铜冶炼高砷烟尘碱浸及其浸出液处理研究

发布时间：2020-07-14 05:02

【摘要】：砷广泛存在于地壳之中,通常与金属矿物共伴生,从而伴随主体矿物被开采出来,大部分随之进入冶炼系统,进而在冶炼过程中形成各种含砷物料。目前,世界80%以上的铜采用火法冶炼生产,在以原生铜精矿为原料的火法冶炼过程中,会生产约精铜产量10%的烟尘,其除含有大量铜、铅、锌、锑、铋、铟等有价金属外,还含有大量砷,一旦处理不当就很容易造成环境污染,给社会发展造成严重的负面影响。研究以铜冶炼高砷烟尘为研究对象,基于“砷与有价金属有效分离以有效回收有价金属、砷集中处置”的原则,以实现资源的综合利用和环境污染的减量化。本研究在查阅大量文献的基础上提出了“碱浸——硫化沉淀——砷沉淀”的工艺流程,并对其主要工序开展了理论和实验研究。主要包括以下内容:1、采用化学成分分析、化学物相分析、X射线衍射分析、扫描电镜和能谱分析等方法对铜冶炼高砷烟尘进行了研究,结果表明:烟尘中所含有的主要元素有As、Zn、Pb和Bi,其中Zn、Pb主要以氧化物和硫酸盐的形式存在,而As主要以氧化物、硫酸盐和砷酸盐的形式存在,Pb、Zn和As相互掺杂,且分布均匀。2、利用298K条件下Me-H_2O系Eh-pH图,对铜冶炼高砷烟尘碱浸过程热力学进行了研究,结果表明:铜冶炼烟尘碱浸脱砷在热力学上是可行的,在碱浸过程中控制过程pH值,As将进入溶液,而Zn、Pb、Bi则进入浸出渣,此有利于砷的集中处置和有价金属的综合回收。3、采用条件实验对铜冶炼高砷烟尘碱浸过程进行了实验研究,其优化条件为:NaOH浓度3.81M、浸出温度80℃、浸出时间120分钟、液固比4:1、搅拌转速450r/min,在最优化条件为下:As的浸出率为96.02%、Zn的浸出率为9.58%、Pb的浸出率为17.54%。4、采用条件实验对碱浸液进行了硫化沉淀实验研究,其优化条件为:1.5倍Na_2S加入量、温度80℃,时间60分钟,在优化条件下,铅、锌回收率分别:92%和98%。5、采用条件实验对硫化沉淀后液进行了固砷实验研究,其优化条件为:钙/砷摩尔比为9、实验温度65℃、实验时间2h、氯化铝添加量0.075M,在优化条件下,砷的固化率达到98.99%。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF811
【图文】：

昆明理工大学硕士学位论文26但欲回收其中的有价金属，必须考虑其中砷的有效处理。随着矿业活动的推广和优化，可用铜的精矿石也在不断减少，铜矿石中所含的杂质也越来越多。从炼铜的工艺流程看，铜的造硫熔炼和吹炼所得的混合烟灰含有的砷及其他杂质含量比火法精炼后所得的烟灰要更复杂。正如表中结果所示，As、Pb、Zn的含量都比较高。表3-1铜冶炼烟尘化学成分Table3-1Chemicalcompositionofcoppersmeltingdust3.2X射线衍射分析铜冶炼烟尘的X射线衍射分析结果如图3.1所示,由图可见，As2O3、PbO和ZnO衍射峰较为明显，说明As，Pb和Zn是烟尘中含量最多的元素，烟尘的X射线衍射结果与其成分分析结果相吻合。图3.2铜冶炼烟尘的XRD图谱Figure3.2TheXRDpatternofcoppersmeltingdustElementcontent(wt.%)AsZnCuPbInBiFeAg19.0415.871.4812.170.1584.491.060.0123

昆明理工大学硕士学位论文28图3.3铜冶炼烟灰的扫描电镜照片Fig3.3Scanningelectronmicrographofcoppersmeltingsoot3.5能谱分析图3.4为能谱的点扫分析结果，从扫描电镜拍的照片来看图像的明暗区域差别鲜明，因此通过查看明区、暗区和灰色阴影区来找寻元素的分布区别。在图3.4(a)中1点代表明亮区域，其能谱如图3.4(b)所示，其中主要含Zn和Pb，而As含有少量；2点代表阴暗区域，其能谱如图3.4(c)所示，其中As含量明显最高，Zn居其次，Pb则含量最少低于物料平均值；3点代表灰色阴影区域，其能谱如图3.4(d)所示，Zn和As都有分布，但是没有了Pb。由此可以推断出，Zn、Pb、As等元素分布在很小范围内并不均匀，由于各个元素的富集呈现出多样化而使扫面电子图像呈现出明显的亮区和暗区。

第三章铜冶炼高砷烟尘分析研究29图3.4铜冶炼烟尘点扫分析结果Figure3.4Analysisresultsofcoppersmeltingdustanddustsweep图3.5为能谱的面扫分析结果，从面扫图的结果来看，O、Zn和Pb的分布基本一致，说明Zn和Pb大多以氧化物的形式存在，而且是以ZnO和PbO的形式存在。O和As的分布有一定的差别，这说明As和O的比例不是1：1，As还以其他形式存在于烟尘中，比如硫酸盐形式。图3.5铜冶炼烟尘面扫分析结果Figure3.5Analysisresultsofcoppersmeltingdustsurfacesweep

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本文编号：2754527