專利名稱：一種含砷煙塵的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬有色金屬冶金技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種用含砷煙塵經(jīng)硫酸溶液浸出、加入黃 鐵礦加壓氧化合成砷酸鐵和元素硫并固結(jié)的方法。
背景技術(shù)：
砷是比較分散的礦物資源，單獨(dú)的礦床很少，多與錫、鉛、銅等多種礦物共生，在這 類有色金屬的冶煉過程中，砷主要進(jìn)入煙塵中和其他中間產(chǎn)品，一方面造成大量的主金屬 積壓在中間產(chǎn)物中，或砷等有害元素在冶煉過程中反復(fù)循環(huán)，影響冶煉技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，另一 方面是損害作業(yè)人員的身體建康，造成砷對環(huán)境的污染。有色金屬冶煉過程中產(chǎn)出的含砷煙塵中脫砷主要有生產(chǎn)砷產(chǎn)品和轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶于 水的砷酸鹽堆存兩種方法。含砷物料生產(chǎn)的砷產(chǎn)品主要是白砷，采用的方法主要有火法揮發(fā)和濕法浸出兩 種。濕法工藝用熱水將砷浸出進(jìn)入溶液，再經(jīng)脫雜、脫色后濃縮結(jié)晶得到As2O3產(chǎn)品，浸出渣 返回熔煉。中國專利W098442提供了一種濕法提取白砷的工藝，以錫焙燒煙塵為原料，在 用水加溫浸出時加入天然石灰石粉調(diào)節(jié)料漿PH值，濾液加入氨水調(diào)節(jié)pH值，過濾，濾液用 活性炭脫色，濃縮結(jié)晶，獲得含As20399. 5%以上的的白砷產(chǎn)品。火法揮發(fā)是在高溫下將煙塵 和其他含砷物料中的砷氧化或還原為As2O3揮發(fā)進(jìn)入煙氣，再經(jīng)冷卻、收塵后得到As2O3產(chǎn)品 或富集砷的煙塵。中國專利CN1403603提供了一種高砷鉛陽極泥的脫砷方法，采用在回轉(zhuǎn) 窯通入水蒸汽焙燒，焙燒產(chǎn)生的煙塵通過冷凝系統(tǒng)收集回收As2O3，尾氣用堿液處理后排放。 控制適當(dāng)?shù)谋簾龡l件，能脫除陽極泥中大部分的砷，鉛、銻則留在焙砂中。該方法原料適應(yīng) 范圍廣，可處理各種含砷固體物料，砷脫出較為徹底，但廢氣的治理難度大，需要復(fù)雜的煙 氣處理系統(tǒng)。轉(zhuǎn)化為難溶于水的砷酸鹽方法，主要有砷酸鈣和砷酸鐵兩種方法。由于白砷和其 他砷產(chǎn)品的毒性大，限制了其用途和用量，因此轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的難溶砷酸鹽堆存脫砷 的方法越來越得到重視。中國專利CN1155587提供了一種高砷物料的脫砷工藝，將NaOH水溶液與高砷物料 混合拌勻，混合物烘干之后在300 650°C下中溫焙燒，焙砂用熱水浸出，浸出液用含鈣的 化合物或含NH4+、Mg2+的化合物沉淀所得含砷溶液中的砷。該方法需要高溫焙燒，耗能較大。方兆衍等在《化工冶金》2000年第21卷第4期報道了一種高砷溶液中和脫砷過程 的方法，以含鐵30. 46 47. 62、砷19. 72 56. 48的高砷難浸金礦的硝酸催化氧化浸出液 為原料，采用NaOH作中和、雙氧水氧化，控制終點(diǎn)pH值為5 6，常壓中和沉淀砷酸鐵，沉砷 后液可達(dá)到廢水排放的國家標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種將有色金屬冶煉過程中產(chǎn)出的含砷煙塵中砷轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng) 度高、對環(huán)境無害的疏水性固體的方法，減少砷在冶煉過程中的循環(huán)，并消除砷對環(huán)境的危害。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采取的技術(shù)方案是將含砷煙塵用硫酸溶液浸出，浸出液按反應(yīng)量加入粉狀黃鐵礦，加壓氧化合成為砷酸鐵和硫磺混合物，對混合物加熱，使熔化的 液態(tài)硫磺包覆在砷酸鈣固體顆粒的表面，冷卻得到疏水性固體。本發(fā)明的具體工藝方法是(1)將含砷煙塵用10 30g/L的硫酸溶液浸出，浸出液加入粉狀黃鐵礦攪拌混合 0.5小時，浸出渣再返回熔煉；(2)將混合物加入密閉攪拌反應(yīng)器內(nèi)，通入氧氣或空氣至氧分壓0. 6 1. 5MPa, 加熱至100 160°C，攪拌反應(yīng)2 4小時，過濾得到砷酸鐵和硫磺的混合固體，以及10 30g/L的硫酸溶液，硫酸溶液返回浸出；(3)將砷酸鐵和硫磺的混合固體加熱至120 150°C，再制塊或制球，冷卻固結(jié)；或 將砷酸鐵和硫磺的混合固體制塊或制球，再加熱至120 150°C，冷卻固結(jié)，最終得到對環(huán) 境無害的疏水性固體。所述含砷煙塵為Sn、Pb、Cu有色金屬火法冶煉過程中產(chǎn)出的含砷30 70襯％的 煙塵。所述粉狀黃鐵礦粒度為過100目篩，加入量為黃鐵礦中的鐵與浸出液中的砷的摩 爾比為1 2 1。所述制塊或制球可采用壓制成型的方法。本發(fā)明的有益效果是將砷煙塵中的砷用硫酸溶液浸出后與黃鐵礦混合在密閉容 器內(nèi)將鐵氧化為三價鐵、砷氧化為五價砷并形成砷酸鐵，氧化過程和砷酸鐵的生成過程在 密閉容器中進(jìn)行，部分硫氧化為硫酸后循環(huán)使用，處理過程無廢氣、廢水排放；氧化過程中 產(chǎn)出的元素硫后續(xù)的固結(jié)處理過程中熔化為液態(tài)，包覆在砷酸鈣固體顆粒的表面并作為粘 結(jié)劑和空隙填充劑，將顆粒粘結(jié)并填充空隙，利用元素硫的疏水性，固結(jié)后固體為疏水性固 體，解決了砷酸鈣固體堆存過程中砷的再溶出問題，固結(jié)后固體的強(qiáng)度高、對環(huán)境無害；有 效利用了有色金屬硫化礦選礦過程中的產(chǎn)出的低品質(zhì)黃鐵礦，原料來源廣泛；可解決各種 含砷的煙塵中砷的開路問題，消除含砷煙塵對環(huán)境的污染。


圖1為本發(fā)明的原則工藝流程圖。
具體實(shí)施方案實(shí)施例1煙塵成分:As48.34% ；黃鐵礦成分:Fe43. 28 %，S36. 57 %，粒度-100 目。將1. OKg含砷煙塵與濃度為21. 74g/L的硫酸溶液浸出，得到11. 2L浸出液，砷濃 度為41.03g/L。將1. 19Kg黃鐵礦粉加入浸出液中攪拌混合0.5小時，加入密閉攪拌反應(yīng)器 內(nèi)，通入氧氣至氧分壓1. OMpa,加熱至130°C，攪拌反應(yīng)3小時，過濾，得到砷酸鐵與元素硫 的混合固體2. IlKg, 19. 73g/L的硫酸溶液10. 3L.取Ikg混合固體加熱至135°C，壓制成塊，冷卻至常溫固結(jié)，得到強(qiáng)度高、對環(huán)境無 害的疏水性固體；將Ikg混合固體壓制成塊，加熱至135°C并保溫20分鐘，冷卻至常溫固結(jié)，得到強(qiáng)度高、對環(huán)境無害的疏水性固體。實(shí)施例2煙塵成分:As48.34% ；黃鐵礦成分:Fe43. 28 %，S36. 57 %，粒度-100 目。將1. OKg含砷煙塵與濃度為12. 74g/L的硫酸溶液浸出，得到11. 4L浸出液，砷濃度為38. 59g/L，將1. 52Kg黃鐵礦粉加入浸出液中攪拌混合0. 5小時，加入密閉攪拌反應(yīng)器 內(nèi)，通入氧氣至氧分壓1.5Mpa，加熱至100°C，攪拌反應(yīng)4小時，過濾，得到砷酸鐵與元素硫 的混合固體2. 53Kg，11. 43g/L的硫酸溶液10. 4L。取Ikg混合固體加熱至150°C，壓制成塊，冷卻至常溫固結(jié)，得到強(qiáng)度高、對環(huán)境無 害的疏水性固體；取Ikg混合固體壓制成塊，加熱至150°C并保溫10分鐘，冷卻至常溫固 結(jié)，得到強(qiáng)度高、對環(huán)境無害的疏水性固體。實(shí)施例3煙塵成分:As48.34% ；黃鐵礦成分:Fe43. 28 %，S36. 57 %，粒度-100 目。將1. OKg含砷煙塵與濃度為28. 43g/L的硫酸溶液浸出，得到11. 2L浸出液，砷濃 度為42. 3g/L，將1. 52Kg黃鐵礦粉加入浸出液中攪拌混合0. 5小時，加入密閉攪拌反應(yīng)器 內(nèi)，通入氧氣至氧分壓0. 7Mpa，加熱至160°C，攪拌反應(yīng)2小時，過濾，得到砷酸鐵與元素硫 的混合固體1. 69Kg，29. 57g/L的硫酸溶液10. IL0取Ikg混合固體加熱至120°C，壓制成塊，冷卻至常溫固結(jié)，得到強(qiáng)度高、對環(huán)境無 害的疏水性固體；取Ikg混合固體壓制成塊，加熱至120°C并保溫30分鐘，冷卻至常溫固 結(jié)，得到強(qiáng)度高、對環(huán)境無害的疏水性固體。
權(quán)利要求
一種含砷煙塵的處理方法，其特征是將含砷煙塵用硫酸溶液浸出，浸出液按反應(yīng)量加入粉狀黃鐵礦，加壓氧化合成為砷酸鐵和硫磺混合物，對混合物加熱，使熔化的液態(tài)硫磺包覆在砷酸鈣固體顆粒的表面，冷卻得到疏水性固體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷煙塵的處理方法，其特征是(1)將含砷煙塵用10 30g/L的硫酸溶液浸出，浸出液加入粉狀黃鐵礦攪拌混合0.5 小時；(2)將混合物加入密閉攪拌反應(yīng)器內(nèi)，通入氧氣或空氣至氧分壓0.6 1. 5MPa，加熱至 100 160°C，攪拌反應(yīng)2 4小時，過濾得到砷酸鐵和硫磺的混合固體，以及10 30g/L 的硫酸溶液，硫酸溶液返回浸出；(3)將砷酸鐵和硫磺的混合固體加熱至120 150°C，再制塊或制球，冷卻固結(jié)；或?qū)⑸?酸鐵和硫磺的混合固體制塊或制球，再加熱至120 150°C，冷卻固結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷煙塵的處理方法，其特征是所述含砷煙塵為Sn、Pb、Cu 有色金屬火法冶煉過程中產(chǎn)出的含砷30 70襯％的煙塵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷煙塵的處理方法，其特征是所述粉狀黃鐵礦粒度為過 100目篩，加入量為黃鐵礦中的鐵與浸出液中的砷的摩爾比為1 2 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的含砷煙塵的處理方法，其特征是所述制塊或制球采 用壓制成型的方法。
全文摘要
一種用含砷煙塵經(jīng)浸出、加壓氧化轉(zhuǎn)化合成砷酸鐵并固結(jié)的方法，是將含砷煙塵用10～30g/L的稀硫酸溶液浸出，加入粉狀黃鐵礦攪拌混合，加入密閉攪拌反應(yīng)器內(nèi)，通入氧氣至氧分壓0.6～1.5MPa，加熱至100～160℃，攪拌反應(yīng)2～4小時，過濾得到砷酸鐵和硫磺的混合固體，以及10～30g/L的稀硫酸溶液，該硫酸溶液返回浸出。將混合固體進(jìn)行固結(jié)處理，得到強(qiáng)度高、對環(huán)境無害的疏水性固體。處理過程無廢氣、廢水排放，可解決各種含砷的煙塵中砷的開路問題，消除含砷煙塵對環(huán)境的污染。
文檔編號C01G28/02GK101817553SQ20101013817
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者崔建明, 王煒 申請人:云南錫業(yè)集團(tuán)(控股)有限責(zé)任公司