[发明专利]一种黑铜泥中砷组分在阳极铜精炼过程中的定向转化与稳态化方法

说明书

本发明公开了一种黑铜泥中砷组分在阳极铜精炼过程中的定向转化与稳态化方法，将黑铜泥和氢氧化钙按照一定比例均匀混合后，送入焙烧炉进行氧化预处理，实现黑铜泥内砷物相的可控性转化。氧化预处理完成后，将焙烧渣和粗铜按照一定比例混合均匀，并送入精炼炉中进行氧化还原精炼，同步实现粗铜除杂和砷的定向转化与稳态化固定。精炼工艺结束后，铜由精炼炉下部出铜口排出，经浇铸后获得阳极铜，炉渣由出渣口排出。本发明实现了黑铜泥中砷、铜组分高效资源化利用和剩余砷的无害化处置，并同时具备流程短，成本低等优点，推广应用前景好。

技术领域

本发明属冶金过程危废资源化处置技术领域，具体涉及一种黑铜泥中砷组分在阳极铜精炼过程中的定向转化与稳态化方法。

背景技术

在电积脱铜脱杂时，铜电解液中As、Sb、Bi等杂质会与Cu一起在阴极析出，这些在阴极上产出的泥状物（含Cu、As、Sb、Bi、Pb等）称为黑铜泥，其主要物相为Cu₃As、Cu₂As等。目前，针对黑铜泥的处理方式较多采用返火法工序，这造成砷在冶炼过程中的循环积累，严重影响金属的直收率和产品质量，降低设备生产能力，危害工人身体健康。目前黑铜泥开路处理工艺主要有火法和湿法两种。火法又包括直接焙烧法和加药剂焙烧法两类，湿法包括碱浸法和酸浸法两类。

（1）直接焙烧法

将黑铜泥置于冶炼炉内，在氧气气氛中加热到500-700℃，氧化产生的As₂O₃以气态方式进入烟气，其它高沸点和不易挥发的物质保留在物料中。直接焙烧法收尘效率高，低温收尘器的烟尘杂质少，白砷的纯度达到80％。但同时存在操作难于控制，生成的As₂O₃毒性很大，对烟尘收集及人员健康具有较大的挑战，存在一定的安全隐患。且As₂O₃产品市场空间小，销售困难。

（2）加药剂焙烧法

在高温热处理过程中加入碱性精炼熔剂(NaOH、Na₂CO₃等)，同时高温条件下黑铜泥中低价砷被鼓入的压缩空气中的氧气氧化。氧化后的高价砷氧化物与碱在高温下分解出来的Na₂O反应，生成易溶于水的Na3AsO4或Na3AsO3。焙砂经过浸出将砷溶解，再用其他方式将砷回收或固化处置。该方法药剂耗量较大，药剂成本高，且操作较难控制。

（3）碱浸法

碱浸法，通过加入碱或混碱并通入空气进行氧化浸出，实现黑铜泥中砷的选择性浸出。浸出液采用浓缩结晶制备砷酸铜或砷酸钠或采用苛化沉淀富集砷，砷渣酸溶后进行结晶或还原制备As₂O₃。但该法存在碱耗高，系统引入钠容易造成硫酸钠结晶问题，副产品石膏渣砷含量偏高，砷酸钠和As₂O₃产品堆存及市场出路等问题。

（4）酸浸法

是在有氧气存在的条件下，用硫酸溶液浸出黑铜泥，铜和砷进入溶液。浸出液中的铜主要以硫酸铜、砷酸铜形式回收，砷以三氧化二砷、砷酸铜产品回收。该方法存在酸耗高，工艺流程长，As₂O₃产品堆存及市场出路等问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种黑铜泥中砷组分在阳极铜精炼过程中的定向转化与稳态化方法。发明以氢氧化钙为添加剂，通过氧化焙烧预处理工艺使黑铜泥中砷组分由砷化铜转化为砷酸钙和砷酸铜，并后续以之为添加剂嫁接粗铜氧化还原精炼工艺，使砷最终定向分配进入阳极铜和精炼渣中，极少进入烟气。砷进入阳极铜可提高电解精炼工艺中阳极铜的电解性能，并其余砷可稳定存在于精炼渣中。方法实现了黑铜泥中砷、铜组分高效资源化利用和剩余砷的无害化处置，并同时具备流程短，成本低等优点，推广应用前景好。

本发明通过以下技术方案实现：

一种黑铜泥中砷组分在阳极铜精炼过程中的定向转化与稳态化方法，具体步骤如下：