高含砷硫酸铜结晶母液提砷新工艺的研究

2019-05-23朱国荣

铜业工程 2019年2期

关键词：母液硫酸铜硫化

朱国荣

（江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424）

1 引言

铜电解液净化过程中产生的粗硫酸铜含砷较高，不能达到工业硫酸铜的标准，必须经过进一步精制后，才能正常销售。粗硫酸铜精制过程中产生的结晶母液中含有高浓度的砷及镍，中和处理后砷开路为砷酸铜，镍生成为镍产品［1］。

砷酸铜进一步送亚砷酸工序进行提砷处理，处理流程较长，且费用高，国内研究人员对提砷进行了大量的研究［2-4］，贵冶经过多年的试验，摸索出结晶母液直接还原的新工艺，此工艺流程短，处理成本低，较国内其它工厂的处理方法具有较高的技术优势。

2 高含砷硫酸铜结晶母液的产生及成分

铜电解液经过净液工序后，产生粗硫酸铜至硫酸铜工序后，经过酸溶升温后，进一步浓缩结晶析出精制硫酸铜，剩余的废液即为高含砷硫酸铜结晶母液，主要工艺流程图如图1。硫酸铜结晶母液主要成分如表1。

图1 粗硫酸铜处理工艺流程图

表1 硫酸铜结晶母液主要成分

3 传统高含砷硫酸铜结晶母液的处理方法

3.1 高含砷硫酸铜结晶母液制备砷酸铜［6］

高含砷结晶母液经过中和沉铜后，产生砷酸铜结晶，并送至亚砷酸工序提砷处理，沉铜后液再经过中和沉镍，产生沉镍后液送至废酸工序处理，主要工艺流程图如图2。砷酸铜主要成分如表2。

图2 传统结晶母液处理工艺流程图

表2 砷酸铜主要成分

3.2 砷酸铜制备三氧化二砷［5］

图3 砷酸铜处理工艺流程图

该工艺流程长，砷酸铜不能单独处理，必须与砷滤饼混合后进行处理，且整个流程必须走砷滤饼处理的全流程，降低了砷滤饼的处理量。砷酸铜中的铜经过浸出进入液相后需采用硫化的方法将铜固化到砷饼中，需消耗大量的硫化钠，处理成本高。

4 结晶母液处理新工艺

4.1 硫化砷饼与结晶母液压煮工艺

4.1.1 工艺流程

硫化砷饼与结晶母液按照比例进行化浆，化浆后的液输入反应釜进行压煮，压煮后的浆液经过压滤机分离出压煮渣至亚砷酸工序处理，压煮液送下道工序提镍、除铜砷。主要流程如图4。

图4 硫化砷饼与结晶母液压煮工艺流程图

4.1.2 压煮工艺中各物相成份

压煮前后液相成份如表3。

表3 硫化砷饼与结晶母液压煮前后液相主要成分 g/L

从数据可以看出，压煮前后Cu、As、Sb去除效果明显，随着压煮时间的延长及砷饼量的增加，去除率越高，Cu与砷饼中的As2S3发生置换反应生成CuS，可以去除70%以上；As的去除主要是As5+在压煮条件下与S2-发生氧化还原反应，其中还原得到的As3+在液相中以亚砷酸的形态存在，当亚砷酸浓度达到饱和后，结晶析出As2O3，因此砷最高去除率受此条件下的亚砷酸最大饱和度及砷饼的添加量决定，可以去除60%～70%。压煮对Sb有非常明显的去除作用，去除率可以达到90%以上，对Bi的去除效果不明显。

4.2 二氧化硫直接还原高含砷硫酸铜结晶母液

4.2.1 工艺流程

贵冶经过大量的试验，突破技术难题，采用二氧化硫直接还原高含砷硫酸铜结晶母液的方法提取砷，取得了不错的效果，主要工艺流程如图5。

(1)当直流系统发生d1点故障短路时，电源正极接地故障。按照电路基础知识，我们知道：正极接地，则该电路正极电压U+=0V，由于负极未接地，U-=0-220=-220V。根据直流电路分析，在负荷1至负荷4的两端，仍然为220V电压，各负荷供电电压正常，由于电路接通，所以，电路不受影响。

图5 高含砷结晶母液直接还原工艺流程图

4.2.2 直接还原后液相成份

直接还原前后液相成份如表4。

表4 直接还原前后液相主要成分 g/L

从数据可以看出，直接还原对As的去除效果明显，结晶母液中的As5+在常温常压条件下与SO2发生氧化还原反应，其中还原后得到的As3+在液相中以亚砷酸的形态存在，当亚砷酸浓度达到饱和后，结晶析出As2O3，因此砷最高去除率受此条件下的As3+最大饱和度影响，可以去除60%～70%。Sb的去除率也可以达到70%以上。