一種從黑銅泥中回收砷的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種從黑銅泥中回收砷的方法，屬于有色金屬冶金技術領域。
【背景技術】
[0002]黑銅泥是銅電解凈液脫銅過程中的析出物。它屬于含As高Cu物料，一般含銅高達50%，含砷在15%左右不等，是銅回收再生的重要二次資源。黑銅泥的數量很大，以國內年產700萬噸銅考慮，黑銅泥按陰極銅產量的0.868%計，那么黑銅泥年產量約為6萬噸。因此，黑銅泥的回收具有很大的經濟意義。
[0003]黑銅泥中的砷是以銅砷金屬化合物形式存在，并且部分砷是以五價的形式存在于黑銅泥中。目前，冶煉廠將黑銅泥返回配料進入熔煉系統的方法存在著降低冶煉爐實際處理銅精礦的能力，使得爐子煙塵率增大，惡化爐況.’As等有害雜質元素在冶煉系統中閉路循環和積累，使煙氣雜質含量增大，縮短制酸觸媒的使用壽命和降低轉化率，而且降低硫酸和陽極銅質量。若對黑銅泥中的砷開路處理，則可克服以上缺點。國內有的廠家采用全濕法工藝開路處理黑銅泥，目前主要以砷酸銅產品形式回收其中的砷和銅，該工藝存在設備投資大，基建費高，生產成本高，廢水需進一步處理等諸多缺點，此外還存在砷酸銅產品銷售的困難。此外，有文獻用黑銅泥制備三氧化二砷的研宄工作報道:專利CN 103288133 A利用氫氧化鈉作為浸出劑，將黑銅泥加入氫氧化鈉中，通入空氣，攪拌4-8小時；浸出液利用硫酸調節PH，通入二氧化硫氣體還原，還原后溶液經蒸發濃縮結晶得到沉淀物；對沉淀物進行洗滌、干燥，得到三氧化二砷。也有文獻報道采用黑銅泥酸性浸出制備三氧化二砷，具體方法是:1)利用硫酸實現黑銅泥中砷和銅的浸出；2)對浸出液進行濃縮結晶，得到CuSO4.5H20晶體；3)還原結晶，向還原后液中通入二氧化硫氣體，得到過飽和亞砷酸溶液，濃縮結晶得到三氧化二砷晶體。上述制備三氧化二砷工藝過程復雜且在生產過程中產出對環境有害的廢液量較大，酸(堿)等消耗大，生產現場產生酸霧大，操作強度大，綜合回收效益差。因此，現有的工藝還存在很多的問題需要解決。

【發明內容】

[0004]由于黑銅泥中存在有害雜質砷，如果不能安全處理，不僅導致黑銅泥對環境產生危害，而且導致銅資源的嚴重浪費。因此，除去黑銅泥中的砷對于環境保護和銅資源的可持續利用具有重要意義。
[0005]為了使銅得到有效富集及回收，黑銅泥中的砷應當優先進行分離及回收。本發明的目的在于提供一種回收過程簡單、成本低、回收率高、安全環保的從黑銅泥中回收砷的方法。
[0006]針對以上技術問題發明人嘗試著采用真空處理分離黑銅泥的砷，但實驗過程中，發現分離效果并不理想，對蒸余物進行ICP分析，結果表明，在壓強為25Pa，保溫時間90min，反應溫度為850、900和950 °C條件下所得蒸余物中砷含量為13.54、12.06和8.58%，對應砷的去除率僅為23.65、32.57和52.56%。發明人也不知是何原因導致以上結果。發明人由此也展開進一步的研宄，對物相進行檢測發現，蒸余物主要為Cu2O與As2O4 (此為復合價態砷氧化物，可以看成是As2O3與As 205的混合物)。由此可見，黑銅泥含有五價的砷。高價態砷氧化物的飽和蒸氣壓非常低，揮發性差，很難通過真空蒸發的方法除去。因此，決定后續的研宄向黑銅泥中加入還原劑炭，將復合氧化物中高價態砷有限度還原促使其轉變為易揮發的As2O3，則可提高黑銅泥中砷的去除率，并實現黑銅泥中砷的回收利用。
[0007]因此，本發明提供一種砷脫除效率高、銅直收率高、環境污染小、工藝簡單、生產效率高的黑銅泥的處理方法。
[0008]本發明的技術方案包括下述步驟:
[0009]將干燥后的黑銅泥與炭粉均勻混合，在壓強15_25Pa，溫度為890-950°C下反應，反應時間不低于45min，從而得到三氧化二砷的冷凝物；
[0010]其中，所述黑銅泥的物相以砷化銅、氧化銅和氧化亞銅為主。
[0011]本發明優選的反應溫度為890?910°C。
[0012]其中干燥過程是將黑銅泥放于干燥箱中進行干燥處理。對烘干溫度和時間無特別限定，只需將黑銅泥中水分除去即可。
[0013]所述的反應時間優選為60-75min。
[0014]所述的炭粉的質量含量不低于所述的黑銅泥質量的6%。優選6%?8%。
[0015]本發明方法中，所述炭粉選自木炭、焦炭、糖炭、活性炭、炭黑中的至少一種。
[0016]本發明發生的反應如下:
[0017]16Cu0+2Cu3As = 11Cu20+As205 (I)
[0018]12Cu0+2Cu3As = 9Cu20+As203 (2)
[0019]C+As205= As 203+C0 (3)
[0020]C+CuO = Cu20+C0 (4)
[0021]C+Cu20 = Cu+CO (5)
[0022]本發明的有益效果
[0023]本發明針對現有技術中黑銅泥回收過程復雜，回收的產物純度低以及造成環境污染并容易對操作人員身體帶來損害的現狀，提出了一種高效的回收方法。該方法只需要通過一步真空碳還原分離得到高純度三氧化二砷，且通過檢測證明黑銅泥中砷的去除率達到99.17%。本發明的整個回收過程主要利用黑銅泥中已有成分之間相互反應，輔之以廉價木炭粉作為還原劑，實現黑銅泥中砷的低成本分離，不僅高效的回收了黑銅泥中的砷，而且避免了能源的浪費。整個回收過程安全環保，回收得到的三氧化二砷可直接實現工業應用。值得強調的是，與不加炭的真空分離工藝比較，加炭一步實現真空還原和真空分離取得了意想不到的效果。總的來說，本發明回收流程簡單，具有現有技術所不具備的高效性、環保性、經濟性以及易操作性。整個回收過程的步驟和參數的合理設計，實現了回收效率和節能的最佳配合效果，適用于工業化應用。
【附圖說明】
[0024]圖1為原料的XRD (X射線衍射)檢測結果圖。
[0025]從圖1中可以看出，所用原料的主要成分為砷化銅，氧化銅和氧化亞銅。
[0026]圖2為通過實施例1得到的三氧化二砷的XRD(X射線衍射)檢測結果圖。
[0027]從