铜冶炼白烟尘中砷的脱除方法

铜冶炼白烟尘中砷的脱除方法

      火法炼铜过程中挥发的 Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、Au、Ag等元素进入烟气，经冷凝后以氧化物或硫酸盐的形态富集在烟尘中，由于烟尘中含有较高的三氧化二砷，外观呈灰白色，被称为白烟尘。

      不同的矿物来源及不同的冶炼工艺所产白烟尘成分有所不同。白烟尘中砷含量较高,主要以砷酸盐、三氧化二砷、硫化砷形态存在，其中三氧化二砷为可溶性砷，对环境威胁较大，属有色金属采选和冶炼废物类危险废物，危废代码321-002-48。同时，白烟尘中还含有一定量的Cu、Pb、Zn、Sb、Bi、Au、Ag有价元素，具有一定的资源价值。目前对白烟尘中砷的脱除方法主要有火法和湿法两种。

1 火法

      该法是利用砷及其氧化物所具有的挥发性，在高温条件下使白烟尘中的砷转化为三氧化二砷，再以砷蒸汽的形态挥发，从而实现砷与有价元素分离的方法。根据焙烧工艺条件的不同，火法工艺又分为还原焙烧法和真空碳热还原焙烧法。

1.1 还原焙烧法

      该工艺是将白烟尘加入适量的焦炭在还原气氛下进行焙烧，使白烟尘中的As转变成易挥发的As2O3，从而实现砷的脱除。在优化工艺条件下，砷脱除率80%。

1.2 真空碳热还原焙烧法

      该方法是利用砷及其氧化物在真空条件下沸点与挥发温度较低的特点，通过碳还原剂将高沸点的砷酸盐等砷化合物还原成易挥发的单质砷或三氧化二砷（As₂O₃），从而实现砷的脱除。在优化工艺条件下，砷总脱除率大于95%，脱砷渣砷含量小于1.5%。

2 湿法

      该法是将白烟尘中的As选择性溶出，使As从固相转入液相，最后在液相中加以脱除的方法。根据所用浸出剂的不同，分为水浸、酸浸和碱浸三种方法。

2.1 水浸法

      水浸法是利用白烟尘中的三氧化二砷易溶于热水的特征，将所含可溶性砷溶出使进入液相，然后处理液相进行脱除的方法。

      该工艺通过对所得含砷溶液的处理，可制得三氧化二砷产品。研究证明，在优化工艺条件下As的脱除率可达93%，Sn大部分留存在残渣中。由此实现砷与有价元素的分离。水浸法与酸浸、碱浸相比，操作简便，处理成本低，但仅能将烟尘中可溶性砷浸出，对难溶性砷无法脱除。

2.2 酸浸法

      以硫酸、盐酸（也可以是废酸）为浸出剂对含砷烟尘进行浸出，使砷转化为砷酸而进入液相，从而实现砷与有价金属的分离。

      在采用氧化浸出时，优化工艺条件下As的浸出率达到97%。该工艺成本低，浸出率高，且酸浸液可循环再利用。酸浸工艺在处理白烟尘中As的同时，可同步实现白烟尘中的铜、锌、铅等金属的分离和回收。

2.3 碱浸法

      该法是采用碱性溶剂使As从白烟尘进入液相而使砷与有价元素分离。常用的浸出剂有氢氧化钠、氨水、氢氧化钠-硫化钠等。

      研究证明，采用碱浸法处理白烟尘，优化工艺条件下砷脱除率为96%，浸出液中铅小于0.005g/L，锌小于0.02g/L。铅和锌的回收率分别大于99%和98%。

      还有研究以Na2S作浸出剂，在强碱性条件下浸出砷、锑得混合溶液和含有铅、银、铜的浸渣，采用氧化法工艺处理混合溶液，使锑生成锑酸钠沉淀，而砷以砷酸钠形态留存在溶液中，实现砷与锑的分离。分别处理锑酸钠沉淀和砷酸钠溶液，得焦锑酸钠和砷酸钠产品。As的浸出率98%，Sb的浸出率94%，Cu、Pb、Ag等有价金属进入浸出渣，可进一步分离利用。该工艺适应性广，操作方便，生产过程基本上不造成二次污染。

      此外，采用碱浸法处理白烟尘，还可实现对稀有金属铋的回收。

3 结语

      由于铜冶炼白烟尘成分和物相组成差别较大，没有普适性的处理方法，需要针对白烟尘化学与物相组成的不同，采用有针对性的个性化技术方法。由于砷产品用途狭窄，因此，对白烟尘的无害化处置必须建立在对其它有价元素资源化利用的基础上，对砷产物目前有效的处理办法为通过无害化处置后填埋。