用微信扫描上方二维码添加

或打开微信搜索编辑老师微信号添加:

星网期刊

铜矿去砷实验

 论文栏目:冶金工业    更新时间:2012-08-19 20:25   

铜精矿中的砷不仅影响冶炼产品的质量,还会给制酸、烟尘处理、废渣堆放、萃取、电解等工序造成一系列工艺问题和环境问题。冶炼厂一般要求铜精矿中砷质量分数不超过0.5%[1]。目前,国内外对于铜精矿中砷的治理方法主要有2大类。一是在铜冶炼阶段除砷[1-2]:火法冶炼时,砷主要进入收尘系统,部分进入废渣和冰铜中。二是在冶炼之前进行预处理除砷:可以在铜选矿时浮选除砷[3-4];也可以采用湿法工艺对含砷铜精矿预处理除砷,如焙烧[5-9]、细菌浸出[10]、常压(高压)碱浸、酸浸[11]等。如果砷和铜矿物伴生,浮选除砷可能会导致铜回收率降低;焙烧法虽然可以较好地脱除砷,但同时也会脱除一定量硫,不利于铜精矿火法冶炼;水蒸气焙烧法和真空焙烧法由于设备复杂在工业上较难实现。因此,试验研究了铜精矿湿法除砷。

1矿石性质

试验所用铜精矿粒度为-45μm占80%,主要元素分析结果见表1。铜精矿含铜、金、银、锌等矿物,砷质量分数较高,达到4.56%。工艺矿物学研究结果表明:铜精矿中金属矿物约占86%,脉石矿物含量不多;金属矿物以硫化铜矿物为主,其次是闪锌矿、黄铁矿,少量方铅矿;砷主要以硫砷铜矿形式存在;所有矿物的单体解离度均较高,不低于90%;脉石矿物以石英和碳酸盐矿物为主,黏土矿物绢云母等含量较少。

2试验原理与方法

2.1试验原理

试验采用碱性硫化钠浸出法脱除铜精矿中的砷,其主要反应为2Cu3AsS4+3Na2S  →2Na3AsS4+3Cu2S。含砷硫化铜矿物与硫化钠反应,生成可溶性硫代砷酸钠进入浸出液,固液分离后得到低砷铜精矿和滤液(含有砷和金)。滤液中的金可利用离子交换法回收,滤液循环使用或冷却后得硫代砷酸钠结晶体。硫代砷酸钠经过氧化得到砷酸钠,砷酸钠与铁反应,得到稳定的砷酸铁(固砷)。主要反应如下:

2.2试验方法

除砷试验在1L圆底四口烧瓶中进行,采用恒温搅拌器加热搅拌浸出。将铜精矿加入四口烧瓶中,加入一定量水,在搅拌条件下加入一定量硫化钠和氢氧化钠,然后加热,控制一定温度,浸出一定时间。浸出结束后过滤,浸出液分析砷和S2-质量浓度,浸出渣分析砷质量分数,计算砷脱除率。对以上述方法得到的浸出液补加一定量硫化钠后,再进行铜精矿除砷试验。

3结果与讨论

3.1湿法除砷

3.1.1硫化钠用量对砷去除率的影响

试验条件:液固体积质量比=5∶1,ρ(NaOH)=20g/L,温度100℃,搅拌浸出4h。硫化钠用量对砷去除率的影响试验结果如图1所示。由图1可知:浸出渣中的砷质量分数随硫化钠用 量 (即S2-质 量 浓 度)的 增 大 而 降 低;当ρ(S2-)达到78g/L时,浸出渣中的砷质量分数降低至0.4%以下。砷质量分数小于0.5%的铜精矿即满足铜冶炼要求,因此,选择S2-质量浓度78g/L进行后续条件试验。

3.1.2反应温度对砷去除率的影响

试验条件:ρ(NaOH)=20g/L,ρ(S2-)=78g/L,液固体积质量比5∶1,搅拌时间4h。温度对砷去除率的影响试验结果如图2所示。由图2可知:随反应温度升高,浸出渣中砷质量分数下降;当反应温度达到90 ℃后,继续升高反应温度,砷去除率不再变化。综合考虑,反应温度选择90℃。

3.1.3反应时间对砷去除率的影响

试验 条 件:液 固 体 积 质 量 比=5∶1,ρ(NaOH)=20g/L,ρ(S2-)=78g/L,温度90℃,搅拌浸出。搅拌时间对砷去除率的影响试验结果如图3所示。由图3可知:随反应时间延长,砷脱除率提高;反应3h后,再延长浸出时间,砷脱除率提高的不明显。综合考虑,反应时间选择3h。

3.1.4综合条件试验

在以上优化条件基础上进行综合条件试验。试验条件:铜精矿质量100g,液固体积质量比5∶1,ρ(NaOH)=20g/L,ρ(S2-)=78g/L,温度90℃,搅拌浸出3h。试验结果见表2。可以看出,砷脱除率达97.51%,浸出渣中砷质量分数降低至0.11%,硫化钠耗量240kg/t矿以下。

3.2浸出液循环利用

碱性硫化钠浸出液中含有大量硫化钠和硫代砷酸钠,必须经过无害化处理后才能达标排放。根据文献 [11],碱性溶液中砷(以硫代砷酸盐和砷酸盐形式存在)的饱和质量浓度可达30g/L左右。除砷浸出液循环利用不仅可以减少废水处理费用,而且可以充分利用其中未反应的硫化钠,因此,进行了除砷浸出液循环利用试验。试验条件与综合试验条件一致,试验结果如图4所示。图4表明:只要浸出液中S2-质量浓度足够高,其循环利用不影响砷的脱除率,浸出渣中的砷质量分数可降至0.5%以下;但是硫化钠耗量较大,约500kg/t矿,其原因可能是由于S2-质量浓度较高,部分S2-发生了氧化等副反应。浸出液循环至第10次后,冷却、静置时开始析出晶体。常温(25℃)下,砷的饱和质量浓度达30.28g/L,与文献[11]相一致。

3.3固砷

除砷浸出液经过冷却结晶得到硫代砷酸钠。硫代砷酸钠属于剧毒物质,易溶于水,与酸反应生成砷硫化物,因此,须进行无害化处理。砷只有以砷酸铁形式才能稳定存在于自然界中,因此,必须将硫代砷酸钠中的砷转化为砷酸铁。有专利介绍,硫代砷酸盐与黄铁矿一起在高压釜中压力氧化固砷,其固砷率较高,但是高压氧化固砷成本较高,约35.61美元/t矿石。因此,尝试在常压下进行氧化—铁盐固砷试验。试验在500 mL四口烧瓶中进行。试验条件:150mL浸出液(ρ(As)=7.37g/L),调节pH≈10.0,温度85℃,鼓入空气常压氧化7h,后调节pH至4.0,加入30g硫酸铁,搅拌0.5h后过滤,得到450mL滤液。测得滤液中砷质量浓度为1.7g/L,固砷率为30.80%。

4结语

对铜精矿可采用湿法除砷,除砷后的浸出液可循环利用。用碱性硫化钠溶液可以较好地脱除铜精矿中的砷,砷脱除率达97.51%,浸出液补加一定量Na2S即可返回循环利用;浸出渣中的砷质量分数可降至0.5%以下;除砷浸出液采用常压氧化—铁盐固砷工艺,固砷率为30.80%,还需进一步试验研究。

星网期刊收录7500余种杂志,种类遍及 时政、文学、生活、娱乐、教育、学术等 诸多门类等进行了详细的介绍。

版权所有@2008-2012 星网期刊
蜀ICP备16034109号
咨询电话
总机 :400-803-1233
张老师:18215679250
刘老师:13541203650
秦老师:13618095040
李老师:18982127411
赵老师:13881715357
李老师:13980832471
陈老师:13036676690 其它老师...
业务咨询QQ
张老师QQ:3001675867
刘老师QQ:3001634656
秦老师QQ:3001694899
李老师QQ:3001699503
赵老师QQ:3001601374
李老师QQ:3001642863
陈老师QQ:3001651437
编辑合作
QQ:3001606709

供稿人合作
QQ:3001606709

代理合作
QQ:22848269

业务
综合介绍
论文发表
支付方式
常见问题
论文检测
版权声明
联系我们
关注微信号:xinlunwen
每日前10名关注免费发表1篇
您已成功复制微信号 ,打开微信粘贴搜索添加即可
取消 确定
微信号:
长按复制添加编辑老师微信
去微信 >