黑铜泥中锑的综合回收工艺研究

摘要

目前，对于黑铜泥的处理研究，以治理“砷害”为主，基本上是回收Cu、As或者单独回收As，由于Sb产品价值较高、市场较好，这样就造成了Sb的浪费。本研究设计了两条工艺路线，在回收Cu、As的同时，也对Sb进行回收。工艺路线一为黑铜泥酸浸、酸浸渣经硫化钠浸出回收Sb，工艺路线二为黑铜泥直接硫化钠浸出回收Sb。探讨研究了硫化钠浸出过程的动力学机理，主要完成了以下几个方面的工作：
　　 (1)通过单因素变量实验，确定了黑铜泥酸浸的最佳条件：H2SO4浓度为1mol/L，温度80℃，液固比为10:1，浸出时间为4h，空气量为0.7m3/h，搅拌速度为400r/min。在最佳工艺条件下，酸浸渣率约为25％，Cu的浸出率超过90％，As的浸出率超过88％，Sb的浸出率低于5％。Sb在酸浸渣中富集，用硫化钠浸出回收Sb、As。酸浸液回收Cu、As。
　　 (2)通过单因素实验，确定了黑铜泥酸浸渣最优的硫化钠碱性浸出条件：硫化钠的过量系数为1.3，NaOH质量浓度为30g/L，液固比为6:1，浸出时间为2.5h，温度85℃，搅拌速度为500r/min。在上述最佳实验条件下，Sb、As、Cu的浸出率约为85％、81％、1％。通过硫化钠浸出可实现Sb、As与其他金属的分离。
　　 (3)保持强碱性介质用H2O2做氧化剂氧化硫浸液，可得到粗锑酸钠和氧化液。粗锑酸钠通过酸溶、中和工序，制得Sb的质量分数为48.98％的焦锑酸钠产品，符合有色金属行业锑酸钠质量标准(YS22-1992)一级标准。氧化液浓缩结晶得到Na3AsO4含量为37.06％～40.57％的产品。
　　 (4)酸浸液经蒸发结晶得到质量分数为98.16％的CuSO4·5H2O晶体，其符合硫酸铜国家标准(GB437-1993)一级标准。结晶硫酸铜后液，制备砷酸铜产品，其质量标准能够达到企业标准。实现了Cu、As的综合回收。
　　 (5)对工艺路线二黑铜泥直接硫化钠浸出回收Sb，本文参考工艺路线一的工艺参数，做了全流程实验。制得Sb质量分数为49.11％的焦锑酸钠产品，符合有色金属行业锑酸钠质量标准(YS22-1992)一级标准。氧化液浓缩结晶得到Na3AsO4含量为36.08％～40.02％的产品。
　　 (6)硫化钠浸出过程符合液-固反应的“未反应核收缩模型”，Sb、As浸出速率并不是由单独一个步骤控制，而是由液体边界层外扩散、固体产物层内扩散和界面化学反应三个步骤混合控制。