黑铜泥酸性浸出及铜砷分离研究

Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｅ ａ ａｅＣｕａ ｄＡｓｅ ｆｃｉｅｙ ｆｏ Ｓ ｎ ｎ ｉａｌ ｅ ｌ ｅｔ ｅＣｕ ａ ｄＡｓｃ ｒ — ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ｆｅ ｔｖ ｌ ｒ ｍ ｂａ ｄＢｉ ｄ ｆ ｌ ｒ ａｉ ｈ ｎ ｏ ａ ｎ ｙ ｚ ｎ
黑铜 泥 的化学成 分 和物相 分析如 表 １ ．
表 １ 黑铜泥的成分质量分数
Ｔａ ． Ｍ ａ ｓｆａ ｔｏ ｆｃ ｍｐ ｓｔ ｎ ｏ ｌ ｃ ｏ ｐ ｒ ｓｕ ｇ ｓ ｂ１ ｓ － ｃ ｉｎ ｏ ｏ ｏ ｉｉ ｆｂ ａ ｋ ｃ ｐ ｅ ｌ ｄ ｅ ｒ ｏ
要以 Ｈ Ｏ 形式溶解． 当氧化电位较高 ， Ａｓ ｚ 而 即存在
使黑铜泥 中 Ｃ 、 ｓ ｓ 、 ｉ ｕ Ａ 与 ｂ Ｂ 有效分离 ， 并实现 Ｃ 、 ｕ
作者 简介： 王玉棉 （９ ８）女 ， １ ５ － ， 山东荣城人 ， 教授
・
２ ・ Ｏ
兰 州 理 工 大 学 学 报
第３ ７卷
Ａｓ 的综合回收利用．
２ 实验原理及工艺
通 过分 析 ２８Ｋ 时 Ｃ － ＿ Ｏ 系 的 电 位一Ｈ ９ ｕＡｓＨｚ ｐ
Ｃ ｘ （ ／ ＋５ ／ ） ＋ｘＨ２ Ｏ４ ｕ Ａｓ＋ ｘ ２ ｙ ４ ０２ Ｓ ＋ （ ２ ） Ｏ＝ｘ ｕ Ｏ４ Ｈ３ Ｏ４ ３ ／ 一ｚ Ｈ２ Ｃ Ｓ ＋ｙ Ａｓ
４ ３ ＋ １ Ｈ ２ Ｏ４ ９ — Ｃｕ Ａｓ ２ Ｓ ＋ ０２ １ Ｃｕ Ｏ４ ４ ２ Ｓ ＋ ＨＡｓ ＋ １ Ｈ ２ Ｏ２ ０ Ｏ ２ ＋ Ｏ２ ２ Ｏ Ｃｕ — Ｃｕ （） ２ （） ３
ｓ ｉ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｐｉ ｍ ｏ ｄｔ ｎ ｒ ｓｆｌ ｗｓｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｆ ｓ１ｍｏ／ ｔｍｐ ｒ— ｕｔ ｓｏ ｄｔ ａ ｈ ｔ ｓ ｏ ｍｕ ｃｎ ｉ ｏ ｓｗｅｅａ ｏｌ ：ｏ ｃｎｒｔ ｎ ｏ Ｓ ｗａ ｌＬ，ｅ ｅａ ｉ ｏ ｏ Ｈ２ Ｏ４
ｔｒ－０℃ ， ｑ ｉ－ｏｉ ｒｔ －０：ｌ ｅｃ ｉｇ ｔ － ，ｌｗｉｇ ｒｔ ｆａｒ ． ／ ，ａｅｏ ｔ ｒ ｇ４ ０ ｕ ｅ８ ｌ ｕｄｓ ｌ ａｉ １ ｉ ｄ ｏ ，ｌ ｈｎ ｉ ４ ｈ ｆ ｎ ａｅｏ ｉ ０ ７ ｍ。 ｈ ｒｔ ｆｓｉ ｉ －０ ａ ｍｅ ｏ － ｒｎ ｒ ｍｉ．Ｕｎ ｅ ｅｅｏ ｔ ｌ ｏ ｄｔ ｎ ， ｈ ａｈｎ ａｅ ｆ ｕａ ｄＡｓｗｅｅｕ ０ ４ 、 ８ ４ ｗｈｌ ／ ｎ ｄ ｒｔ ｓ ｐ ｉ ｎ ｉ ｏ ｓ ｔ ｅｌ ｃ ｉｇｒｔ ｎ ｒ ｐｔ ９ ． ４ ８ ． ９ ｈ ｍａ ｃ ｉ ｅ ｏＣ ｏ ｉ ｅ
Ｗ ＡＮＧ — ａ ， Ｙｕ ｍｉｎ ＺＨＯＬ ｎ ＨＵＡＮＧ ｎ ， ＨＡＯ ｈ ｎ － ｉｇ ＩＸｉ ｇ ， Ｙａ Ｚ Ｚ ｏ ｇ ｘｎ
（ ．Ｃｏｌｇ ｆＭ ａｅ ｉｌ ｃｅ ｃ ｎ １ ｌ ｅｏ ｅ ｔｒａｓＳ ｉｎ ｅａ ｄＥｎ ｎ ｅ ｎ ｇｉｅ ｒ ｇ，Ｌ ｎ ｈ ｉ ａ ｚ ｏｕＵｎｉ． ｏ Ｔｅ ｈ ｖ ｆ ｃ ．，Ｌａ ｚ ｏ ７ ０ ５ ｎｈｕ ３ ０ ０，Ｃｈｎ ｉａ；２ Ｓａ ｅＫｅ Ｌ ｂ ｒ ｔ ｒ ｏ Ｇａ ｓ Ａｄ— ． ｔｔ ｙ ａ ｏ ａ ｏｙ ｆ ｎ ｕ ｖ ｎ ｅ ｎｆｒｏ ｓＭ ｅ ｌＭ ａｅ ａｓ ａ ｚ ｏ ｉ．ｏｆＴｅ ｈ ａ ｎ ｈ ｕ ７ ０ ５ ａ ｃｄ Ｎｏ ｅｒ ｕ ｔ ｔｒ ｌ ，Ｌ ｎ ｈ ｕ Ｕｎｖ ａ ｉ ｃ ．，Ｌ ｚ ｏ ３ ０ ０，Ｃｈｎ ） ｉａ
黑铜泥酸性浸 出及铜砷分离研究
王 玉棉 ， 周 兴 黄 雁 赵 忠兴 ， ，
（． １ 兰州理工大学 材料科 学ｑ－程学 院， ｒ 甘肃 兰州 ７０５ ； ．兰州理 工大学 甘肃省有 色金属新材料重点实验室 ， ３００ ２ 甘肃 兰州 ７０５） ３００
摘 要：研 究黑铜泥 酸性 浸出的工艺条件， 合适 的工 艺条件使 Ｃ 、 ｕ Ａｓ与 ｓ 、 ｉ 效分离 ， ｂＢ 有 最终实现 Ｃ 、 ｓ的综合 回 ｕＡ 收． 实验结果表 明， 最佳酸浸条件 为： Ｓ Ｈｚ Ｏ 浓度 为 １ｍｏ／ 温度 ８ ｌＬ， Ｏ℃ ， 固 比为 １ 液 Ｏ：１ 浸 出时 间为 ４ｈ 空气流 ， ， 量为 ０ ７ｍ。 ｈ 搅拌 速度 为 ４０ ｒｍｉ 在 最佳 酸浸条 件 下 ， ． ／ ， ０ ／ ｎ ． 黑铜 泥 中 Ｃ 、 、 ｂ Ｂ 的浸 出率分别 为 ９． ４ 、 ｕ Ａｓ Ｓ 、 ｉ Ｏ４ ８． ９ 、． ６ 、． ７ ． ８ ４ ５ １ ２ ５ 浸出液经浓缩结晶析出硫酸铜， 晶硫 酸铜 中含铜 的质 量分 数为 ２ ． ９ ． 晶后溶液经 结 ５ Ｏ 结 Ｓ 还原得到 ＡｓＯ３ＡｓＯ３ ０２ ２ ， ２ 的质量分数为 ９ ． ７ ． ５ ９
铜电解精炼过程中 ＡｓＳ 、 ｉ 、 ｂＢ 等杂质在 电解液 中会积 累． 电解液 中这 些 杂 质 的浓 度 超 过 一 定 限量 将对 阴极铜造成严重危害［． １ 为保证 电解过程正常 ］ 进行 ， 必须对电解液进行净化和调整． 电积脱铜脱杂 时， 铜电解液 中的 ＡｓＳ 、 ｉ 、 ｂ Ｂ 等杂质会与铜 一起在 阴极析出， 这些在 阴极上产出的泥状物（ Ｃ 、 ｓ 含 ｕＡ 、 Ｓ 、ｉ ｂ 称为黑铜泥［． ｂ Ｂ、 等） Ｐ ２ 黑铜泥中含有大量 的 ］ 铜， 若只考虑铜的回收而直接将黑铜泥返 回铜熔炼 系统 ， 一方面造 成 ＡｓＳ 、 ｉ 、 ｂ Ｂ 等杂质在铜熔炼 系统 恶性循环 ， 另一方 面有 部分 Ａ 、 ｂ Ｂ 杂质在火法 ｓＳ 、 ｉ
铜泥的物相组成 中没有单质 砷存在， 砷 主要 以 铜、 Ｃ ｚｓ Ｃ。 ｓ ｕＡ 和 ｕＡ 的合金形态存在， 即电积脱砷过程 是 一个 砷 与其 他元 素形 成 化合 物 的过 程Ｅ１ ， ９ｏ 除铜 、 －］ 砷之外其他元素由于含量较低， Ｘ Ｄ图中的峰值 在 Ｒ
不明 显．ຫໍສະໝຸດ Baidu
工艺过 程 的主要化学 反应 如式 （～６ ： １ ）
（） １
Ｃｕ Ｏ＋ Ｈ２ Ｏ４ Ｓ ＝Ｃｕ Ｏ４ Ｈ２ Ｓ ＋ Ｏ
２ Ａｓ ＋ ０２ Ｈ ２ 一 Ｈ３ Ｏ４ Ｈ Ｏ２ ＋ ０ Ａｓ ２ Ａｓ ＋ ２ Ｏ２ ＡｓＯ３ ２ Ｓ ＋ Ｈ２ Ｈ３ Ｏ４ Ｓ 一 ２ ＋ Ｈ２ Ｏ４ Ｏ
（） ４
（） ５ （） ６
其工 艺流程 如 图 ２ ．
ｔ ａ ｆ ｂｗａ ． ６ ， ｓ２ ５ ．Ｌｅ ｃ ｉｇ ｓ ｌｔｏ ｓｃ ｎ ｅ ｔａｅ ｈ ｔｏ ｓ５ １ Ｂｉ Ｓ ｗａ ． ７ ａ ｈｎ ｏｕ ｉｎ ｗａ ｏ ｃ ｎ ｒｔ ｄ，ｃｙ ｔ ｌ ｚｄ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｉ ｔ ｄｔ ｒ ｓａｌ ｅ ｎ ｒｃｐ ｔ ｅ ｏ ｉ ａ ｇ ｔｃ ｐ ｅ ｕ ｆｔ ，ｈ ｓ ｒ ｃｉｎ ｏ ｏ ｐ ｒｗａ ５ ０ ｉ ｒ ｓａ ｏ ｐ ｒｓ ｌ ｔ． Ａｒ ｅ ｉ ｒｏ ｉｅｗａ ｅ ｏ ｐ ｒｓ ｌ ｅ ｔ ｅ ｍａ ｓｆａ ｔ ｆ ｐ ｅ ｓ２ ． ９ ａ ｏ ｃ ｎ ｃ ｙ ｔｌ ｐ ｅ ｕ ｆ ｅ ｃ ａ ｓ ｎ ｃｔｉｘｄ ｓ ｐ ｅ ａ ｅ ｙｒ ｄ ｃｎ ｏ ｕ ｉｎ ａｔ ｒｃｙ ｔ ｌ ｚ ｔｏ ｆ ｏ ｐ ｒｓ ｌａ ｅｗｉ ｕｆ ｒｄｏ ｉｅ ｔ ｅｍ ａ ｓｆａ ｔ ｎｏ ｒ ｐ ｒ ｄｂ ｅ ｕ ｉｇ ｓ ｌｔｏ ｆｅ ｒ ｓａｌ ａ ｉｎｏ ｐ ｅ ｕ ｆｔ ｔ ｓ ｌｕ ｉｘ ｄ ，ｈ ｓ ｒ ｃｉ ｆ ｉ ｃ ｈ ｏ
ｐ ｅ ｅ ｓｖ ｅ ｏ ｅｙ，ｈ ｒ ｃ ｓ ｏ ｄ ｔ ｎ ｆ ｃｄ ｌａ ｈｎ ｆｂａ ｋ ｃ ｐ ｅ ｌ ｄ ｅ ｒ ｔ ｄ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｈ ｎ ｉ ｅｒｃ ｖ ｒ ｔ ｅｐ ｏ ｅ ｓｃ ｎ ｉｉ ｓｏ ｉ ｅ ｃ ｉ ｇ ｏ ｌｃ ｏ ｐ ｒｓｕ ｇ ｓｗｅ ｅ ｓｕ ｉｄ ｏ ａ ｅｒ —
氧化 剂 （ Ｏ 时 ， 如 ） ＨＡｓ 氧 化 为 Ｈ。 Ｏ ， 铜 泥 Ｏ２ Ａｓ 黑 中的 Ｃ ｕ和 Ａｓ 同时被浸 出． 出液 浓缩 结 晶 出硫 可 浸
酸铜 ， 向结晶硫酸铜溶液通入 Ｓ ｚ Ｏ 气体， 五价砷被还
原得 到 ＡｓＯ ． ２。
黑 铜泥 的 Ｘ ＲＤ衍 射 图如 图 １所示 ． １ 图 显示 黑
Ｉ 酸浸 Ｉ
２ （） Ｗ
图 １ 黑 铜 泥 的 ｘ 射 线 衍 射 图 ．
（外 理 Ｉ 另 处 ）
酸浸渣 ｌ
ｌ 酸浸液
Ｌ ＿ —ｒ ＿ 一
ｌ蒸发结晶
№ １ Ｘ ＤＩ ｉ ｒ ｆ ｌ ｋｃ哪ｅ ￣％ ｓ Ｒ ｍｔ ．ｏ ｂａ ０ ｒｓ ， ￣ ｃ ｉ ｅ
１ ２ 实验 仪器 与试 剂 ．
关键 词 ： 黑铜 泥； 酸性浸 出； 酸铜； 硫 氧化砷
中图分类 号：Ｔ １ １ ３ Ｆ １． 文献标识码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｃｄ ｌａ ｈｉ ｇ ｏ ｌ ｃ ｏ ｅ ｌ ｄ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ａ ｉ ｅ ｃ ｎ ｆｂ ａ ｋ ｃ ｐｐ ｒｓｕ ｇ ｓ ａ ｅ ｒ ｔｏ ｆｃ ｐｐｅ ｎｄ ａ ｓ ｎｉ ｎｄ ｓ ｐａ ａ ｉｎ ｏ ｏ ｒａ ｒｅ ｃ
第３ ７卷 第 ６期
２１ 年 １ ０１ ２月
兰
州
理
工
大
学
学
报
Ｖ０ ７ Ｌ３ Ｎｏ ６ ．
Ｄｅ ． ０ １ ｃ２ １
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｎ ｈ ｕＵｎｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＬａ ｚ ｏ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｙ
文章编号 ：１ ７－１ ６ ２ １ ） ６０ １－４ ６ ３５９ （０ １０ －０ ９０
收稿 日期 ：２ １ －６０ ０ １０ －８
熔炼和精炼中进人烟气 ， 污染大气 ， 也造成对人体健 康的危害 ， 特别是 Ａ ２ 。 ｓ 的危害最大［． Ｏ ３ 】 目前对 于黑铜 泥的处理 大多采用湿法脱 砷工 艺， 主要有酸浸 法［ 和碱浸 法［］ 日本寺 山恒久Ｅ ４ ］ ５． Ｔ ］ 采用酸性浸出黑 铜渣与碱性浸出砷滤饼生产砷 酸
ａ ｓｎ ｃｔｉｘｄ ｅｎ ５ ９ ． ｒ ｅ ｉ ｒｏ ｉｅｂ ｉｇ ９ ． ７
Ｋｅ ｒ ｓ ｌｃ ｏ ｐ ｒｓｕ ｇ ｓ ｃｄ ｌａ ｈ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｂａ ｋ ｃ ｐ ｅ ｌｄ ｅ ；ａ ｉ ｅ ｃ ｉｇ；ｃ ｐ ｅ ｕ ｆｔ ；ａｓ ｎｃｔｉｘｄ ｏ ｐ ｒｓ ｌ ｅ ｒ ｅ ｉ ｒ ｉ ｅ ａ ｏ
１ 实验
１ １ 实验原 料 ．
图［－ （ １ ２ 铜砷浓度均为 ０ ５ ｌ ， １］ １ ． ／ ） 可以看出， ｍｏ Ｉ 在强
酸性 介 质 中， Ａｓ以 ＨＡｓ 形 式 进 入 溶 液 ， ｕ以 Ｏｚ Ｃ Ｃ 。形式 进入 溶液． ｕ＋ 当一３ ０ ￣ｐ ． ３ Ｈ＜ ２６ ．０时 ， 主 砷
实验所 用 仪 器 有 ： 电子 天 平 （ ２ ２ 型 ） 数 ＨＸ ０ Ｔ ， 显直 流恒速 搅拌器 （Ｊ６型 ）数显恒 温水 浴锅 （ Ｊ一 ， ＨＨ－
ｓ ， 型）无油空气压缩机 ， 旋片真空泵 （ｘ 型）真 ２ １ ，
铜， 砷酸铜可进一步生产含铬砷酸铜 （ Ｃ 作为木 Ｃ Ａ） 材防腐剂． 国内贵溪冶炼厂［采用 日本住友矿 山公 ８ ］ 司的湿法工艺处理砷滤饼生产 白砒 ， 产品 ８ 以上 Ｏ 出口． 目前的主要问题是金属回收率低． 本文通过对某厂铜电解液净化脱铜除杂产 出的 黑铜泥进行酸浸实验研究 ， 确立了酸浸的工艺条件 ，