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        從高砷鉛陽極泥中氧壓堿浸—水浸脫砷試驗研究

        2021-10-14 11:20:02梁秀秀鄧金亮
        濕法冶金 2021年5期
        關(guān)鍵詞:氧壓陽極泥水浸

        張 劍,梁秀秀,鄧金亮

        (江西銅業(yè)貴溪冶煉廠,江西 貴溪 335400)

        鉛電解陽極泥中含有金、銀、鉛、砷、銅、銻等元素,是重要的二次資源[1-2]。在高砷鉛陽極泥綜合處理中,砷易在中間物料和產(chǎn)品中賦存,在冶煉系統(tǒng)中循環(huán)積累,加大有價金屬回收難度[3]。目前,國內(nèi)外對高砷鉛陽極泥脫砷主要采用濕法、火法和火法-濕法聯(lián)合工藝。火法主要有真空脫砷法和焙燒法,工藝較成熟,具有流程短、原料適應(yīng)性強、處理能力大等優(yōu)點,但脫砷率低、環(huán)境污染較重、作業(yè)環(huán)境惡劣[4-5]。濕法根據(jù)浸出體系分為水浸、酸浸和堿浸,具有脫砷率高、環(huán)境相對友好的優(yōu)勢,但廢液處理量大、綜合回收率低[6-8]?;鸱?濕法聯(lián)合工藝主要通過預(yù)處理將砷轉(zhuǎn)化為易浸出的鹽類,再通過濕法浸出使砷進(jìn)入液相,兼具火法和濕法的優(yōu)點,原料適應(yīng)性強、脫砷率高,但試劑消耗量大、生產(chǎn)成本高[9]。

        對于高砷鉛陽極泥,氧壓堿浸的砷脫除率可達(dá)94%[10],常壓、加壓堿浸的砷脫除率為99%[11]。但某高砷鉛陽極泥的氧壓堿浸的砷脫除率僅為75.35%~84.71%,因此,針對此陽極泥,研究了采用氧壓堿浸—水浸工藝脫除砷,以期為從此類高砷鉛陽極泥中脫除砷提供參考。

        1 試驗部分

        1.1 試驗原料、試劑與設(shè)備

        高砷鉛陽極泥:取自某鉛電解廠,其主要化學(xué)成分見表1。

        表1 高砷鉛陽極泥主要化學(xué)成分 %

        試驗試劑:氫氧化鈉(98%)、氧氣(90%),均為工業(yè)級。

        試驗設(shè)備:23 m3高壓反應(yīng)釜(不銹鋼),20 m3反應(yīng)釜(不銹鋼),壓濾機(jī),XAZF197/1250-U型,20 m3不銹鋼漿化槽。

        1.2 試驗原理與方法

        氧壓堿浸條件下,高砷鉛陽極泥中的砷化合物分別轉(zhuǎn)化為易溶解的砷酸鈉。主要反應(yīng)如下:

        2xNa3AsO4+3xH2O+3Me2Ox↓;

        2xNa3AsO4+3xH2O+3Me2Ox↓。

        水浸條件下,氧壓堿浸渣中結(jié)晶的砷酸鈉被溶解。主要反應(yīng)如下:

        氧壓堿浸試驗在23 m3高壓釜中進(jìn)行,水浸試驗在20 m3反應(yīng)釜中進(jìn)行。兩段浸出之后,分別采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行液固分離。濾渣烘干后分析其中砷質(zhì)量分?jǐn)?shù),計算砷浸出率。

        2 試驗結(jié)果與討論

        2.1 氧壓堿浸

        2.1.1 反應(yīng)溫度對砷脫除率的影響

        液固體積質(zhì)量比6/1,反應(yīng)時間6 h,氧壓1.0 MPa,氫氧化鈉質(zhì)量濃度130 g/L,攪拌速度500 r/min,反應(yīng)溫度對砷脫除率的影響試驗結(jié)果如圖1所示。

        圖1 反應(yīng)溫度對砷脫除率的影響

        由圖1看出:隨溫度升高,砷脫除率提高;溫度升至120 ℃,砷脫除率提高到82.34%,之后趨于穩(wěn)定。綜合考慮,確定反應(yīng)溫度以120 ℃為宜。

        2.1.2 反應(yīng)時間對砷脫除率的影響

        液固體積質(zhì)量比6/1,溫度120 ℃,氧壓1.0 MPa,氫氧化鈉質(zhì)量濃度130 g/L,攪拌速度500 r/min,反應(yīng)時間對砷脫除率的影響試驗結(jié)果如圖2所示。

        圖2 反應(yīng)時間對砷脫除率的影響

        由圖2看出:隨反應(yīng)時間延長,砷脫除率提高;反應(yīng)4 h時,砷脫除率達(dá)83.13%,之后變化不大。綜合考慮,確定反應(yīng)時間以不低于4 h為宜。

        2.1.3 液固體積質(zhì)量比對砷脫除率的影響

        溫度120 ℃,反應(yīng)時間4 h,氧壓1.0 MPa,氫氧化鈉質(zhì)量濃度130 g/L,攪拌速度500 r/min,液固體積質(zhì)量比對砷脫除率的影響試驗結(jié)果如圖3所示。

        圖3 液固體積質(zhì)量比對砷脫除率的影響

        由圖3看出:隨液固體積質(zhì)量比增大,砷脫除率提高;液固體積質(zhì)量比增大至4/1時,砷脫除率達(dá)82.47%,之后趨于穩(wěn)定。綜合考慮,確定液固體積質(zhì)量比為4/1為宜。

        2.1.4 氫氧化鈉質(zhì)量濃度對砷脫除率的影響

        溫度120 ℃,反應(yīng)時間4 h,氧壓1.0 MPa,液固體積質(zhì)量比4/1,攪拌速度500 r/min,氫氧化鈉質(zhì)量濃度對砷脫除率的影響試驗結(jié)果如圖4所示。

        圖4 氫氧化鈉質(zhì)量濃度對砷脫除率的影響

        由圖4看出:隨氫氧化鈉質(zhì)量濃度增大,砷脫除率提高;氫氧化鈉質(zhì)量濃度增至110 g/L時,砷脫除率為83.15%;氫氧化鈉質(zhì)量濃度繼續(xù)增大,砷脫除率變化不大。綜合考慮,確定適宜的氫氧化鈉質(zhì)量濃度為110 g/L。

        2.1.5 氧壓對砷脫除率的影響

        溫度120 ℃,反應(yīng)時間4 h,氫氧化鈉質(zhì)量濃度110 g/L,液固體積質(zhì)量比4/1,攪拌速度500 r/min,氧壓對砷脫除率的影響試驗結(jié)果如圖5所示。

        圖5 氧壓對砷脫除率的影響

        由圖5看出:隨氧壓增大,砷脫除率提高;氧壓達(dá)到0.8 MPa時,砷脫除率提高至82.56%;氧壓繼續(xù)增大,砷脫除率趨于穩(wěn)定。綜合考慮,氧壓以0.8 MPa為宜。

        2.2 水浸

        氧壓堿浸后,鉛陽極泥中砷脫除率在85%左右,仍有一部分砷留在渣中。對此氧壓堿浸渣用水再次浸出,以脫除剩余的砷。

        2.2.1 水浸溫度對砷脫除率的影響

        液固體積質(zhì)量比4/1,反應(yīng)時間4 h,攪拌速度500 r/min,水浸溫度對砷脫除率的影響試驗結(jié)果如圖6所示。

        圖6 水浸溫度對砷脫除率的影響

        由圖6看出:隨溫度升高,砷脫除率提高;水溫為75 ℃時,砷脫除率達(dá)94.35%;溫度繼續(xù)升高,砷脫除率變化不大。綜合考慮,確定水浸溫度以75 ℃為宜。

        2.2.2 水浸時間對砷脫除率的影響

        液固體積質(zhì)量比4/1,水溫75 ℃,攪拌速度500 r/min,水浸時間對砷脫除率的影響試驗結(jié)果如圖7所示。

        圖7 水浸時間對砷脫除率的影響

        由圖7看出:隨水浸時間延長,砷脫除率提高;水浸1 h時,砷脫除率達(dá)93.67%,之后再繼續(xù)浸出,砷脫除率變化不大。綜合考慮,確定適宜水浸時間為1 h。

        2.2.3 液固體積質(zhì)量比對砷脫除率的影響

        水溫75 ℃,反應(yīng)時間1 h,攪拌速度500 r/min,液固體積質(zhì)量比對砷脫除率的影響試驗結(jié)果如圖8所示。

        圖8 液固體積質(zhì)量比對砷脫除率的影響

        由圖8看出:隨液固體積質(zhì)量比增大,砷脫除率提高;液固體積質(zhì)量比增大至3/1時,砷脫除率提高到94.71%;液固體積質(zhì)量比繼續(xù)增大,砷脫除率變化不大。綜合考慮,確定液固體積質(zhì)量比以3/1為最佳。

        2.3 氧壓堿浸—水浸脫砷綜合試驗

        高砷鉛陽極泥經(jīng)氧壓堿浸、水浸兩段處理后,砷脫除率可達(dá)較高水平;但水耗量和廢水處理量都較大。綜合考慮成本等因素,研究了氧壓堿浸—水浸兩段逆流脫砷工藝,將水浸后液作為氧壓堿浸劑,適當(dāng)調(diào)整堿質(zhì)量濃度后繼續(xù)用于浸出脫砷。

        經(jīng)堿浸及水浸兩段處理,砷脫除率達(dá)94.31%,浸出效果較好,廢水循環(huán)使用零排放。

        3 結(jié)論

        采用氧壓堿浸—水浸兩段逆流工藝處理高砷鉛陽極泥可將94%的砷脫除,除砷效果較好且指標(biāo)穩(wěn)定,廢水循環(huán)使用不外排,工藝可靠。

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