本發(fā)明屬于高純度砷酸鈉晶體制備領(lǐng)域，具體涉及一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法。

背景技術(shù)：

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢，在銅冶煉工業(yè)中，普遍存在對資源的消耗量大、生產(chǎn)所需能耗高、二次資源利用率低的問題。近年來，金屬銅的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，銅煙塵為目前銅冶煉行業(yè)中主要廢棄物之一，其中含有銅、鋅、鉛、鉍等多種有價金屬，合理回收這些有價金屬，對促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義；同時，在銅冶煉工業(yè)中，不可避免導(dǎo)致有害元素的富集，如砷等。原料中砷含量的增加，導(dǎo)致銅冶煉陽極板砷超標(biāo)，電解凈液車間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，砷處置難、費(fèi)用高等問題，若不將砷單獨(dú)處理，會使得砷在系統(tǒng)中的循環(huán)累積，因此，如何將砷開路處理，增加其附加值，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

針對銅冶煉含砷物料的脫砷，現(xiàn)有的處理工藝主要有以高溫處理為主的火法流程和以浸出為主的濕法流程?；鸱鞒贪〒]發(fā)焙燒法、還原焙燒法以及真空脫砷法等，因其操作較為簡便，無需復(fù)雜的工藝流程，具有一點(diǎn)的廣譜性，而被很多冶煉廠采用，主要缺點(diǎn)是脫砷不徹底，脫砷率不高，過程中產(chǎn)生的煙塵產(chǎn)生二次污染。濕法流程包括酸浸法、堿浸法以及氯化浸出法等，雖為單一浸出工藝，流程較長，產(chǎn)生的浸出液酸堿含量較高，不利于后續(xù)的萃取工藝流程，砷回收困難。當(dāng)前，環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，濕法提砷雖然需要消耗一定的試劑，成本高，但仍為重要方法。通過酸浸法或堿浸法將砷浸出后，有價金屬得到富集，返回熔煉爐熔煉。砷元素制備成砷酸鈉等產(chǎn)品，直接銷售，提高經(jīng)濟(jì)附加值。

當(dāng)前，從煙塵中脫砷的學(xué)術(shù)論文和相關(guān)專利報道很多，但由于原料不同，有價元素綜合回收率低；由于砷及其化合物絕大部分都具有很強(qiáng)的毒性，易對人體及環(huán)境產(chǎn)生危害，砷產(chǎn)品的開發(fā)和利用趨勢總體受到了一定限制，砷產(chǎn)品市場受到限制，但高純度，毒性相對較低的砷產(chǎn)品具有一定的應(yīng)用前景，如，性質(zhì)特殊的無機(jī)和有機(jī)化合物以及合金工業(yè)中，在玻璃工業(yè)，木材防腐劑，農(nóng)藥制備，合金，光電材料，醫(yī)藥合成中廣泛應(yīng)用。

根據(jù)某冶煉廠的生產(chǎn)規(guī)劃，每年需要6萬噸金屬銅，即30萬噸銅精礦（含砷0.9%~1.3%），砷以1%計，則含砷3000噸。2016年年處理砷達(dá)2600多噸，處理費(fèi)用高達(dá)8000萬元。若能通過一定的方法將此高砷物料中的砷提取出來，提純后銷售，使得物料無害化，不但可以增加企業(yè)效益，減輕環(huán)境污染，而且避免砷在冶煉系統(tǒng)中惡性循環(huán)，避免后續(xù)陽極板砷超標(biāo)、電解凈液車間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、砷無害化處置難等問題，并有效降低后續(xù)工段砷處理成本，研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，冶煉煙塵中的有價元素得以富集，砷元素制成砷酸鈉晶體，以便后續(xù)高附加值利用。該發(fā)明資源利用率高，工藝流程簡單、高效，經(jīng)濟(jì)實(shí)用且環(huán)保。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，以銅冶煉廠閃速爐煙塵為原料，中性浸出后固液分離，得到中浸液和中浸渣；將中浸渣濕法磁選后固液分離，得到磁選渣；進(jìn)一步將磁選渣濕法堿浸后固液分離，得到堿浸液；將堿浸液冷凍后，制得高純砷酸鈉晶體。

進(jìn)一步地，銅冶煉廠閃速爐煙塵中主要金屬元素含量：cu（19%）、fe（15%）、s（8%）、as（5%）、zn（3.5%）、pb（2.5%），主要物相為水合硫酸銅、磁鐵礦、三氧化二砷等，將煙塵置于干燥環(huán)境下備用）

進(jìn)一步地，中性浸出的條件為：液固比3:1-7:1，溫度：30℃-90℃，時間1h-4h，反復(fù)浸出三次；中浸渣濕法磁選的條件為：激磁電流為1a、2.5a、3a或3.6a；反復(fù)磁選三次后固液分離。

磁選渣濕法堿浸的條件為：naoh濃度為40g/l-120g/l；na2s濃度為10g/l-90g/l；液固比3:1-7:1，溫度：30℃-90℃，時間1h-4h；堿浸液冷凍結(jié)晶的條件為：冷凍結(jié)晶溫度為20℃-40℃，冷凍結(jié)晶時間為2h-10h。

本發(fā)明所得的高純砷酸鈉晶體（na3aso4?12h2o）純度達(dá)到98%，呈柱狀、棒狀。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）本發(fā)明為銅冶煉煙塵中有價元素的回收利用提供新的思路，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用和可持續(xù)發(fā)展；

（2）本發(fā)明為銅冶煉煙塵中有害元素砷的降低提供新的方法，工藝簡單，藥劑消耗少，

有效減少砷在銅冶煉系統(tǒng)中的循環(huán)累積，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

（3）本發(fā)明為高純砷酸鈉晶體的制備提供新的途徑，其中,中性浸出使煙塵中可溶于水的水合硫酸銅溶解，磁選的目的是使煙塵中的磁鐵礦分離，中性浸出和磁選都是可以富集原料中的砷元素；而堿液硫化鈉處理使砷元素從含砷化合物中浸出，并抑制鉛、鋅等元素的浸出，從而提高了含砷浸出液的純度；控制冷凍實(shí)驗(yàn)的條件，砷酸鈉晶體進(jìn)一步提純。

砷酸鈉用于殺蟲劑，反腐劑，在醫(yī)藥和農(nóng)藥方面具有一定的研究和應(yīng)用價值，制備的砷酸鈉純度達(dá)到98%以上。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉工藝步驟流程圖；

圖2為實(shí)施例1利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的x射線衍射圖譜；

圖3為實(shí)施例1利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的二次電子圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。

實(shí)施例1

一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，以某銅冶煉廠閃速爐煙塵為原料，中性浸出后固液分離，得到中浸液和中浸渣；將中浸渣濕法磁選后固液分離，得到磁選渣；進(jìn)一步將磁選渣濕法堿浸后固液分離，得到堿浸液；將堿浸液冷凍后，制得高純砷酸鈉晶體。具體步驟如下：

所述原料是銅冶煉廠閃速爐煙塵，主要金屬元素含量：cu（19%）、fe（15%）、s（8%）、as（5%）、zn（3.5%）、pb（2.5%），主要物相為水合硫酸銅、磁鐵礦、三氧化二砷。

煙塵中性浸出的具體步驟：液固比5:1，溫度：80℃，時間3h，反復(fù)浸出三次后固液分離，中浸液主要為含銅溶液，中浸渣備用。

中浸渣磁選的步驟：激磁電流設(shè)定為3a，中浸渣的磁鐵礦進(jìn)入精礦中回收，磁選渣干燥后備用；

磁選渣堿性浸出的步驟：naoh濃度為80g/l；na2s濃度為50g/l；液固比5:1，溫度：80℃，時間2h，固液分離。

堿浸液冷凍結(jié)晶步驟：結(jié)晶溫度分別為20℃，結(jié)晶10h，固液分離；

所得高純砷酸鈉晶體（na3aso4?12h2o）純度達(dá)到98%，呈柱狀、棒狀。

圖1為實(shí)施例1利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉工藝步驟流程圖。從圖中可以看出，利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的流程簡單，可操作性強(qiáng)。

圖2為利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的x射線衍射圖譜。從圖中可以看出，制備的砷酸鈉晶體的純度高，通過對比cod和pdf卡片，定量分析表明，98%以上為na3aso4?12h2o。

圖3為實(shí)施例1利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的二次電子圖片。從圖中可以看出，制備的砷酸鈉晶體的呈柱狀、棒狀。

實(shí)施例2

一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，以銅冶煉廠閃速爐煙塵為原料，中性浸出后固液分離，得到中浸液和中浸渣；將中浸渣濕法磁選后固液分離，得到磁選渣；進(jìn)一步將磁選渣濕法堿浸后固液分離，得到堿浸液；將堿浸液冷凍后，制得高純砷酸鈉晶體。具體步驟如下：

所述原料是銅冶煉廠閃速爐煙塵，主要金屬元素含量：cu（19%）、fe（15%）、s（8%）、as（5%）、zn（3.5%）、pb（2.5%），主要物相為水合硫酸銅、磁鐵礦、三氧化二砷。

煙塵中性浸出的具體步驟：液固比6:1，溫度：70℃，時間4h，反復(fù)浸出三次后固液分離，中浸液主要為含銅溶液，中浸渣備用。

中浸渣磁選的步驟：激磁電流設(shè)定為3.6a，中浸渣的磁鐵礦進(jìn)入精礦中回收，磁選渣干燥后備用；

磁選渣堿性浸出的步驟：naoh濃度為100g/l；na2s濃度為40g/l；液固比6:1，溫度：70℃，時間2h，固液分離。

堿浸液冷凍結(jié)晶步驟：結(jié)晶溫度分別為25℃，結(jié)晶10h，固液分離；

所得高純砷酸鈉晶體（na3aso4?12h2o）純度達(dá)到95%，呈柱狀、棒狀。

實(shí)施例3

一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，以銅冶煉廠閃速爐煙塵為原料，中性浸出后固液分離，得到中浸液和中浸渣；將中浸渣濕法磁選后固液分離，得到磁選渣；進(jìn)一步將磁選渣濕法堿浸后固液分離，得到堿浸液；將堿浸液冷凍后，制得高純砷酸鈉晶體。具體步驟如下：

所述原料是銅冶煉廠閃速爐煙塵，主要金屬元素含量：cu（19%）、fe（15%）、s（8%）、as（5%）、zn（3.5%）、pb（2.5%），主要物相為水合硫酸銅、磁鐵礦、三氧化二砷。

煙塵中性浸出的具體步驟：液固比7:1，溫度：90℃，時間2h，反復(fù)浸出三次后固液分離，中浸液主要為含銅溶液，中浸渣備用。

中浸渣磁選的步驟：激磁電流設(shè)定為2.5a，中浸渣的磁鐵礦進(jìn)入精礦中回收，磁選渣干燥后備用；

磁選渣堿性浸出的步驟：naoh濃度為120g/l；na2s濃度為30g/l；液固比7:1，溫度：90℃，時間2h，固液分離。

堿浸液冷凍結(jié)晶步驟：結(jié)晶溫度分別為30℃，結(jié)晶10h，固液分離；

所得高純砷酸鈉晶體（na3aso4?12h2o）純度達(dá)到94%，呈柱狀、棒狀。

實(shí)施例4

一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，以銅冶煉廠閃速爐煙塵為原料，中性浸出后固液分離，得到中浸液和中浸渣；將中浸渣濕法磁選后固液分離，得到磁選渣；進(jìn)一步將磁選渣濕法堿浸后固液分離，得到堿浸液；將堿浸液冷凍后，制得高純砷酸鈉晶體。具體步驟如下：

所述原料是銅冶煉廠閃速爐煙塵，主要金屬元素含量：cu（19%）、fe（15%）、s（8%）、as（5%）、zn（3.5%）、pb（2.5%），主要物相為水合硫酸銅、磁鐵礦、三氧化二砷。

煙塵中性浸出的具體步驟：液固比4:1，溫度：80℃，時間3h，反復(fù)浸出三次后固液分離，中浸液主要為含銅溶液，中浸渣備用。

中浸渣磁選的步驟：激磁電流設(shè)定為3a，中浸渣的磁鐵礦進(jìn)入精礦中回收，磁選渣干燥后備用；

磁選渣堿性浸出的步驟：naoh濃度為100g/l；na2s濃度為60g/l；液固比4:1，溫度：90℃，時間2h，固液分離。

堿浸液冷凍結(jié)晶步驟：結(jié)晶溫度分別為20℃，結(jié)晶8h，固液分離；

所得高純砷酸鈉晶體（na3aso4?12h2o）純度達(dá)到95%，呈柱狀、棒狀。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。

技術(shù)特征：

1.一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，其特征在于：以銅冶煉廠閃速爐煙塵為原料，中性浸出后固液分離，得到中浸液和中浸渣；將中浸渣濕法磁選后固液分離，得到磁選渣；再將磁選渣濕法堿浸后固液分離，得到堿浸液；然后將堿浸液冷凍結(jié)晶后，制得高純砷酸鈉晶體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，其特征在于：煙塵的中性浸出的條件為：液固比3:1-7:1，溫度：30℃-90℃，時間1h-4h，反復(fù)浸出三次后固液分離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，其特征在于：中浸渣濕法磁選的條件為：激磁電流為1a、2.5a、3a或3.6a，反復(fù)磁選三次后固液分離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法：其特征在于：磁選渣濕法堿浸的條件為：naoh濃度為40g/l-120g/l；na2s濃度為10g/l-90g/l；液固比3:1-7:1，溫度：30℃-90℃，時間1h-4h，浸出后固液分離。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，其特征在于：堿浸液冷凍結(jié)晶的條件為：冷凍結(jié)晶溫度為20℃-40℃，冷凍結(jié)晶時間為2h-10h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，其特征在于：所述高純砷酸鈉晶體純度達(dá)到98%，呈柱狀、棒狀。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種利用銅冶煉煙塵堿浸制備高純砷酸鈉的方法，其是以銅冶煉廠閃速爐煙塵為原料主要原料，中性浸出后固液分離，得到中浸液和中浸渣；將中浸渣濕法磁選后固液分離，得到磁選渣；進(jìn)一步將磁選渣濕法堿浸后固液分離，得到堿浸液；將堿浸液冷凍后，制得高純砷酸鈉晶體。本發(fā)明適用于銅冶煉高砷煙塵的開路提砷，可以實(shí)現(xiàn)煙塵中有價元素的富集和回收，其工藝流程清晰高效、資源利用率高，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全環(huán)保，具有良好的工業(yè)前景和社會效益。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘祥華;衷水平;劉文元;陳素余;吳曉林

受保護(hù)的技術(shù)使用者：福州大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2020.05.19

技術(shù)公布日：2020.07.10