[发明专利]一种砷碱渣还原熔炼处理方法

说明书

本发明公开了一种砷碱渣还原熔炼处理方法，该方法将砷碱渣与碳质还原剂混合后还原熔炼得到砷蒸汽、粗锑和还原渣，砷蒸汽冷凝后得到金属砷产品；还原渣的主要成分为Na₂CO₃，可以直接作为脱砷剂返回锑精炼脱砷工序，也可以通过水浸—浓缩—结晶工艺得到Na₂CO₃晶体。该方法通过一步还原制得金属砷和粗锑，同时再生Na₂CO₃，较现有工艺简化了流程，降低了生产成本，实现了砷的减量化、无害化和资源化，解决了环保难题，产生了可观的经济效益，适合工业推广。

技术领域

本发明涉及一种砷碱渣综合回收的方法，具体涉及一种砷碱渣还原熔炼制备金属砷产品和粗锑的方法，属于有色金属冶金技术领域。

背景技术

目前锑冶炼生产过程95％采用火法冶炼工艺。火法炼锑过程除杂质砷产出砷碱渣，其主要成分是砷、锑和碱，处理砷碱渣的目的是回收有价金属锑、消除砷碱渣潜的环境污染隐患。

砷碱渣是一种难处理的危险废物，现有处理方法主要分为火法和湿法工艺。火法处理砷碱渣的基本工艺流程是：“砷碱渣鼓风炉挥发熔炼——反射炉还原熔炼精炼”，是将锑冶炼砷碱渣投入锑鼓风炉进行挥发熔炼，同时配入足够的熔剂和焦炭，砷碱渣中的砷、锑一同被氧化，以氧化物的形式进入高温烟气，烟气冷却后，一起被回收得到高砷粗三氧化二锑；高砷粗三氧化二锑在反射炉内加入还原剂后被还原，进入粗锑，得高砷粗锑，然后再反射炉内加入纯碱或片碱鼓风反复精炼，得到合格的锑锭。火法处理砷碱渣的优势是处理能力大，生产效率高，可以利用锑冶炼系统的设备，投资省。火法处理工艺同时存在明显的缺点：原料、产品含砷高，操作环境差，有碍员工身体健康；高砷粗锑反复精炼，精炼是产生的返回品含砷更高，形成砷的恶性循环；环境风险很大，要求有完善的、密闭的冷却收尘系统。

砷碱渣湿法处理工艺方法较多，主要有：①钙渣法。砷碱渣首先湿式破碎，再加水搅拌浸出，其中所含的砷酸钠和碳酸钠等可溶性成分进入溶液，而锑盐及金属锑等不溶性成分则留在浸出渣中，经过澄清后，浸出渣烘干后送鼓风炉处理；浸出液加消石灰苛化，得砷酸钙沉淀和烧碱溶液，砷的沉淀率达98％以上。钙渣中的砷在水溶液中仍然有13～126mg/L的溶解，在酸性环境下溶解度更大，依然是有毒危险固废，不能丢弃，烧碱溶液经蒸发、浓缩后得到液碱或片碱，含砷高达3％左右，作为粗锑精炼脱砷剂效果很不理想，造成砷在冶炼系统的循环。②砷酸钠混合盐法。砷酸钠混合盐法是用水浸出砷碱渣分离出锑后，将溶液完全蒸发浓干，使溶于水的成分全部结晶析出，经干燥物理水，产出砷酸钠混合盐。该工艺所得砷酸钠混合盐含有砷酸钠、碳酸钠、硫酸钠和少量锑，可以作为玻璃澄清剂，但并未实现砷碱分离。③CO₂分离砷碱工艺。采用热水浸出砷碱渣，实现碳酸钠、砷酸钠、硫酸钠、硫代锑酸钠等可溶性钠盐与锑酸钠、亚锑酸钠和金属锑及其他二氧化硅等脉石矿物的分离。在氧化脱锑剂A的作用下，浸出液中的硫代锑酸钠将转化为锑酸钠而得到回收。在二氧化碳气体的作用下碳酸钠将转化为碳酸氢钠。由于碳酸氢钠的溶解度远小于碳酸钠，因此，可以从脱锑后液中回收碳酸氢钠。将碳酸氢钠返溶，控制温度在95℃以上，碳酸氢钠将转化为碳酸钠。在脱碱后液中加入脱砷剂B可以沉淀出无水砷酸钠。④中和—硫化沉砷。中和—硫化物沉淀法是将砷碱渣用水浸出后，砷碱渣中的锑酸钠、亚锑酸钠、金属锑和脉石成分等不溶性物质沉淀进入浸出渣，浸出渣(即锑渣)返回鼓风炉处理；砷碱渣中的砷酸钠、亚砷酸钠、碳酸钠、硫酸钠等可溶性物质进入浸出液，加酸中和浸出液中的碱，调节溶液至酸性，再加硫化物将溶液中的砷沉淀出来。沉淀硫化砷常用的硫化剂有H₂S、Na₂S，生成的沉淀物是As₂S₃。此方法不但没有利用砷碱渣中的碱，需要消耗大量的酸去中和浸出液中的碱，从经济角度而言也是不合算的。综上所述，现有工艺砷碱渣的处理工程中砷锑分离困难、砷的处置难度大、环保等问题突出。

发明内容