專利名稱：一種從鉛陽極泥中脫除和回收砷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域中濕法冶金過程，特別是有效地從鉛陽極泥中脫除和回收砷 的濕法冶金方法。
背景技術(shù)：
鉛陽極泥是由粗鉛電解精煉過程中不溶于電解液的各種成分組成，其成分和產(chǎn) 率主要取決于陽極成分、鑄造質(zhì)量和電解的技術(shù)條件等因素，鉛電解陽極泥的產(chǎn)率波動于 0. 9^1. 8%，水分含量35、0%左右，陽極泥主要含有砷、鉛、銻、鉍、銅、金、銀和稀散金屬等， 所以，鉛陽極泥是提取銻、鉍和稀貴金屬等的重要原料。由于礦產(chǎn)資源的日益枯竭，高砷鉛 礦石在鉛的冶煉過程中被大量采用，這就使得鉛陽極泥中砷的含量越來越高。目前，國內(nèi)外處理鉛陽極泥仍以傳統(tǒng)火法工藝流程為主，即鉛泥經(jīng)過還原熔煉產(chǎn) 出貴鉛，貴鉛再通過氧化精煉除鉛、銻、砷、鉍和銅等金屬得到粗銀，粗銀經(jīng)過電解精煉產(chǎn)出 銀粉，最后再從銀電解陽極泥中回收金。傳統(tǒng)火法工藝具有對原料適應(yīng)性強，設(shè)備簡單，處 理能力大等特點，但也存在明顯的缺點能耗高、金屬分離效果差、砷二次污染嚴(yán)重、綜合回 收效益差和環(huán)境污染嚴(yán)重。為了減少鉛陽極泥處理過程中砷對整個工藝的危害和對環(huán)境的污染，進行了很多 從鉛陽極泥中脫除和回收砷方法的研究，主要有堿性浸出和酸性浸出兩種方法。堿性脫除 砷方法，即將鉛陽極泥在NaOH溶液中氧化浸出，實現(xiàn)砷與其它有價金屬的分離，然后以砷 酸鈣或砷酸鐵的形式從溶液中沉淀砷，沉淀砷后的溶液補充一定的氫氧化鈉后再返回浸 出。酸性浸出法，即鉛陽極泥經(jīng)過自然氧化或烘烤氧化后用鹽酸浸出，或者采用控電位氯化 浸出，將鉛陽極泥中的砷、銻、鉍和銅等金屬同時溶解進入溶液，從酸性浸出液中回收這些 有價金屬時，砷會分別進入相關(guān)有價金屬的富集渣。傳統(tǒng)鉛陽極泥脫除和回收砷的方法存在如下缺點
(1)雖然鉛陽極泥很容易氧化，但是不同批次陽極泥的氧化程度完全不同，且氧化程度 難以直觀表現(xiàn)，所以鉛陽極泥中砷的脫除率低，且生產(chǎn)過程難以穩(wěn)定運行。(2)鉛陽極泥的鹽酸浸出過程中，砷與其它有價金屬同時進入鹽酸浸出液，造成有 價金屬分離困難，且容易引起安全事故。(3)傳統(tǒng)的以砷酸鈣或者砷酸鐵形式沉淀砷的方法，不僅砷的沉淀率低，而且砷沉 淀物難以有效利用，容易引起砷的二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有鉛陽極泥脫砷預(yù)處理方法的不足，本發(fā)明的目的是提供一種在氫氧 化鈉溶液中有效脫除和回收鉛陽極泥中砷的方法。為達(dá)到上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是鉛陽極泥經(jīng)過篩分、熱水洗滌和烘烤 后，在氫氧化鈉溶液中控制電位氧化浸出，分別用壓縮空氣和雙氧水做氧化劑，使砷被氧化進入堿性浸出液，而鉍、鉛、銻和銅等金屬被氧化后與貴金屬一同進入堿性浸出渣。堿性氧 化浸出過程結(jié)束后趁熱過濾，浸出液經(jīng)過冷卻結(jié)晶產(chǎn)出砷酸鈉結(jié)晶，結(jié)晶母液補充一定的 氫氧化鈉后返回浸出過程，實現(xiàn)鉛陽極泥中砷與其它有價金屬的分離與回收。具體的工藝過程和工藝參數(shù)如下 1水洗和篩分
將鉛陽極泥用溫度8(T95°C熱水漿化洗滌，保持液固比L/Kg為;Γ8 1和洗滌時間
0.5、h，固液分離前用孔徑為20(T640um的篩篩分以除去鉛陽極泥中的大顆粒夾雜物。2烘烤氧化
水洗后的鉛陽極泥在溫度12(T20(TC下烘烤12、8h，烘烤過程中每隔壙8h翻動鉛陽極 泥一次。3控制電位氧化浸出
烘烤后的鉛陽極泥在氫氧化鈉溶液中控電位分步氧化浸出，控制NaOH濃度
1.8 3. Omol/L、液固比L/Kg為4 11 1、攪拌速度300 600r/min和溫度50 85°C，首先用 壓力為0. Γ0. 5MPa的壓縮空氣氧化浸出2 10h，待溶液顯示電位(用鉬電極為工作電極， 汞_氧化汞電極為參比電極)穩(wěn)定在-25(T-300mv時，以0. 5^5000ml/min的速度加入雙氧 水氧化，控制溶液終點電位為-15(T-200mv時，停止加入雙氧水，繼續(xù)攪拌廣3h，然后升溫 至85、5°C并趁熱過濾。氫氧化鈉溶液中控制電位氧化浸出過程發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為
As203+6Na0H+02=2Na3As04+3H20(1)
As205+6Na0H=2Na3As04+3H20(2)
2Me3(AsO3)x+6xNa0H+x02=2xNa3As04+3xH20+3Me20x丨(3)
2Me3(AsO4)x+6xNa0H=2xNa3As04+3xH20+3Me20x 丨(4)
As203+6Na0H+2H202=2Na3As04+5H20(5 )
2Me3 (AsO3) x+6xNa0H+2xH202=2xNa3As04+5xH20+3Me20x 1(6) 4溶液再生利用
將熱的堿性浸出液冷卻至室溫15 30°C后離心過濾，得到結(jié)晶母液和砷酸鈉結(jié)晶，砷酸 鈉晶體包裝后出售，結(jié)晶后母液補充NaOH，至其中NaOH濃度達(dá)到1. 8 3. Omol/L后返回堿性 控制電位氧化浸出過程。所述的氫氧化鈉和雙氧水均為工業(yè)級試劑。本發(fā)明適用于處理鉛電解精煉過程產(chǎn)出的陽極泥，其主要成分范圍以重量百分 比計為(％):Pb 5 25、Bi 2 40、As 0. 1 20、Sb 1. 5 35、Cu 0. 1 5、Au 0. 001 1. 5 和 Ag 0. Γ20 ；也適合于處理含砷、銻的煙塵等物料。本發(fā)明與現(xiàn)有的鉛陽極泥脫除和回收砷方法相比較，有以下優(yōu)點鉛陽極泥的堿 性體系氧化浸出，不僅砷的脫除率高，砷的浸出率達(dá)到98. 0%以上，而且利用控制電位裝置 實現(xiàn)了浸出過程的有效控制，工藝運行穩(wěn)定；堿性體系控制電位氧化浸出，脫除砷的同時進 一步富集了其它貴賤金屬，杜絕了鉛陽極泥處理工藝中砷的二次污染；堿性浸出液中的砷 以砷酸鈉形式回收，不僅不消耗其它試劑、處理成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好，而且實現(xiàn)了堿性浸出 液的循環(huán)利用、無廢水排放；設(shè)備材質(zhì)要求低、操作安全、勞動強度低、處理時間短、操作環(huán) 境好。


圖1 本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實施例方式實施例1
取500g鉛陽極泥用80°C的熱水在液固比L/kg為4 1的條件下洗滌廣2h，用孔徑為 500um的篩網(wǎng)篩出大顆粒夾雜物后過濾，水洗后鉛陽極泥在180°C下鼓風(fēng)烘烤36h，陽極泥 重量385g，其主要成分以重量百分比計為(％) :Pb 11. 80, Bi 36. 03，Cu 0. 66，As 6. 25，Sb 13. 74和Ag 4. 11 ；工業(yè)級氫氧化鈉，其中NaOH的含量彡96% ；工業(yè)級雙氧水，其中H2O2的含 量彡30%ο將750ml水加入1500ml反應(yīng)器中，然后加入上述成分的工業(yè)氫氧化鈉65. Og,安裝 好電位測定裝置，調(diào)節(jié)攪拌速度為400r/min，加熱溶液至反應(yīng)溫度為80°C時，加入上述成 分的鉛陽極泥粉末150g，電位計顯示電位為-410mv。保持壓縮空氣壓力0. 2MPa氧化4h后， 顯示電位為-280mv，然后用恒流泵以0. 7ml/min的速率往反應(yīng)器中加入上述成分的工業(yè)雙 氧水，當(dāng)電位的指示值為-ISOmv時，停止加入雙氧水，雙氧水用量為14ml，繼續(xù)保持溫度 80°C攪拌Ih后，電位指示值為-175mv，然后將溶液升溫至95°C并趁熱過濾。濾渣用IOOml 熱水洗滌，洗水返回浸出過程。浸出渣烘干后重126. 25g，其主要成分以重量百分比計為 (%):Pb 13. 45，Bi 42. 81，Cu 0.75，As 0. 13，Sb 15. 98，Ag 4. 88，砷的浸出率為 98. 25% ；浸 出液 700ml，其成份(g/L)為As 12. 32，Pb 0. 72，NaOH 44.00。趁熱過濾出的堿性浸出液冷卻至25°C后過濾，產(chǎn)出砷酸鈉結(jié)晶41. 5g，其主要成 分以重量百分比計(％) =As 19.31，Na 17.79 ；結(jié)晶母液670ml，其中砷含量0. 85g/L，向 670ml結(jié)晶母液中加入26. 5g氫氧化鈉，調(diào)整溶液的NaOH濃度為2. lmol/L后返回浸出過 程。實施例2:
取600g鉛陽極泥用80°C的熱水在液固比L/kg為4 1的條件下洗滌廣2h，用孔徑為 500um的篩網(wǎng)篩出大顆粒夾雜物后過濾，水洗后鉛陽極泥在180°C下鼓風(fēng)烘烤36h，陽極泥 重量490g，其主要成分以重量百分比計為(％) :Pb 11. 15，Bi 32. 17，Cu 1. 59，As 7. 52，Sb 25. 73和Ag 7. 42 ；工業(yè)級氫氧化鈉，其中NaOH的含量彡96% ；工業(yè)級雙氧水，其中H2O2的含 量彡30%ο將750ml水加入1500ml反應(yīng)器中，然后加入上述成分的工業(yè)氫氧化鈉70. 0g，安 裝好電位測定裝置，調(diào)節(jié)攪拌速度為450r/min，加熱溶液至反應(yīng)溫度為80°C時，加入上述 成分的鉛陽極泥粉末150g，電位計顯示電位為-432mv。保持壓縮空氣壓力0. 25MPa氧化 5h后，顯示電位為-285mv，然后用恒流泵以0. 7ml/min的速率往反應(yīng)器中加入上述成分的 工業(yè)雙氧水，當(dāng)電位的指示值為-ISOmv時，停止加入雙氧水，雙氧水用量為16ml，繼續(xù)保 持溫度80°C攪拌Ih后，電位指示值為-172mv，然后將溶液升溫至95°C并趁熱過濾。濾渣 用IOOml熱水洗滌，洗水返回浸出過程。浸出渣烘干后重145. 65g，其主要成分以重量百 分比計為(％):Pb 10. 95，Bi 33. 03，Cu 1. 58，As 0. 12，Sb 25. 95，Ag 7. 61，砷的浸出率為 98. 45% ；浸出液 720ml，其成份(g/L)為As 14. 32，Pb 0. 76，NaOH 36. 80。趁熱過濾出的堿性浸出液冷卻至25°C后過濾，產(chǎn)出砷酸鈉結(jié)晶49. 7g，其主要成
5分以重量百分比計(％) =As 19.30，Na 17.81 ；結(jié)晶母液688ml，其中砷含量0. 92g/L，向 688ml結(jié)晶母液中加入37. 5g氫氧化鈉，調(diào)整溶液的NaOH濃度為2. 3mol/L后返回浸出過 禾呈。
權(quán)利要求
一種從鉛陽極泥中脫除和回收砷的方法，其特征在于包括以下工藝過程(1)水洗和篩分將鉛陽極泥用溫度80~95℃熱水漿化洗滌，保持液固比L/Kg為3~8∶1和洗滌時間0.5~4h，固液分離前用孔徑為200~640um的篩篩分以除去鉛陽極泥中的大顆粒夾雜物；(2) 烘烤氧化水洗后的鉛陽極泥在溫度120~200℃下烘烤12~48h，烘烤過程中每隔4~8h翻動鉛陽極泥一次；(3) 控制電位氧化浸出烘烤后的鉛陽極泥在氫氧化鈉溶液中控電位分步氧化浸出，控制NaOH濃度1.8~3.0mol/L、液固比L/Kg為4~11∶1、攪拌速度300~600r/min和溫度50~85℃，首先用壓力為0.1~0.5MPa的壓縮空氣氧化浸出2~10h，待溶液顯示電位，用鉑電極為工作電極，汞 氧化汞電極為參比電極，穩(wěn)定在 250~ 300mv時，以0.5~5000ml/min的速度加入雙氧水氧化，控制溶液終點電位為 150~ 200mv時，停止加入雙氧水，繼續(xù)攪拌1~3h，然后升溫至85~95℃并趁熱過濾；(4) 溶液再生利用將熱的堿性浸出液冷卻至室溫15~30℃后離心過濾，得到結(jié)晶母液和砷酸鈉結(jié)晶，結(jié)晶后母液補充NaOH，至其中NaOH濃度達(dá)到1.8~3.0mol/L后返回堿性控制電位氧化浸出過程。
全文摘要
一種從鉛陽極泥中脫除和回收砷的方法，本發(fā)明先將鉛陽極泥經(jīng)過篩分、熱水洗滌和烘烤后，在氫氧化鈉溶液中控制電位氧化浸出，分別用壓縮空氣和雙氧水做氧化劑，使砷被氧化進入堿性浸出液，而鉍、鉛、銻和銅等金屬被氧化后與貴金屬一同進入堿性浸出渣。堿性氧化浸出過程結(jié)束后趁熱過濾，浸出液經(jīng)過冷卻結(jié)晶產(chǎn)出砷酸鈉結(jié)晶，結(jié)晶母液補充一定的氫氧化鈉后返回浸出過程，實現(xiàn)鉛陽極泥中砷與其它有價金屬的分離與回收。砷的浸出率達(dá)到98.0%以上，無砷的二次污染；設(shè)備材質(zhì)要求低、操作安全、勞動強度低、處理時間短、操作環(huán)境好。
文檔編號C22B9/00GK101928838SQ201010274929
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者劉偉鋒, 張杜超, 文劍鋒, 李家元, 楊天足, 楊際幸, 王安, 竇愛春, 蔡練兵 申請人:中南大學(xué)