含砷硫化渣的综合利用研究.pdf

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1、第25卷第4期有色矿冶V01．25．1％42009年8月NoN—FERRoUSM[D江NGANDM哐TALLURGYAugust2009文章编号：1007—967X(2009)04—0053—04含砷硫化渣的综合利用研究黄卫东(中国有色集团沈阳矿业设计研发有限公司，辽宁沈阳110014)摘要：对国内某公司处理制酸废水所产生的硫化砷渣的综合利用进行了系统的研究工作，提出了完整的硫酸高铁法工艺流程。可以从中回收砷、铋、铜、铅、锌、硫等有价元素，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。关键词：硫化砷渣；浸出；综合利用中图分类号：TF111．3文献标识码：B

2、滤饼1引言自然界中，砷的矿物除少数形成单独矿床外，绝大多数是和各种金属矿物共生，如和重金属矿共生和伴生的含砷矿物常见的有硫砷铜矿(CuAsS)、砷黝铜矿[(CuFe)AsS。]、砷铜矿[(CuFe)As]、辉砷铜矿(CoAsS)、毒砂(FeAsS)等⋯。大量的砷随原料进入冶炼厂，其中多以“三废”形式排出，对环境造成严重危害]。冶炼厂烟气净化所产生的废水和污酸中含有砷及铋、铜、铅、锌等其它重金属离子，需要采取硫化法处理]，生成硫化砷渣。其中的砷主要形态为As：S，，As2S，在自然界长期堆放，砷可溶出，造成二次污染。图1硫化砷渣综合利用工艺流程图目前，

3、国内外对处理上述硫化砷渣进行了广泛表1硫化砷渣化学成份(％)的研究工作，主要的处理方法有以下几种：元素AsBicuPbzncdFeSH2OH2SO4(1)焙烧法；湿计2．904．300．980．860．320．120．911．870—807．0—9．0(2)硫酸铜法；干计12．0517．94．103．601．300．50449．4一一(3)氢氧化钠法；如图1所示，在浸出实验条件范围内，Fe¨和各(4)砷酸法；硫化物的反应如下：(5)电解法¨；As2S3+3Fe2(SO4)3+6H2O=2H3AsO3+(6)硫酸高铁法l1。6FeSO4+3H2SO4+

4、3S(1)2工艺流程及实验原理Bi2s3+3Fe2(SO4)3=Bi2(SO4)3』+6FeSO4+3S。(2)2．1工艺流程CuS+Fe2(SO4)3=CuSO4+2FeSO4+S。(3)本研究采用硫酸高铁法。工艺流程如图1。ZnS+Fe2(SO4)3=ZnSO4+2FeSO4+S”(4)2．2实验原理CdS+Fe2(SO4)3=CdSO4+2FeSO4+S。(5)2．2．1浸出反应过程中，砷、铜、锌、镉等进入溶液，铋大部本实验所用硫化砷渣原料的化学成份见表1。分以硫酸铋的形式、铅以硫酸铅的形式及元素硫留+收稿日期：2009—02—17作者简介：黄

5、卫东(I961一)，男，高级工程师，主要从事企业经营管理工作。有色矿冶第25卷在渣中。为提高砷、铜等有价元素的浸出率和铋的表4铋转型率方差分析表转型率，采用两段浸出。2．2．2五价砷还原及铁再生浸出液中含有部分五价砷，需要用二氧化硫将其还原成三价砷，利用三氧化二砷在酸中溶解度随温度降低而显著变小的特点，经冷却结晶达到和浸液分离的目的。反应如下：H3AsO4+SO2+H20=H3AsO3+H2SO4(6)表5砷浸出率、铋转型率同水平平均值为使铁循环使用，并使结晶后液中的砷得以回收，采用针铁矿法再生铁。反应如下：2FeSO4+O．502+H2O=2FeO

6、OHJ，+2H2SO4(7)3实验及结果讨论本实验所用原料为某公司硫化砷滤饼，化学药品均为分析纯试剂，二氧化硫为工业级。3．1浸出在探索实验的基础上，取温度、酸度、时间、液固比四个因素，采用L，(4)正交表进行优选实验。搅拌速度固定为300r／min。实验结果见表2、表3、表4、表5。表2浸出正交实验计算表9999989897979696酸度(g．H2so4／L)时问)液固比(【温度(。C)扣)(1】)(d)图2砷在不同条件下的浸出率、一9898"~x9797辩9696恭53045601．522．5温度(。c)酸度(gI{2s0

7、／L)时间(s】液固

8、比㈣fb1)(d)图3不同条件下铋的转型率由图2可见，当温度为9O℃、硫酸浓度为73g／表3砷浸出率方差分析表L、时间为15min时，砷的浸出率较高。这是由于：(1)温度高时，反应速度加快，生成的新相颗粒加大，对砷的吸附力较弱；(2)酸度增高，虽使As0，的溶解度降低，但是在实验条件下其在硫酸中的溶解度远未饱和，提高酸度，加快反应速度；(3)时间短时，砷还未来得及发生其它反应，故浸出率较高；(4)液固比影响较小。第4期黄卫东：含砷硫化渣的综合利用研究55根据硫化铋在3N浓度以下盐酸溶液不溶的特砷产品。性，将渣中铋用约1N浓度的盐酸溶出，以残留渣中表8

9、冷却分离砷浸出溶液组成变化的铋为为转型量，计算转型率。由图3可见，温度升高，铋的转型率有所下降，随着酸度升高