一種銻砷煙灰中銻和砷分離的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于冶煉特種金屬銻、砷技術(shù)領(lǐng)域的一種方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些火法冶煉過(guò)程中，常產(chǎn)生含有一定量銻和砷的煙灰(如銅鼓風(fēng)爐煙灰等)，具有一定的回收價(jià)值。由于銻、砷及其氧化物極易揮發(fā)，一般采用揮發(fā)焙燒的方法回收銻和砷。例如采用反射爐還原揮發(fā)處理含銻、砷的銅鼓風(fēng)爐煙灰或其他渣料，可獲得高銻、砷的煙灰，其中鋪含量可達(dá)10%?40% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，砷含量可達(dá)10%?60% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，具有顯著的富集效果。但由于獲得的煙灰中銻、砷未能有效分離，不利于銻和砷資源的進(jìn)一步利用。因此，實(shí)現(xiàn)銻砷煙灰中銻和砷的高效分離是亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。
[0003]據(jù)報(bào)道，針對(duì)這種高銻砷的煙灰，目前主要進(jìn)一步采用火法和濕法的方法實(shí)現(xiàn)銻、砷分離。CN102233229A公開(kāi)了一種火法分離的方法，該方法利用三氧化二砷和三氧化二銻揮發(fā)溫度的差異而實(shí)現(xiàn)分步揮發(fā)，具體為先在680°C下?lián)]發(fā)三氧化二砷，而后升溫至850°C揮發(fā)三氧化二銻；然而，火法工藝能耗高，銻、砷分離不徹底，且存在含砷粉塵污染等問(wèn)題。CN1312392公開(kāi)了一種濕法分離的方法，該法采用Na2S和NaOH混合堿溶液同步浸出銻和砷，再用H2O2氧化處理硫浸液，獲得粗銻酸鈉沉淀和含砷酸鈉的氧化液；粗銻酸鈉沉淀用HCl酸洗后用NaOH中和獲得焦銻酸鈉，含砷酸鈉的氧化液通過(guò)加熱蒸發(fā)制得砷酸鈉；該法硫化劑、氧化劑等試劑消耗大，致使該法工藝經(jīng)濟(jì)性欠佳。CN103757424A公開(kāi)了一種選擇性浸出處理銻砷煙塵的工藝，即先將銻砷煙塵與硝酸鈉、堿混合，在400?680°C煅燒，煅燒后水浸過(guò)濾，得到偏銻酸鈉濾餅和砷酸鈉溶液，再將偏銻酸鈉濾餅和濃縮砷酸鈉溶液烘干，分別得到偏銻酸鈉和砷酸鈉產(chǎn)品；該法工藝流程簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)銻、砷分離，但由于焙燒過(guò)程操作工藝條件差，且銻、砷易揮發(fā)，極易造成二次污染。此外，還有采用酸法浸出的工藝，但由于酸浸過(guò)程中極易生成劇毒的砷化氫氣體，對(duì)操作過(guò)程要求極高，環(huán)境不友好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速、高效、成本低、流程簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的高銻砷煙灰中銻、砷分離的方法，實(shí)現(xiàn)銻和砷資源的綜合回收。本發(fā)明通過(guò)對(duì)浸出體系進(jìn)行調(diào)整，改變浸出體系的氣氛，使銻砷煙灰中的砷清潔轉(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài)的水溶性砷酸鹽，銻轉(zhuǎn)化為溶解度很小的銻酸鹽，從而實(shí)現(xiàn)砷與銻的高效分離。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。銻砷煙灰中的銻和砷主要以三氧化二鋪和三氧化二砷的形態(tài)存在。由于砷為兩性金屬，為避免劇毒砷化氫氣體的產(chǎn)生，采用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液作為砷的選擇性浸出劑。由于氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液本身不具有氧化性，需外加氧化劑以實(shí)現(xiàn)砷組分的氧化，其中氧氣的氧化電位較高、氧化性較強(qiáng)且不引人其它雜質(zhì)，因此選擇氧氣作為氧化劑，采用堿介質(zhì)加壓氧化技術(shù)浸出銻砷煙灰中的砷。銻在氧化性氣氛的堿性溶液中則轉(zhuǎn)化為溶解度很小的銻酸鹽進(jìn)入渣相，由此可實(shí)現(xiàn)銻與砷的分離。采用一定濃度的NaOH或KOH溶液在通入一定氧壓的氧化劑條件下，將銻砷煙灰中的銻和砷分別轉(zhuǎn)化為不溶性銻酸鹽和可溶性砷酸鈉，利用二者溶解度的差異可實(shí)現(xiàn)銻與砷的分離；基于砷在堿性介質(zhì)中的溶解度特性，采用蒸發(fā)增濃與冷卻結(jié)晶技術(shù)制備獲得砷酸鹽晶體；分離砷后的堿介質(zhì)可循環(huán)用于銻砷煙灰的浸出過(guò)程；分離砷后的銻酸鹽渣可作為銻礦原料用于銻氧粉的制備。該方法的操作過(guò)程包括:
[0006](I)將銻砷煙灰和堿濃度為80?380g/L的NaOH或KOH溶液按液固比(體積質(zhì)量比)2.5:1?9:1混合加入到耐堿高壓反應(yīng)爸中，加溫至反應(yīng)溫度90?280 °C后通入氧壓為
0.2?1.8MPa的氧氣、空氣或富氧氣體，反應(yīng)I?3.5h后，冷卻料漿至90°C以下出料，獲得反應(yīng)完成料楽；
[0007](2)根據(jù)步驟(I)獲得的反應(yīng)完成料漿的堿濃度，用水或低濃度堿液調(diào)整料漿的堿濃度在150g/L以下，過(guò)濾分離，濾液為含有大量砷酸鹽的富砷浸出液，濾渣主要為溶解度很低的銻酸鹽，用熱水洗滌除去銻酸鹽渣中附帶的砷酸鹽，可制得銻酸鹽渣，銻酸鹽渣可作為銻精礦用于銻氧粉的制備；
[0008](3)將步驟(2)獲得的富砷浸出液蒸發(fā)至堿濃度為220?380g/L，并加入0.1 %?5%的砷酸鹽晶種，進(jìn)行冷卻結(jié)晶，控制結(jié)晶終點(diǎn)溫度為35?55°C，結(jié)晶2?12h，然后進(jìn)行液固分離，固相為砷酸鹽晶體產(chǎn)品，液相為含有少量砷的結(jié)晶母液，母液返回至步驟(I)的加壓堿浸過(guò)程。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的技術(shù)方案不限于所述范圍。
[0011]實(shí)施例1
[0012]配置堿濃度為200g/L的NaOH溶液，將銻砷煙灰(其中Sb 30.25%,As 34.20% )和NaOH溶液按照液固比9:1混合均勻，并置于耐堿高壓反應(yīng)釜中加熱攪拌；當(dāng)料液溫度達(dá)到200°C后，向反應(yīng)釜內(nèi)通入l.0MPa的空氣，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，反應(yīng)2h后，冷卻漿料至90°C以下，獲得反應(yīng)完成料漿；稀釋反應(yīng)完成料漿至NaOH濃度為150g/L，過(guò)濾，濾渣用80?90°C熱水洗滌得到銻酸鈉渣(其中Sb 36.94% )，銻酸鈉渣中的含砷率降至0.01 %，可作為銻精礦制備銻氧粉；將濾液蒸發(fā)至NaOH濃度為220g/L，向蒸濃的堿液中添加0.1 %的砷酸鈉晶種，攪拌并逐步冷卻至35°C，結(jié)晶2h后過(guò)濾分離，固相為砷酸鈉晶體(其中Sb 0.18% )，液相為含少量砷的NaOH溶液，返回用于下一批銻砷煙灰的加壓堿浸過(guò)程。
[0013]本實(shí)施例中，銻回收率為98.07 %，砷回收率為98.70 %。
[0014]實(shí)施例2
[0015]配置堿濃度為380g/L的NaOH溶液，將銻砷煙灰(其中Sb 41.66%,As 20.97% )和NaOH溶液按照液固比2.5:1混合均勻，并置于耐堿高壓反應(yīng)釜中加熱攪拌；當(dāng)料液溫度達(dá)到280°C后，向反應(yīng)釜內(nèi)通入0.2MPa的氧氣，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，反應(yīng)Ih后，冷卻漿料至90 °C以下，獲得反應(yīng)完成料漿；稀釋反應(yīng)完成料漿至NaOH濃度為100g/L，過(guò)濾，濾渣用80?90°C熱水洗滌得到銻酸鈉渣(其中Sb 37.52% )，銻酸鈉渣中的含砷率降至0.03%，可作為銻精礦制備銻氧粉；將濾液蒸發(fā)至NaOH濃度為380g/L，向蒸濃的堿液中添加2%的砷酸鈉晶種，攪拌并逐步冷卻至45°C，結(jié)晶12h后過(guò)濾分離，