本發(fā)明涉及一種硫化砷廢渣的處理方法，特別涉及一種通過全濕法從硫化砷廢渣中提取分離砷元素的清潔處置工藝，屬于有色金屬提取技術(shù)和環(huán)保治理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在銅及黃金等冶煉過程中，礦石氧化脫硫制酸過程中煙氣凈化洗滌時(shí)產(chǎn)生的砷濾餅主要是硫化砷(as2s3)為主的渣，由于該渣含砷硫較高，處理難度大，許多冶煉廠都堆放。
針對(duì)砷濾餅等含砷硫渣，現(xiàn)有的處理工藝主要有火法氧化焙燒，產(chǎn)生二氧化硫和三氧化二砷，該方法產(chǎn)生的二氧化硫煙氣含砷高難以處理，操作環(huán)境差，收塵得到的三氧化二砷純度不高，達(dá)不到產(chǎn)品級(jí)。針對(duì)火法氧化焙燒工藝存在的問題，濕法工藝可以很好地解決，一般的濕法處理工藝是采用硫酸銅置換，產(chǎn)出三氧化二砷，但是該工藝銅消耗量過大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。另一種濕法處理工藝是氧壓浸出，產(chǎn)出五價(jià)砷溶液，采用二氧化硫還原，得到產(chǎn)品級(jí)的三氧化二砷，理論上還原一噸砷產(chǎn)生1.31t硫酸，實(shí)際生產(chǎn)比這個(gè)還要高，造成系統(tǒng)酸膨脹，導(dǎo)致高砷高酸溶液需處置會(huì)產(chǎn)生一系列的環(huán)保和成本問題。獲取一種好的工藝，既可以得到產(chǎn)品砷又解決酸膨脹，實(shí)現(xiàn)密閉循環(huán)工藝處置砷濾餅是一個(gè)很有研究?jī)r(jià)值的事情。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有的處理砷硫廢渣的工藝存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種工藝流程短、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、操作環(huán)境好、溶液封閉循環(huán)，清潔處置硫化砷廢渣的工藝，該工藝不但能使砷以三氧化二砷產(chǎn)品回收，且解決了酸膨脹的問題，有利于工業(yè)上推廣應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種全濕法從硫化砷廢渣中提取砷的工藝，該工藝是將硫化砷廢渣通過氧壓浸出，固液分離，得到硫渣和含五價(jià)砷和h2so4的氧壓浸出液；將硫化砷廢渣作為還原劑還原氧壓浸出液中的五價(jià)砷，固液分離，得到含三價(jià)砷的溶液和渣相；所述含三價(jià)砷的溶液經(jīng)過冷卻結(jié)晶，干燥后得到砷白產(chǎn)品；所述渣相返回氧壓浸出。
優(yōu)選的方案，所述氧壓浸出液中砷含量為20～50g/l，h2so4濃度為60～200g/l。
較優(yōu)選的方案，所述氧壓浸出液還原過程的條件為：液固比為5～10:1l/kg，溫度為80～100℃，在攪拌條件下，反應(yīng)0.5～2小時(shí)。
較優(yōu)選的方案，所述含三價(jià)砷的溶液中砷含量為40～60g/l。
進(jìn)一步優(yōu)選的方案，所述含三價(jià)砷的溶液冷卻到0～30℃，析出三氧化二砷晶體，得到砷含量為15～25g/l的結(jié)晶母液，結(jié)晶母液返回氧壓浸出。
優(yōu)選的方案，所述硫渣中含砷量小于1wt％，硫含量大于60wt％。
本發(fā)明的硫化砷廢渣原料主要是冶金工藝中副產(chǎn)的砷硫含量較高的廢渣，如銅及黃金等冶煉過程中，礦石氧化脫硫制酸過程中煙氣凈化洗滌時(shí)產(chǎn)生的砷濾餅，原料中砷的含量為15～35wt％，硫的含量為20～40wt％。
本發(fā)明的硫渣含硫率高，可以用于作為單質(zhì)硫回收的硫源。
本發(fā)明的氧壓浸出條件為：固液比為5～10:1l/kg，h2so460～200g/l，105～115℃，氧壓0.5～1mpa，浸出時(shí)間60～100min，得到氧壓浸出液含五價(jià)砷20～50g/l，h2so460～200g/l。
本發(fā)明利用haso2在不同溫度下溶解度差別較大的特點(diǎn)，將含三價(jià)砷的溶液經(jīng)過冷卻結(jié)晶，析出三氧化二砷，三氧化二砷晶體經(jīng)洗滌、烘干后得到產(chǎn)品砷白。
本發(fā)明的從硫化砷廢渣中提取砷的過程主要包括氧壓浸出和砷還原及三氧化二砷析出過程。
1)在氧壓浸出過程中，主要是在高溫高壓、酸性條件下，利用空氣或氧氣作為氧化劑，將硫化砷中的硫氧化為單質(zhì)硫，砷氧化成五價(jià)砷，主要反應(yīng)式如下：
as2s3+4o2+6h+＝2h3aso4+3s；
2)在砷還原過程中，以硫化砷廢渣(主要以硫化砷的形態(tài)存在)為還原劑，將氧壓浸出液中五價(jià)砷還原為三價(jià)砷，同時(shí)硫化砷中的硫被氧化為單質(zhì)硫，硫化砷中的砷轉(zhuǎn)化為haso2而浸出。
砷還原過程中的主要反應(yīng)式如下：
as2s3+3h3aso4＝5haso2+3s+2h2o；
3)根據(jù)haso2在溶液中溶解度在不同溫度下呈現(xiàn)很大的差值，直接冷卻即可結(jié)晶析出三氧化二砷；
析出三氧化二砷過程中的主要反應(yīng)：
haso2＝as2o3(s)+h2o；
相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益效果：
1)本發(fā)明的技術(shù)方案能使硫化砷廢渣中的砷和硫都得到高效浸出及回收，且能獲得高純度的三氧化二砷及硫產(chǎn)品。
2)本發(fā)明的技術(shù)方案，充分利用了硫化砷廢渣中的主要成分硫化砷具備還原性的特點(diǎn)，不但可以使浸出液中五價(jià)砷全部還原成三價(jià)砷，同時(shí)硫化砷中的砷也以haso2的形式溶出，提高砷的回收效果，硫離子氧化后以單質(zhì)硫形式富集，沒有硫酸的產(chǎn)生，解決了酸膨脹問題，同時(shí)降低了外加還原劑的使用成本。
3)本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了硫砷廢渣的閉路循環(huán)處理，無含酸廢水的產(chǎn)生，中間廢液都得到很好的循環(huán)使用，不但降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也有利于環(huán)保，是一種高效清潔的處置硫化砷廢渣的方法。
4)本發(fā)明的技術(shù)方案操作簡(jiǎn)單，工藝條件溫和，有利于工業(yè)化應(yīng)用。
附圖說明
【圖1】為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，而本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例限制。
以下實(shí)施例1～5具體工藝參見圖1，一種從硫化砷渣中提取分離砷元素的清潔處置工藝，原料利用銅冶煉廠的砷濾餅，原料中的主要金屬及其含量分別是：as15～35％、s20～40％。硫化砷廢渣先進(jìn)行氧壓浸出，氧壓浸出條件為：固液比5～10:1l/kg，h2so460～200g/l，105～115℃，氧壓0.5～1mpa，浸出時(shí)間60～100min，得到氧壓浸出液(含五價(jià)砷20～50g/l，h2so480～200g/l)和硫渣(含as≤1％，s≥60％)。將砷濾餅作為還原劑還原氧壓浸出液中的五價(jià)砷，砷濾餅的加入量為五價(jià)砷還原理論量1～2倍，在溫度80～100℃，機(jī)械攪拌0.5～2小時(shí)的條件下還原，反應(yīng)結(jié)束后熱過濾，得到還原后溶液(含三價(jià)砷40～60g/l，h2so480～200g/l)和渣相(含as3～15％，s30～50％)，含三價(jià)砷的溶液冷卻至0～30℃結(jié)晶、烘干后得到as2o3≥99％的產(chǎn)品砷白，還原渣相則返回氧壓浸出。
實(shí)施例1
按圖1工藝步驟，取砷濾餅100g，加入氧浸液(含h2so480g/l，五價(jià)砷20g/l)500ml，其液固比為5l∶1kg，反應(yīng)溫度為85℃，機(jī)械攪拌，反應(yīng)1小時(shí)，熱過濾，溶液冷卻至10℃，可獲得含as2o3達(dá)99.3％的三氧化二砷固體，還原過程五價(jià)砷還原率92.6％。
實(shí)施例2
按圖1工藝步驟，取砷濾餅50g，加入氧浸液(含h2so4100g/l，五價(jià)砷30g/l)500ml，其液固比為10l∶1kg，反應(yīng)溫度為90℃，機(jī)械攪拌，反應(yīng)0.5小時(shí)，熱過濾，浸出液冷卻至25℃，可獲得含as2o3達(dá)99.2％的三氧化二砷固體，還原過程五價(jià)砷還原率96.3％。
實(shí)施例3
按圖1工藝步驟，取砷濾餅160g，加入氧浸液(含h2so4160g/l，五價(jià)砷20g/l)1000ml，其液固比為25l∶4kg，反應(yīng)溫度為100℃，機(jī)械攪拌，反應(yīng)0.5小時(shí)，熱過濾、冷卻至25℃，可獲得含as2o3達(dá)99.1％的三氧化二砷固體，還原過程五價(jià)砷還原率97.4％。
實(shí)施例4
按圖1工藝步驟，取砷濾餅100g，加入氧浸液(含h2so4180g/l，五價(jià)砷35g/l)500ml，其液固比為5l∶1kg，反應(yīng)溫度為95℃，機(jī)械攪拌，反應(yīng)0.5小時(shí)，熱過濾、冷卻至30℃，可獲得含as2o3達(dá)99.4％三氧化二砷固體，還原過程五價(jià)砷還原率95.7％。
實(shí)施例5
按圖1工藝步驟，取砷濾餅100g，加入氧浸液(含h2so4120g/l，as5+30g/l)1000ml，其液固比為10l∶1kg，反應(yīng)溫度為95℃，機(jī)械攪拌，反應(yīng)2小時(shí)，熱過濾、冷卻至15℃，可獲得含as2o3達(dá)99.3％的三氧化二砷固體，還原過程五價(jià)砷還原率93.9％。