[发明专利]从溶液中回收有价值金属和砷的方法

说明书

发明领域

本发明涉及处理含有至少一种有价值金属和砷的材料的方法，以形成有价值金属减少的臭葱石沉淀物和要从处理中排放的纯的水溶液。根据该方法，首先从要处理的材料中除去有价值的金属，然后在两个阶段中从溶液中沉淀砷。目标在于使用该方法以在将要形成的臭葱石沉淀物中获得尽可能低的有价值金属含量。同样，在砷沉淀过程中形成的水溶液的砷和有价值金属含量也保持低含量，使得水能直接排放到环境中。

发明背景

在自然界中砷以许多不同的组成出现。砷与铁和铜结合是非常常见的，但也可与镍、钴、金和银结合。砷也是在非铁金属回收中要除去的最为重要的杂质。在火法冶金过程中，多数砷残留在废热锅炉和电炉的飞灰中。与其回收相比，并没有加强对砷进行利用，使得大部分砷不得不以废弃物形式进行储存。由于砷和其化合物是有毒的，因此在它们从处理过程中除去前，必须转变为尽可能难溶的形式。在中性pH区域较少溶解的砷化合物例如是砷酸锌、砷酸铜和砷酸铅，但具体因为废弃物中残留的有价值金属含量，因此并没有认真考虑砷与这些有价值金属的结合。目前通常使用的一种砷沉淀方法是利用铁沉淀砷形成几乎不溶的砷酸铁。特别的，砷酸铁晶体形式，臭葱石FeAsO₄·2H₂O，比它的其它形式，如不定形砷酸铁更为不溶。在CA专利申请2384664中描述一种砷回收方法，给出从还含有铜和二价和三价铁的酸性溶液中回收砷的方法。在一个阶段中进行砷沉淀，其中该阶段包括在其中通入空气的几个搅拌的罐反应器。反应器的温度保持在60-100℃以阻止铜的共沉淀。为了沉淀砷酸铁，将中和剂供给到反应器中以使pH值保持在1.5-1.9。沉淀的砷酸铁再循环到第一反应器中，将砷酸铁化合物供给到溶液中作为籽晶。砷回收与硫化物精矿浸出连接，通过三价铁进行砷回收。来自精矿浸出的溶液进行上述的砷除去，除去砷的溶液接着进行铜萃取。

美国专利6,406,676描述一种从精矿的湿法冶金处理中产生的酸性溶液中除去砷和铁的方法。在两个步骤中进行砷和铁的沉淀，其中在第一沉淀步骤中pH保持在2.2-2.8的范围，在第二步骤pH保持在3.0-4.5。在两个沉淀步骤中加入石灰，并在第二步骤中引入空气。每一步骤生成各自的铁-砷残渣，第二步骤中的残渣再循环到第一步骤中，使得任何未反应的石灰能在第一阶段使用。第二阶段的残渣也能再循环到该相同步骤的起始部分以改善残渣的结晶。根据实施例，该方法适用于含锌溶液，并声称锌不会与铁和砷进行沉淀，而且并能在该处理后进行回收。

Wang，Q等人标题为“Arsenic Fixationin Metallurgical PlantEffluents in the Form of Crystalline Scorodite via aNon-Autoclave Oxidation-Precipitation Process”，Society forMining Metallurgy and Exploration，Inc，2000的文章描述了从飞灰中除去砷的方法，其中砷以臭葱石形式进行回收。含砷材料的第一处理阶段是使用含二氧化硫和氧的气体在氧化条件下将三价砷(As(III))氧化为五价砷(As(V))，其中砷并不沉淀。之后，在大气条件下沉淀砷，其中Fe(III)/As(V)摩尔比具体为1。在一个或多个阶段中进行沉淀，但作为臭葱石的沉淀要求溶液的过饱和，这通过将臭葱石晶体再次循环到第一沉淀反应器并同时对悬浮液进行中和获得。有利的pH范围是约1-2，并通过在沉淀阶段供给适合的中和剂进行维持。在这些条件下，砷能沉淀到0.5g/l水平。通过第二纯化阶段将砷最终除去到低于0.1mg/l的水平，其中将铁和砷Fe(III)/As(V)摩尔比调整到3-5，将pH调整到3.5-5之间。在该阶段生成的不定形沉淀被返回到第一沉淀阶段，溶解并再次沉淀为臭葱石。文章中声称如果在溶液中具有有价值的金属，能在砷沉淀后进行回收。

在上述文章中描述的试验对砷沉淀给出了好的理解，但在所有进行的试验中，均是首先沉淀砷，之后回收有价值金属。这些方法的缺点是产生于碱溶液的水溶性有价值的金属仍保留在从含有有价值金属的溶液中沉淀的砷酸铁残渣中，甚至在彻底洗涤后也不能回收。

发明目的

本发明的目的是消除在上述方法中出现的缺点，由此达到更好的回收有价值金属。在根据本发明的方法中，首先从要处理的材料中回收有价值的金属例如铜，之后除去砷，而且，使得要从过程中除去的水溶液中的有价值的金属浓度和砷浓度足够低使其能排放到环境中。

发明概述

在附加权利要求中给出了根据本发明的方法的特征。