含砷硫化渣的綜合利用研究.pdf

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1、第25卷第4期有色礦冶V01．25．1％42009年8月NoN—FERRoUSM[D江NGANDM哐TALLURGYAugust2009文章編號(hào)：1007—967X(2009)04—0053—04含砷硫化渣的綜合利用研究黃衛(wèi)東(中國(guó)有色集團(tuán)沈陽礦業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)有限公司，遼寧沈陽110014)摘要：對(duì)國(guó)內(nèi)某公司處理制酸廢水所產(chǎn)生的硫化砷渣的綜合利用進(jìn)行了系統(tǒng)的研究工作，提出了完整的硫酸高鐵法工藝流程?？梢詮闹谢厥丈?、鉍、銅、鉛、鋅、硫等有價(jià)元素，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：硫化砷渣；浸出；綜合利用中圖分類號(hào)：TF111．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

2、濾餅1引言自然界中，砷的礦物除少數(shù)形成單獨(dú)礦床外，絕大多數(shù)是和各種金屬礦物共生，如和重金屬礦共生和伴生的含砷礦物常見的有硫砷銅礦(CuAsS)、砷黝銅礦[(CuFe)AsS。]、砷銅礦[(CuFe)As]、輝砷銅礦(CoAsS)、毒砂(FeAsS)等?。大量的砷隨原料進(jìn)入冶煉廠，其中多以“三廢”形式排出，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害]。冶煉廠煙氣凈化所產(chǎn)生的廢水和污酸中含有砷及鉍、銅、鉛、鋅等其它重金屬離子，需要采取硫化法處理]，生成硫化砷渣。其中的砷主要形態(tài)為As：S，，As2S，在自然界長(zhǎng)期堆放，砷可溶出，造成二次污染。圖1硫化砷渣綜合利用工藝流程圖目前，

3、國(guó)內(nèi)外對(duì)處理上述硫化砷渣進(jìn)行了廣泛表1硫化砷渣化學(xué)成份(％)的研究工作，主要的處理方法有以下幾種：元素AsBicuPbzncdFeSH2OH2SO4(1)焙燒法；濕計(jì)2．904．300．980．860．320．120．911．870—807．0—9．0(2)硫酸銅法；干計(jì)12．0517．94．103．601．300．50449．4一一(3)氫氧化鈉法；如圖1所示，在浸出實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)，F(xiàn)e¨和各(4)砷酸法；硫化物的反應(yīng)如下：(5)電解法¨；As2S3+3Fe2(SO4)3+6H2O=2H3AsO3+(6)硫酸高鐵法l1。6FeSO4+3H2SO4+

4、3S(1)2工藝流程及實(shí)驗(yàn)原理Bi2s3+3Fe2(SO4)3=Bi2(SO4)3』+6FeSO4+3S。(2)2．1工藝流程CuS+Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4+S。(3)本研究采用硫酸高鐵法。工藝流程如圖1。ZnS+Fe2(SO4)3=ZnSO4+2FeSO4+S”(4)2．2實(shí)驗(yàn)原理CdS+Fe2(SO4)3=CdSO4+2FeSO4+S。(5)2．2．1浸出反應(yīng)過程中，砷、銅、鋅、鎘等進(jìn)入溶液，鉍大部本實(shí)驗(yàn)所用硫化砷渣原料的化學(xué)成份見表1。分以硫酸鉍的形式、鉛以硫酸鉛的形式及元素硫留+收稿日期：2009—02—17作者簡(jiǎn)介：黃

5、衛(wèi)東(I961一)，男，高級(jí)工程師，主要從事企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理工作。有色礦冶第25卷在渣中。為提高砷、銅等有價(jià)元素的浸出率和鉍的表4鉍轉(zhuǎn)型率方差分析表轉(zhuǎn)型率，采用兩段浸出。2．2．2五價(jià)砷還原及鐵再生浸出液中含有部分五價(jià)砷，需要用二氧化硫?qū)⑵溥€原成三價(jià)砷，利用三氧化二砷在酸中溶解度隨溫度降低而顯著變小的特點(diǎn)，經(jīng)冷卻結(jié)晶達(dá)到和浸液分離的目的。反應(yīng)如下：H3AsO4+SO2+H20=H3AsO3+H2SO4(6)表5砷浸出率、鉍轉(zhuǎn)型率同水平平均值為使鐵循環(huán)使用，并使結(jié)晶后液中的砷得以回收，采用針鐵礦法再生鐵。反應(yīng)如下：2FeSO4+O．502+H2O=2FeO

6、OHJ，+2H2SO4(7)3實(shí)驗(yàn)及結(jié)果討論本實(shí)驗(yàn)所用原料為某公司硫化砷濾餅，化學(xué)藥品均為分析純?cè)噭?，二氧化硫?yàn)楣I(yè)級(jí)。3．1浸出在探索實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，取溫度、酸度、時(shí)間、液固比四個(gè)因素，采用L，(4)正交表進(jìn)行優(yōu)選實(shí)驗(yàn)。攪拌速度固定為300r／min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2、表3、表4、表5。表2浸出正交實(shí)驗(yàn)計(jì)算表9999989897979696酸度(g．H2so4／L)時(shí)問)液固比(【溫度(。C)扣)(1】)(d)圖2砷在不同條件下的浸出率、一9898"~x9797辯9696恭53045601．522．5溫度(。c)酸度(gI{2s0

7、／L)時(shí)間(s】液固

8、比㈣fb1)(d)圖3不同條件下鉍的轉(zhuǎn)型率由圖2可見，當(dāng)溫度為9O℃、硫酸濃度為73g／表3砷浸出率方差分析表L、時(shí)間為15min時(shí)，砷的浸出率較高。這是由于：(1)溫度高時(shí)，反應(yīng)速度加快，生成的新相顆粒加大，對(duì)砷的吸附力較弱；(2)酸度增高，雖使As0，的溶解度降低，但是在實(shí)驗(yàn)條件下其在硫酸中的溶解度遠(yuǎn)未飽和，提高酸度，加快反應(yīng)速度；(3)時(shí)間短時(shí)，砷還未來得及發(fā)生其它反應(yīng)，故浸出率較高；(4)液固比影響較小。第4期黃衛(wèi)東：含砷硫化渣的綜合利用研究55根據(jù)硫化鉍在3N濃度以下鹽酸溶液不溶的特砷產(chǎn)品。性，將渣中鉍用約1N濃度的鹽酸溶出，以殘留渣中表8

9、冷卻分離砷浸出溶液組成變化的鉍為為轉(zhuǎn)型量，計(jì)算轉(zhuǎn)型率。由圖3可見，溫度升高，鉍的轉(zhuǎn)型率有所下降，隨著酸度升高