一种铜冶炼污酸中铜砷分离富集的方法

摘要

本发明涉及一种铜冶炼污酸中铜砷分离富集的方法，包括以下步骤：(1)污酸废水先通过硫化沉淀产生含铜砷的硫化渣；(2)将硫化渣通过机械球磨活化；(3)将活化后的硫化渣按照一定的As/Cu摩尔比加入至污酸废水中，超声波分散后反应；(4)反应完成后进行固液分离得到富铜渣；(5)分离后液再进行深度硫化，得到富砷渣。本发明通过将硫化渣先进行活化后加入至污酸废水中再利用超声波分散后反应，不但了实现污酸废水中铜与砷的分离和富集，而且大大减少了反应时间，降低了反应温度，提高了反应效率，具有较好的使用价值。

说明书

技术领域

本发明属于冶金工程和环境工程交叉领域，具体涉及一种铜冶炼污酸中铜砷分离富集的方法。

背景技术

铜冶炼中的原料绝大部分是硫化精矿，同时伴生了一定的砷，在火法高温脱硫过程中，产生了大量冶炼烟气，烟气中含有较高浓度的硫和砷及一定量的铜，其经水洗后即是污酸。铜冶炼行业中的污酸成分复杂，均为强酸性，同时含有较高浓度的铜砷，是目前冶炼厂酸性含砷重金属废水的主要来源。由于其铜砷浓度和酸度均较高，必须经过处理，否则会造成严重的环境污染。

目前，国内处理污酸废水的方法主要有石灰中和法，中和-铁盐共沉淀法和硫化法。石灰中和法是直接向污酸中加入石灰，中和-铁盐化法是在调节污酸pH的基础上加入铁盐，硫化法是直接向污酸中加入硫化剂如硫化钠、硫化氢等。上述三种方法均可以达到较好的除砷除重金属效果。但在净化过程中，污酸中的铜和砷一起沉于废渣中，废渣量大，铜砷品位低，成分复杂，导致铜砷难以回收，企业均作填埋处理，造成了资源的浪费。因此，如何从铜冶炼的污酸中实现铜砷分离得到高品位的富铜渣和富砷渣是企业需要解决的一大难题。

发明内容

本发明针对目前铜冶炼污酸处理方法中铜砷难分离富集导致资源浪费的缺陷，目的在于提供一种环保高效的铜砷分离富集的方法。经本发明处理后，污酸中的铜砷最终以高品位的富铜渣和富砷渣实现了铜砷分离。

一种铜冶炼污酸中铜砷分离富集的方法，包括以下步骤：

1)将污酸废水先加入硫化剂反应后过滤得到硫化渣；

2)将硫化渣通过机械球磨进行活化；

3)将活化后的硫化渣加入至新的污酸废水中超声波分散后，加热反应，过滤得到富铜渣和富砷溶液；

4)将富砷溶液加入硫化剂进行深度硫化，反应完成后过滤，得到富砷渣。

步骤1)中污酸废水为铜冶炼过程中所产生。

步骤1)将污酸废水按S/As比为1-5的摩尔比例加入硫化剂，温度为25～50℃下反应0.5-2h后过滤得到硫化渣。

步骤2)中机械球磨的球料比为1:10～10:1，球磨转速为100～600r/min，球磨时间为0.5～2h，球磨介质为水。

步骤3)将硫化渣按照As/Cu比为1-5:1的摩尔比例加入至污酸废水中，在25-80℃下反应1-3h，过滤后得到富铜渣和富砷溶液。步骤3)超声波分散0.5-2h，超声频率为15～50kHz。

步骤4)将富砷溶液按照S/As比为1-3的摩尔比例加入硫化剂，温度为25～50℃下，反应0.5-3h进行深度硫化，反应完成后过滤，得到富砷渣。

步骤1)或4)中的硫化剂为硫化钠或硫化氢。

本发明的优势：

1.硫化砷渣经过机械球磨活化后，大大提高了活化能，缩短了反应时间和降低了反应温度，使得反应效率得到了大幅度提升。

2.将活化后的硫化砷渣用超声波进行分散后，使得活化砷渣在溶液中分散均匀，粒径均一，无大直径的渣粒存在，不但加快了反应速率，促使了反应完全，而且大大提高了沉渣中铜品位，显著降低了砷含量，确保了铜砷分离彻底。

3.本发明工艺简单，效果好，经本发明处理后，不但得到了高品位铜渣和砷渣，而且污酸得到了深度净化，砷含量极低，可以返回系统得到有效利用，大大减低了企业的生产成本，提高了经济效率。

具体实施方式

以下实施案例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明。

实施例1

取一铜冶炼企业污酸500ml，主要成分为铜2.6g/L，砷7.8g/L，硫酸质量浓度230g/L。按S/As摩尔比为1.2的比例先加入硫化钠，温度为30℃下反应1h后过滤得到硫化渣。将所得硫化渣按以水为球磨介质，球料比为1:5，球磨转速为500r/min的条件下球磨活化时间1h，将活化后的硫化渣按照As/Cu摩尔比为1.1的比例加入至500ml污酸废水中，超声波分散0.5h，超声频率为20kHz，50℃下反应2h，过滤后得富铜渣和富砷溶液，溶液中铜浓度减至9.7mg/L，铜回收率为99.6％。富铜渣的主要元素及含量如表1所示：

表1富铜渣的主要元素及含量(％)

由此可知，富铜渣中铜品位达到了40.12％，砷含量仅为1.03％。而硫化砷渣不经机械活化和超声波分散处理而直接加入至污酸中，相同反应条件下反应结束后，所得沉渣中铜品位仅为4.3％，砷含量高达36.2％，铜砷无法分离。由此可见，机械活化和超声波分散极大的提高了反应速率，促进了反应完全。将富砷溶液按照S/As摩尔比为1.1的比例加入硫化钠，温度为30℃下反应1.5h进行深度硫化，过滤得到富砷渣和净化后的污酸。富砷渣的主要元素及含量如表2所示：

表2富砷渣的主要元素及含量(％)

由此可知，富砷渣中砷含量达到了57.7％，铜未检测出，实现了砷的富集。净化后的污酸主要成分为铜0.002g/L，砷0.001g/L，硫酸质量浓度235g/L。

实施例2

取一铜冶炼企业污酸500ml，主要成分为铜3.6g/L，砷8.9g/L，硫酸质量浓度180g/L。按S/As摩尔比为1.1的比例先通入硫化氢气体，温度为40℃下反应1h后过滤得到硫化渣。将所得硫化渣按以水为球磨介质，球料比为1:8，球磨转速为600r/min的条件下球磨活化时间1h，将活化后的硫化渣按照As/Cu摩尔比为1.2的比例加入至500ml污酸废水中，超声波分散1h，超声频率为40kHz，40℃下反应1.5h，过滤后得富铜渣和富砷溶液，溶液中铜含量为5.3mg/L，铜回收率为99.7％。富铜渣中铜品位达42.1％，砷含量为0.89％，而硫化砷渣不经机械活化和超声波分散处理而直接加入至污酸中，相同反应条件下反应结束后，所得沉渣中铜品位仅为2.7％，砷含量高达38.1.4％，铜砷无法分离。由此可见，机械活化和超声波分散极大的提高了反应速率，促进了反应完全。富砷溶液中铜浓度为4.9mg/L，砷浓度为9.2g/L，达到了铜砷分离的目的。将富砷溶液按照S/As摩尔比为1.1的比例通入硫化氢气体，温度为40℃下反应1.5h进行深度硫化，过滤得到富砷渣和净化后的污酸。富砷渣中砷品位达58.1％，铜未检测到，实现了砷的富集。净化后废酸主要成分铜0.001g/L，砷0.0005g/L，硫酸质量浓度190g/L。