷的方法

摘要

本发明公开了一种铜冶炼烟尘脱砷的方法。将铜冶炼含砷烟尘与含硫化铁物料混合后置于保护气氛中焙烧，使铜冶炼含砷烟尘中的砷以氧化砷形式脱除，该方法与常规火法脱砷相比，可以在较低的焙烧温度下实现砷的高效脱除，脱除率高达88％以上，且操作简单，条件温和，能耗低，可大规模处理铜冶炼烟尘中的砷。

权利要求

1.一种铜冶炼烟尘脱砷的方法，其特征在于：将铜冶炼含砷烟尘与含硫化铁物料混合后，置于保护气氛中，以10 40℃/min的升温速率升温至550 700℃焙烧40 60min，使铜冶炼~ ~ ~含砷烟尘中的砷以氧化砷形式脱除；所述含硫化铁物料的质量为铜冶炼含砷烟尘质量的20

50%；所述含硫化铁物料为黄铁矿。

~

2.根据权利要求1所述的一种铜冶炼烟尘脱砷的方法，其特征在于：铜冶炼含砷烟尘和含硫化铁物料经过干燥，再粉碎至粒径小于2mm。

3.根据权利要求1所述的铜冶炼烟尘脱砷的方法，其特征在于：焙烧过程产生的挥发物经过冷却回收三氧化二砷，尾气采用碱性溶液进行吸收，焙烧过程产生的渣返回熔炼系统。

说明书

一种铜冶炼烟尘脱砷的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种铜冶炼烟尘脱砷的方法，利用黄铁矿作为脱砷添加剂提高含砷铜冶炼烟尘脱砷率，实现复杂含砷物料高效分离回收砷，属于有色金属火法冶金领域。

背景技术

[0002] 全球铜行业迅速发展，据世界金属统计局(WBMS)2015年2月15日所发布的统计数据，2015年全球精铜产量2288.3万吨，精铜依然供不应求，在未来几年中国精铜产量依然会保持稳步增长。铜冶炼过程中产生的含砷烟尘是回收金银以及各种有价金属的重要原料；但是由于砷的存在，不论是火法还是湿法回收工艺，在处理过程中会给环境带来较大的污染，使流程变得复杂，影响其它综合利用产品的质量，再加上目前环保要求的不断提高，冶炼烟尘脱砷越来越受到重视。

[0003] 目前常见的含砷烟尘脱砷方法有火法、湿法以及火法-湿法联合三种。湿法工艺脱砷是指采用含有脱砷剂的水溶液在温度100℃以内的条件下处理，使砷以砷酸(盐)或亚砷酸(盐)的形式进入溶液，从而与固体物料分离，常见的浸出剂有酸浸出剂、碱浸出剂、无机盐浸出剂等。湿法脱砷和火法-湿法联合脱砷近年来受到国内外学者的广泛关注和研究，但是却有一系列的弊端：流程较长，且容易产生二次污染，脱砷成本较高，不适宜处理大批量的烟尘。相对湿法脱砷和火法-湿法联合脱砷而言，火法脱砷具有简单方便，不需要添加额外的生产设备和流程，经过脱砷后的物料可以直接返回熔池熔炼系统，具有较高的经济效益。目前文献报道的火法焙烧脱砷常加入的添加剂有焦炭、碱性物质、氧化物、硫酸盐等，加入焦炭脱砷需要在1100℃的温度下进行，对设备要求较高，能耗较大，其它有价金属也会随之挥发；加入碱性物质焙烧，使含砷化合物转化为砷酸盐，后续进行湿法脱砷及砷的稳定化处理，但是过程比较复杂，工艺流程较长，不适合工业化生产。

发明内容

[0004] 针对现有技术中复杂含砷物料的脱砷技术存在高污染、高能耗、高成本以及存在安全隐患等缺点，本发明的目的旨在提供一种利用黄铁矿作为脱砷添加剂，在低温下实现铜冶炼烟尘中砷高效脱除的方法。该方法工艺简单，能耗低，可有效解决铜冶炼含砷烟尘脱砷处理的技术问题，满足工业生产应用需要。

[0005] 本发明提供了一种铜冶炼烟尘脱砷的方法，该方法是将铜冶炼含砷烟尘与含硫化铁物料混合后，置于保护气氛下，在500～1000℃温度下焙烧，使铜冶炼含砷烟尘中的砷以氧化砷形式脱除。

[0006] 本发明的技术关键在于利用铜冶炼含砷烟尘和含硫化铁物料在适当的温度条件下进行固相反应，在将铜冶炼含砷烟尘中铜、铅、锌等重金属实现有效固定的同时，将砷选择性转化成易挥发的三氧化二砷，实现三氧化二砷的挥发回收。铜冶炼含砷烟尘在硫化铁存在及500～1000℃温度(优选温度为550～700℃)、惰性气氛条件下，主要发生以下主要反应：

[0007] As2O3(s)＝As2O3(g)↑；

[0008] As2O5+S＝As2O3(g)↑+SO2↑；

[0009] 1.455Me3(AsO4)2+3FeS2＝4.364MeS+Fe3O4+1.455As2O3↑+1.636SO2↑；

[0010] 从上述反应可以看出，铅、锌主要转化成稳定的金属硫化物，富集在渣相中，而铁转化成磁铁矿，渣相可以直接返回熔炼系统，而砷转化成三氧化二砷，可以通过冷却回收。

[0011] 本发明利用含硫化铁物料作为脱砷添加剂，相对现有的焦炭等脱砷剂，焙烧温度大大降低，有利于降低能耗。

[0012] 优选的方案，焙烧温度为500～1000℃，最好控制在550～700℃。

[0013] 优选的方案，所述黄铁矿的质量为铜冶炼含砷烟尘质量的20～50％，黄铁矿和铜冶炼含砷烟尘选择合适的配比有利于砷选择性转化成As2O3。

[0014] 优选的方案，铜冶炼含砷烟尘和黄铁矿经过干燥，再粉碎至粒径小于2mm，混合均匀。

[0015] 优选的方案，所述焙烧过程为：将铜冶炼含砷烟尘和含硫化铁物料混合物料置于炉中，通入氮气和/或氩气作为保护气，以10～40℃/min的升温速率升温至500～1000℃焙烧10～60min

[0016] 优选的方案，焙烧过程产生的挥发物经过冷却回收三氧化二砷，尾气采用碱性溶液进行吸收，焙烧过程产生的渣返回熔炼系统。

[0017] 本发明铜冶炼含砷烟尘脱砷的方法包括以下步骤：

[0018] 1)将铜冶炼烟尘和黄铁矿烘干，破碎至粒径小于2mm，按照黄铁矿添加量为20％～50％，将铜冶炼含砷烟尘和黄铁矿混合均匀，得到混料；

[0019] 2)将步骤1)得到的混料置于炉中通入氮气进行焙烧，控制温度在500～1000℃，焙烧时间10～60min，升温速率为10～40℃/min使砷以氧化砷的形态与烟尘分离，焙烧残渣直接返回到熔炼系统进行循环，尾气用碱溶液进行吸收。

[0020] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下技术效果：

[0021] 1、本发明采用含硫化铁物料(如黄铁矿)作为铜冶炼含砷烟尘的脱砷添加剂，不但实现了在较低的温度下脱砷，而且大大提高了砷的脱出率，高达88％以上，通过对铜冶炼含砷烟尘脱砷后，砷残留量很低，而且使烟尘中的铜、铅、锌等重金属得到了有效的富集，可直接返回到熔炼系统，或者通过磁选和浮选回收其中的有价金属。相对现有的铜冶炼含砷烟尘脱砷过程，能耗低，脱砷效果好，且无二次污染，具有明显的技术优势，[0022] 2、本发明将铜冶炼含砷烟尘全部选择性转化成三氧化二砷，有利于砷的回收，实现了砷氧化物的循环利用。

[0023] 3、本发明的工艺流程简单、操作灵活、能耗低，有利于降低企业生产成本，具有良好的经济和社会效益。

附图说明

[0024] 图1为本发明的铜冶炼含砷烟尘脱砷过程中挥发产物XRD图。

具体实施方式

[0025] 以下实施例或实施方式旨在进一步说明本发明，而不是对本发明权利要求保护范围的限定。

[0026] 实施例1

[0027] 本实例选用的是湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘，其主要元素组成如表1，添加剂为黄铁矿，具体实施步骤如下：

[0028] 表1湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘主要元素组成表(％)

[0029]

[0030] 步骤一：分别取铜冶炼熔炼电收尘和黄铁矿，低温烘干，破碎至粒径小于2mm，按照黄铁矿添加量为30％，将铜冶炼烟尘和黄铁矿混合均匀，得到混料。

[0031] 步骤二：称取上述混料5g于方舟坩埚，将方舟坩埚置于管式炉中焙烧，焙烧温度设置为700℃，焙烧时间设置为60min，升温速率设置为20℃/min，将焙烧后的样品消解，送至电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析，得出焙烧残渣中As的含量为1.61％，脱砷率为92.28％。焙烧挥发物的XRD图如图1所示，从图1中可以看出，砷全部转化成三氧化二砷形式脱除。

[0032] 步骤三：尾气进入尾气吸收装置，减少对环境的污染。

[0033] 实施例2

[0034] 本实例选用的是湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘，其主要元素组成如表2，添加剂为黄铁矿，具体实施步骤如下：

[0035] 表2湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘主要元素组成表(％)

[0036]

[0037] 步骤一：分别取铜冶炼熔炼电收尘和黄铁矿，低温烘干，破碎至粒径小于2mm，按照黄铁矿添加量为30％，将铜冶炼烟尘和黄铁矿混合均匀，得到混料。

[0038] 步骤二：称取上述混料5g于方舟坩埚，将方舟坩埚置于管式炉中焙烧，焙烧温度设置为700℃，焙烧时间设置为5min，升温速率设置为20℃/min将焙烧后的样品消解，送至电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析，得出焙烧残渣中As的含量为3.23％，脱砷率为69.73％。

[0039] 步骤三：尾气进入尾气吸收装置，减少对环境的污染。

[0040] 实施例3

[0041] 本实例选用的是湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘，其主要元素组成如表3，添加剂为黄铁矿，具体实施步骤如下：

[0042] 表3湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘主要元素组成表(％)

[0043]

[0044] 步骤一：分别取铜冶炼熔炼电收尘和黄铁矿，低温烘干，破碎至粒径小于2mm，按照黄铁矿添加量为30％，将铜冶炼烟尘和黄铁矿混合均匀，得到混料。

[0045] 步骤二：称取上述混料5g于方舟坩埚，将方舟坩埚置于管式炉中焙烧，焙烧温度设置为400℃，焙烧时间设置为60min，升温速率设置为20℃/min，将焙烧后的样品消解，送至电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析，得出焙烧残渣中As的含量为14.75％，脱砷率为22.18％。

[0046] 步骤三：尾气进入尾气吸收装置，减少对环境的污染。

[0047] 实施例4

[0048] 本实例选用的是湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘，其主要元素组成如表4，添加剂为黄铁矿，具体实施步骤如下：

[0049] 表4湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘主要元素组成表(％)

[0050]

[0051] 步骤一：分别取铜冶炼熔炼电收尘和黄铁矿，低温烘干，破碎至粒径小于2mm，按照黄铁矿添加量为10％，将铜冶炼烟尘和黄铁矿混合均匀，得到混料。

[0052] 步骤二：称取上述混料5g于方舟坩埚，将方舟坩埚置于管式炉中焙烧，焙烧温度设置为700℃，焙烧时间设置为60min，升温速率设置为20℃/min，将焙烧后的样品消解，送至电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析，得出焙烧残渣中As的含量为11.05％，脱砷率为48.49％。

[0053] 步骤三：尾气进入尾气吸收装置，减少对环境的污染。

[0054] 实施例5

[0055] 本实例选用的是湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘，添加剂为黄铁矿，具体实施步骤如下：

[0056] 步骤一：分别取铜冶炼熔炼电收尘和黄铁矿，低温烘干，破碎至粒径小于2mm，按照黄铁矿添加量为60％，将铜冶炼烟尘和黄铁矿混合均匀，得到混料。

[0057] 步骤二：称取上述混料5g于方舟坩埚，将方舟坩埚置于管式炉中焙烧，焙烧温度设置为550℃，焙烧时间设置为40min，升温速率设置为20℃/min，将焙烧后的样品消解，送至电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析，得出焙烧残渣中As的含量为2.33％，脱砷率为81.83％。

[0058] 步骤三：尾气进入尾气吸收装置，减少对环境的污染。

[0059] 实施例6

[0060] 本实例选用的是湖南省某铜冶炼厂熔炼电收尘，添加剂为黄铁矿，具体实施步骤如下：

[0061] 步骤一：分别取铜冶炼熔炼电收尘和黄铁矿，低温烘干，破碎至粒径小于2mm，按照黄铁矿添加量为28％，将铜冶炼烟尘和黄铁矿混合均匀，得到混料。

[0062] 步骤二：称取上述混料5g于方舟坩埚，将方舟坩埚置于管式炉中焙烧，焙烧温度设置为550℃，焙烧时间设置为40min，升温速率设置为20℃/min，将焙烧后的样品消解，送至电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析，得出焙烧残渣中As的含量为1.55％，脱砷率为94.68％。

[0063] 步骤三：尾气进入尾气吸收装置，减少对环境的污染。