一種銅冶煉過程造渣除砷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅冶煉過程造渣除砷的方法，它采用復(fù)合熔劑來提高砷在渣中的分配比，先將不同比例的金屬氧化物或金屬熔鹽混勻，在1200 ℃以上高溫下預(yù)熔成復(fù)合熔劑；再將含砷的銅物料和復(fù)合熔劑在高溫爐中加熱至熔化，待熔化完全后，通入氧氣進(jìn)行熔煉；待熔煉結(jié)束后，靜置進(jìn)行渣銅分離，得到富砷渣和低含砷銅物料。該銅冶煉過程造渣除砷的方法可明顯提高銅冶煉過程中渣對砷的富集能力，減小砷對煙氣系統(tǒng)和電解系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn)砷的高效無害化處理，具有低成本、短流程、處理高效的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種銅冶煉過程造渣除砷的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及金屬冶煉方法，特別涉及一種銅冶煉過程造渣除砷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在銅的選冶生產(chǎn)中存在的主要問題之一是銅精礦含砷過高。銅精礦中的含砷 礦物主要有毒砂（FeAsS)、硫砷銅礦（Cu 3AsS4)和砷黝銅礦（Cu12As4S13)等，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世 界上有15 %的銅礦資源砷與銅之比高達(dá)1:5。砷是一種對人體極為有害的元素，銅精礦中 的砷不僅影響冶煉產(chǎn)品的質(zhì)量，還會造成收塵、制酸、煙塵處理、廢渣堆放、萃取、電解 和電積等一系列的工藝問題和環(huán)境問題。因此，對含砷礦石的冶煉過程進(jìn)行深入的除砷研 究，無論從環(huán)境保護(hù)，還是在提高冶煉效益方面，都具有十分重要的意義。
[0003] 近幾十年來，國內(nèi)外對銅礦中砷害的治理，歸納起來主要有兩大類:一是在銅的冶 煉階段治理:火法冶煉時，砷主要進(jìn)入了收塵系統(tǒng)，一少部分進(jìn)入了廢渣中，這時采用開路 流程，砷一方面可以綜合利用形成砷產(chǎn)品，另外可以無害化造渣處理后堆放，也可以采用濕 法電解除砷;二是在冶煉之前進(jìn)行預(yù)處理:可以在銅選礦時就進(jìn)行浮選除砷，使銅精礦中的 含砷量降低到冶煉要求的標(biāo)準(zhǔn)，還可以對含砷銅精礦進(jìn)行濕法預(yù)處理，如水蒸氣脫砷、細(xì)菌 浸出和常壓（高壓）下的堿浸、酸浸除砷等。以上兩種方法屬于傳統(tǒng)的砷處理方法，存在工 藝流程長和許多含砷廢料需要進(jìn)一步進(jìn)行無害化處理導(dǎo)致環(huán)保成本高的缺陷。所以，尋找 低成本，高效的除砷工藝迫在眉睫。
[0004] 在傳統(tǒng)的火法煉銅處理含砷銅礦，少部分的砷被鋪集至銅渣直接開路，大部分的 砷進(jìn)入煙氣系統(tǒng)、電解系統(tǒng)和白煙塵。砷進(jìn)入煙氣系統(tǒng)會導(dǎo)致催化劑中毒等一系列問題;砷 進(jìn)入電解系統(tǒng)也會嚴(yán)重影響電解效率和陰極銅質(zhì)量，且電解液凈化的黑銅泥重新返回熔煉 系統(tǒng)，砷并沒有實(shí)現(xiàn)開路。因此，通過渣型設(shè)計(jì)使砷更多的富集于渣中直接開路是低成本、 短流程、高效處理含砷銅礦的重要方向。專利CN1455011公開了一種銻冶煉火法精煉銻除砷 除硒方法，是將含砷、硒的粗銻投入精煉爐加熱熔化，并升溫至650-1000 °C，一次性加入除 砷、硒所需堿金屬氫氧化物，再通入壓縮空氣攪拌15-150 min，完成造渣除砷、硒反應(yīng)，生成 砷酸鹽和亞硒酸鹽浮渣，渣銻分離后制得產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上，專利CN103526049A公開了一種 火法冶煉銻除砷的方法，對已有的復(fù)合熔劑進(jìn)行了優(yōu)化，提高了除砷的效率。然而，在銅冶 煉過程中通過渣型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)砷的高效脫除未見相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種低成本、短流程、處理高效的銅冶煉過程造渣除砷的 方法，以提高銅冶煉過程中渣對砷的富集能力，減小砷對煙氣系統(tǒng)和電解系統(tǒng)的影響，實(shí)現(xiàn) 砷的高效無害化處理。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明一種銅冶煉過程造渣除砷的方法采用復(fù)合熔劑來提高砷 在渣中的分配比，操作步驟如下： (1)將不同比例的金屬氧化物或金屬熔鹽混勻，在1200 °C以上高溫下預(yù)熔成復(fù)合熔 劑； (2)在高溫爐中，將含砷的銅物料和復(fù)合熔劑加熱至熔化； (3 )待熔化完全后，通入氧氣進(jìn)行熔煉； (4)熔煉結(jié)束后，靜置進(jìn)行渣銅分離，得到富砷渣和低含砷銅物料。
[0007] 所述步驟（1)中的金屬氧化物或金屬熔鹽為以下11種物料，所述復(fù)合熔劑由該11 種重量份的物料中選擇3~11種配制而成:氧化鐵0~70份、石英砂0~40份、氧化鈣0~30份、氧 化錯0~30份、碳酸鈉0~5份、氧化鎂0~5份、氧化鈉0~5份、氟化媽0~5份、氧化鋇0~5份、娃酸鈉 0~5份、氧化鈦0~5份。
[0008] 所述步驟（1)中的預(yù)熔復(fù)合熔劑的預(yù)熔溫度為1200~1500 °C，預(yù)熔時間0.5~1.5 h〇
[0009] 所述步驟(2)中復(fù)合熔劑與含砷銅物料的的質(zhì)量比為0.01~1:1，熔化溫度為1200~ 1350 °C，熔化時間為0.5~I h。
[0010] 所述步驟(3)中熔煉的溫度為1200~1350 °C，氧氣流量為0.5~20 L/min，熔煉時間 為0.5-3 h〇
[0011] 所述步驟(3)中的熔煉為造锍熔煉和冰銅吹煉包含的所有熔煉方式;通氣方式分 為向熔煉爐通氣和向熔體內(nèi)部通氣兩種。
[0012] 所述步驟(4)中的靜置為靜置20~40 min。
[0013] 需指出的是，在大型熔煉爐的工業(yè)生產(chǎn)過程中，不必進(jìn)行所述步驟（1)的預(yù)熔步 驟，僅需將不同比例的金屬氧化物或金屬熔鹽充分混勻后直接投入熔煉爐中即可實(shí)現(xiàn)渣造 除砷。
[0014] 本發(fā)明人通過對銅冶煉工藝進(jìn)行多次研究，發(fā)現(xiàn)冶煉過程銅渣不能高效同步脫砷 的主要原因是:在現(xiàn)有的銅渣體系下，砷在熔渣中的活度系數(shù)偏高，且渣中缺少與砷進(jìn)行相 結(jié)合的物質(zhì)，導(dǎo)致渣中砷的分配比低;而本發(fā)明通過提供一種復(fù)合熔劑來提高熔煉渣中砷 的分配比，實(shí)現(xiàn)銅冶煉過程造渣除砷，以克服雜質(zhì)砷對銅冶煉過程產(chǎn)生的負(fù)面影響。
[0015] 本發(fā)明一種銅冶煉過程造渣除砷的方法解決了現(xiàn)有銅火法冶煉系統(tǒng)砷在熔煉渣 中活度系數(shù)高、分配比低的問題，使砷高效富集于銅渣，具有以下有益效果： (1) 采用本發(fā)明的復(fù)合熔劑進(jìn)行熔煉，可以將含銅物料中的砷富集至熔煉渣中，渣中砷 含量高達(dá)50%~85%，有效緩解砷對后序制酸系統(tǒng)和電解系統(tǒng)的影響； (2) 該復(fù)合熔劑滿足1200 °C以上各種含砷金屬物料的熔煉除砷要求，使砷以穩(wěn)定的化 合物的形式存在于渣中，節(jié)約砷處理成本； (3) 本發(fā)明首次提出一種銅冶煉過程造渣除砷的工藝方法，實(shí)現(xiàn)金屬冶煉加工過程砷 的高效同步脫除，有效地降低金屬物料冶煉過程過程砷的處理成本，具有較好經(jīng)濟(jì)效益和 社會效益。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明一種銅冶煉過程造渣除砷的方法作進(jìn)一步詳細(xì) 說明。
[0017] 本發(fā)明一種銅冶煉過程造渣除砷的方法，先配制復(fù)合熔劑，再將含砷的銅物料和 復(fù)合熔劑加熱至融化，然后將熔化后的原料進(jìn)行熔煉完成造渣除砷反應(yīng)，最后渣銅分離。各 操作步驟的工藝參數(shù)如下： 復(fù)合熔劑配制：由以下11種重量份的物料中選擇3~11種原料配制而成:氧化鐵O~70份、 石英砂0~40份、氧化媽0~30份、氧化鋁0~30份、碳酸鈉0~5份、氧化鎂0~5份、氧化鈉0~5份、氟 化鈣〇~5份、氧化鋇0~5份、娃酸鈉0~5份、氧化鈦0~5份； 復(fù)合熔劑預(yù)熔:溫度1200~1500 °C，時間0.5~1.5 h; 熔化:復(fù)合熔劑與含砷銅物料的的質(zhì)量比為0.01~1:1，熔化溫度為1200~1350 °C，熔化 時間為0.5~I h; 熔煉:熔煉溫度為1200~1350 °C，熔煉時間為0.5-3 h，氧氣流量為1~20 L/min; 靜置:時間20-40 min。
[0018] 實(shí)施例1 (1) 取二氧化娃5.1 kg，氧化|丐3.9 kg，三氧化二錯0.95 kg，氧化鈉0.05 kg充分混勾， 在 1250 °C預(yù)熔1.5 h成CaO-SiO2-Al2O3-Na2O熔渣； (2) 取7 Kg熔渣與50 Kg銅精礦混勻后一起投入坩堝爐中加熱直至完全熔化； (3) 鼓入氧氣造渣熔煉，熔煉溫度1200-1300 °C，熔煉時間3 h，氧氣流量為I L/min; (4) 熔煉結(jié)束冷卻后進(jìn)行扒渣分離，得到富砷渣與冰銅。
[0019] 本實(shí)施例獲得的富砷渣砷富集率為53%。
[0020] 實(shí)施例2 (1) 取二氧化娃3.8 Kg，氧化|丐6.7 Kg，三氧化二鋁0.4 Kg，氧化鎂0.05 Kg，氟化鈣 0.02 Kg充分混勻，在 1500°C預(yù)熔Ih成CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF 2熔渣； (2) 取8.5 Kg熔渣與50 Kg冰銅混勻后一起投入坩堝爐中加熱直至完全熔化； (3) 鼓入氧氣造渣熔煉，熔煉溫度1250-1350 °C，熔煉時間1.5 h，氧氣流量為10 L/ min； (4) 熔煉結(jié)束冷卻后進(jìn)行扒渣分離，得到富砷渣與白銅。
[0021 ]本實(shí)施例獲得的富砷渣砷富集率為79%。
[0022] 實(shí)施例3 (1) 取二氧化硅2.3 Kg，氧化鈣5.5 Kg，三氧化二鋁1.7 Kg，氧化鎂0.04 Kg，碳酸鈉 0.01 Kg充分混勻，在 1400 °C預(yù)熔0.5h CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Na2O熔渣； (2) 取8.5 Kg熔渣與50 Kg冰銅混勻后一起投入坩堝爐中加熱直至完全熔化； (3) 鼓入氧氣造渣熔煉，熔煉溫度1250-1350 °C，熔煉時間0.5 h，氧氣流量為20 L/ min； (4) 熔煉結(jié)束冷卻后進(jìn)行扒渣分離，得到富砷渣與白銅。
[0023] 本實(shí)施例獲得的富砷渣砷富集率為71%。
[0024] 本發(fā)明一種銅冶煉過程造渣除砷的方法，在大型熔煉爐中復(fù)合熔劑可不進(jìn)行預(yù) 熔，將各物料混勻后直接加入熔煉爐中熔煉;熔煉方式為造锍熔煉和冰銅吹煉包含的所有 熔煉方式;通氣方式分為向熔煉爐通氣和向熔體內(nèi)部通氣兩種。復(fù)合熔劑預(yù)熔主要的影響 因素為溫度和時間，超過上述預(yù)熔溫度和時間范圍時，熔渣中成分未能有效結(jié)合，影響熔煉 效果;熔煉效果受溫度、時間和通氣流量影響，超過上述溫度和時間范圍，會出現(xiàn)熔煉不充 分或熔煉后渣銅分離困難等情況，通氣流量低于上述下限時，熔煉反應(yīng)變慢，影響效果，高 于上限時，會造成局部反應(yīng)過快，不利于造渣及銅渣分離。
[0025]以上三個實(shí)施例的處理效果對比見表1，從表1可見實(shí)施例2的指標(biāo)參數(shù)最佳，為最 佳實(shí)施例。
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應(yīng)當(dāng)說明的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明原理的前提下，還可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或修飾，所有這些改進(jìn)或修飾都應(yīng) 落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種銅冶煉過程造渣除砷的方法，其特征是:采用復(fù)合熔劑來提高砷在渣中的分配 比，操作步驟如下： (1) 將不同比例的金屬氧化物或金屬熔鹽混勻，在1200 °C以上高溫下預(yù)熔成復(fù)合熔 劑； (2) 在高溫爐中，將含砷的銅物料和復(fù)合熔劑加熱至熔化； (3 )待熔化完全后，通入氧氣進(jìn)行熔煉； (4)熔煉結(jié)束后，靜置進(jìn)行渣銅分離，得到富砷渣和低含砷銅物料。2. 如權(quán)利要求1所述銅冶煉過程造渣除砷的方法，其特征是:所述步驟（1)中的金屬氧 化物或金屬熔鹽為以下11種物料，所述復(fù)合熔劑由該11種重量份的物料中選擇3~11種配制 而成:氧化鐵〇~70份、石英砂0~40份、氧化媽0~30份、氧化鋁0~30份、碳酸鈉0~5份、氧化鎂0~ 5份、氧化鈉〇~5份、氟化|丐0~5份、氧化鋇0~5份、娃酸鈉0~5份、氧化鈦0~5份。3. 如權(quán)利要求1所述銅冶煉過程造渣除砷的方法，其特征是:所述步驟（1)中的預(yù)熔復(fù) 合熔劑的預(yù)熔溫度為1200~1500 °C，預(yù)熔時間0.5~1.5 h。4. 如權(quán)利要求1所述銅冶煉過程造渣除砷的方法，其特征是:所述步驟(2)中復(fù)合熔劑 與含砷銅物料的的質(zhì)量比為〇. 〇 1~1:1，熔化溫度為1200~1350 °C，熔化時間為0.5~1 h。5. 如權(quán)利要求1所述銅冶煉過程造渣除砷的方法，其特征是:所述步驟(3)中熔煉的溫 度為1200~1350 °C，氧氣流量為0.5~20 L/min，熔煉時間為0.5-3 h。6. 如權(quán)利要求1所述銅冶煉過程造渣除砷的方法，其特征是:所述步驟(3)中的熔煉為 造锍熔煉和冰銅吹煉包含的所有熔煉方式;通氣方式分為向熔煉爐通氣和向熔體內(nèi)部通氣 兩種。7. 如權(quán)利要求1所述銅冶煉過程造渣除砷的方法，其特征是:所述步驟(4)中的靜置為 靜置20~40 min。
【文檔編號】C22B15/00GK106086461SQ201610683819
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月18日 公開號201610683819.1, CN 106086461 A, CN 106086461A, CN 201610683819, CN-A-106086461, CN106086461 A, CN106086461A, CN201610683819, CN201610683819.1
【發(fā)明人】衷水平, 陳杭, 劉長東, 張煥然, 林泓富, 王俊娥, 蘇秀珠
【申請人】紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司