一种金属矿湿法脱砷方法[发明专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101148696A [43]公开日2008年3月26日
[21]申请号200710177205.7[22]申请日2007.11.12
[21]申请号200710177205.7
[71]申请人中国地质科学院矿产综合利用研究
所
地址610041四川省成都市二环路南三段5号
[72]发明人朱昌洛 熊述请 [74]专利代理机构北京中海智圣知识产权代理有限公司代理人杨树芬[51]Int.CI.C22B 3/04 (2006.01)C22B 1/02 (2006.01)C22B 3/22 (2006.01)
C22B 3/44 (2006.01)
C22B 30/04 (2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 4 页
[54]发明名称
一种金属矿湿法脱砷方法
[57]摘要
本发明提供一种金属矿湿法脱砷方法，该方法
利用低价砷具有还原性、砷的氧化物是砷酸酐的化
学特性，设置氧化焙烧，捕集剂捕集、水或碱性液
浸出的特殊工艺，实现砷与金属分离。

该湿法脱砷
工艺，优化了生产环境，有利于环保，且其设备投
资小，工艺操作简便。

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1.一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.配料，向含砷金属矿原料中配入捕集剂；
b.焙烧，将上述原料和捕集剂的混合料送入炉中，焙烧2-4小时，焙烧温度控制为700～1000℃；
c.浸出，经上述焙烧已氧化的炉料，加入浸出液进行搅拌浸出；
d.过滤，浸出完毕后，进行液固分离；
e.脱砷，上述过滤所得固体，送至后续工序加工，所得液体则加入石灰乳，煮沸，产生沉淀；
f.后处理，过滤出上述煮沸所得的沉淀物，焙烧后即得到能安全掩埋的含砷废料。

2.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤a之前再加入一破碎步骤，将含砷金属矿原料烘干，然后破碎至80～300目。

3.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤a中，捕集剂为硫酸钠、碳酸铵、硫酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠中的一种或任意几种的混合，其用量为含砷金属矿原料中砷理论含量的1～6倍，以重量计算。

4.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤b中焙烧炉选用回转窑、多膛炉、马弗炉中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤c中浸出液是水或碱液其中任意一种，浸出温度为20～80℃，而最佳浸出温度为40～80℃，浸出时间为0.5～3小时，而最佳浸出时间为1小时，浸出液的液固比为3～4。

6.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤c浸出过程中可加入助浸剂，加入量为浸出液重量比的2～10％，而所述助浸剂可为氢氧化钙、氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种或任意几种的混合。

7.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在
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于，所述步骤e中所得固体为金属氧化物，即为合格的精矿，送至后续工艺进行深加工，而所述液体即为含砷废液，以重量比计算，加入废液中砷理论含量100～130％的石灰乳煮沸0.5～3小时，。

8.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤f中焙烧温度控制为500～800℃。

9.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤f所得到的砷废料用于湿法制备砒霜。

10.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤f之后再增加一再生步骤g，其具体为向步骤e煮沸后过滤所剩液体中加入与捕集剂酸根相应的酸试剂，使捕集剂再生。

200710177205.7说 明 书第1/4页
一种金属矿湿法脱砷方法
技术领域
本发明涉及金属矿冶炼领域，特别是涉及一种金属矿脱砷方法。

背景技术
金属矿脱砷的常规方法主要有高温挥发法和高温高压法。

高温挥发法是利用砷的氧化物易挥发的特性，进行挥发焙烧。

焙烧时三氧化二砷挥发，随烟气进入烟道(管道)，冷却后被布袋收集，达到与金属分离的目的。

但三氧化二砷是剧毒物质，恶化劳动环境，造成严重的环境污染，破坏生态平衡。

高温高压法则主要包括三种工艺。

(1)原料中Fe/As比恰当时，采用高温高压酸性浸出工艺；(2)高温高压碱性浸出工艺；(3)高温高压氨性浸出工艺。

高温高压法虽然能够实现金属与砷的分离，但其设备投资大，腐蚀严重，操作复杂，设备养护费用高，产品成本高。

因此，针对以上缺陷，实有必要研发一种高效环保的金属矿脱砷方法。

发明内容
针对以上问题，本发明的主要目的在于提供一种金属矿湿法脱砷方法，该方法利用低价砷具有还原性、砷的氧化物是砷酸酐的化学特性，设置氧化焙烧，捕集剂捕集、水或碱性液浸出的特殊工艺，实现砷与金属分离，该湿法脱砷工艺，优化了生产环境，有利于环保，且其设备投资小，工艺操作简便。

为达到以上目的，本发明提供的一种金属矿湿法脱砷方法，其主要包括以下步骤：
a.破碎，首先将含砷金属矿原料烘干，然后破碎；
b.配料，向上述含砷金属矿原料碎末配入一定量的捕集剂；
c.焙烧，将上述原料和捕集剂的混合料送入炉中，进行焙烧；
d.浸出，经上述焙烧已氧化的炉料(焙砂)，加入浸出液进行搅拌浸出；
e.过滤，浸出完毕后，进行液固分离；
f.脱砷，上述过滤所得固体，送至后续工序加工，所得液体则加入石灰乳，煮沸，产生沉淀；
g.后处理，过滤出上述煮沸所得的沉淀物，再焙烧一段时间后即得到可掩埋的含砷废料。

其中，所述步骤a中，将含砷金属矿原料破碎至80～300目； 所述步骤b中，捕集剂可为硫酸钠、碳酸铵、硫酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠中的一种或任意几种的混合，其用量为含砷金属矿原料中砷理论含量的1～6倍，以重量计算；
所述步骤c中焙烧炉可选用回转窑、多膛炉、马弗炉中的任意一种，焙烧时间为2-4小时，焙烧温度控制为700～1000℃，其中该步骤所发生的化学反应为利用低价砷的还原性，通过氧化焙烧，生成亚砷酸酐，以金属铜、镍、铅、锡为例，其反应式为：
Cu3As+O2→Cu2O+As2O3
NiAs+O2→NiO+As2O3
PbAs+O2→PbO+As2O3
SnAs+O2→SnO2+As2O3
而在步骤b所加入的捕集剂存在时，上述反应所生成的亚砷酸酐进一步生成可溶性盐，反应式为：
M+As2O3+O2→M3AsO4(M＝Na+、NH4+)；
所述步骤d中浸出液是水或碱液，浸出温度为20～80℃，最佳浸出温度为40～80℃，浸出时间为0.5～3小时，最佳浸出时间为1小时，浸出液的液固比为3～4；另外，浸出过程中可加入助浸剂，加入量为浸出液重量比的2～10％，而所述助浸剂可为氢氧化钙、氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种或任意几种的混合；
所述步骤f中所得固体为金属氧化物，即为合格的精矿，送至后续工艺进行深加工，而所述液体即为含砷废液，加入废液中砷理论含量100～130％(重量百分比)的石灰乳煮沸0.5～3小时沉淀砷，过滤后焙烧(500～800℃)，即得到可安全掩埋的砷废料(步骤g)，该砷废料还可用于湿法制备砒霜，其中砷废液在沸腾下加石灰乳的反应
式为：
M3A s O4+C a(O H)2→C a3(A s O4)2↓+M O H(M＝N a+、N H4+)； 另外，所述步骤g之后还可以增加一再生步骤h，其向步骤f煮沸后过滤所剩液体中加入与捕集剂酸根相应的酸试剂，使捕集剂再生，以返回使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本工艺是湿法工艺，由于三氧化二砷是剧毒物质，因此，本工艺具有高温挥发法不可比拟的优越性，焙烧实验室的砷含量仅为0.028μg/m3，比国标对生产车间的要求(0.003mg/m3)低100倍以上；
2.本工艺使用中温常压条件，设备投资小，有利于在中小企业间推广应用；
3.本工艺操作简便，易于工业化；
4.虽然要使用捕集剂，但捕集剂来源广，易得，而且捕集剂可再生。

具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例对本发明进一步详述：
实施例1
取30克某古代提银渣(镍24.89％、铜32.47％、砷29.42％，以重量百分数计算)，破碎至160目占85％，配入捕集剂理论量的1.05倍，在800℃下氧化焙烧2.5小时.焙砂在助浸剂为浸出液重量比的2％，温度60℃下，液固比为4条件下，搅拌浸出1小时，过滤后得到铜精矿含铜35.15％、镍27.08％、砷0.48％，铜精矿送萃取电积工艺深加工，砷碱液进一步处理，本工艺除砷率达99.45％。

实施例2
取30克锡硬头(砷21.22％、锡23.47％、铁52.74％、硫0.76％，以重量百分数计算)，破碎至100目，配入理论量1.2倍的捕集剂，在800℃下氧化焙烧2.5小时。

焙砂在助浸剂为浸出液重量比的10％，温度95℃，液固比为4的条件下搅拌1小时。

过滤后，锡精矿含砷
0.27％，砷的脱除率达98.10％。

实施例3
取30克砷冰铜(铜14.85％、锌0.96％、铁23.95％、锡12.25％、砷8.96％，以重量百分数计算)，破碎至80目，配入理论量4.5倍的捕集剂，在800～830℃下氧化焙烧2.5小时。

焙砂在助浸剂为浸出液重量比的10％，温度为常温，液固比为4的条件下搅拌1.5小时，过滤后，铜精矿含铜15.40％、铁15.06％、锡10.18％、砷0.028％，砷的脱除率达99.96％。

实施例4
取30克硫酸渣(铁57％、砷0.8％，以重量百分数计算)，配入理论量5.0倍的捕集剂，在900～950℃下氧化焙烧2.0小时。

焙砂在助浸剂为浸出液重量比的2％，温度为40℃，液固比为4的条件下搅拌1.0小时。

过滤后，得到铁精矿含铁63.25％、砷0.06％，铁精矿入炉冶炼，砷的脱除率达99.16％。

以上已对其发明内容作了详尽说明。

对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都不会超出本申请所附权利要求的保护范围。