1、含砷物料脫砷技術研究與開發(fā)的現狀和展望含砷物料脫砷技術研究與開發(fā)的現狀和展望薛向欣1，邢振興1，程功金1，楊合1，姜平國2（1.東北大學冶金學院，沈陽110819；2.江西理工大學冶金與化學工程學院，江西贛州341000）摘要：摘要：介紹有色冶金中砷的主要走向及含量分布情況，綜述了現階段國內對含砷物料進行綜合處理的四類主要方法——火法焙燒脫砷、濕法浸出脫砷、火法與濕法聯(lián)合脫砷以及生物氧化預處理脫砷的研究現狀，對比分析了四類主要方法的優(yōu)缺

2、點。濕法脫砷和生物氧化預處理脫砷相對于其他方法具有工藝簡單、操作條件溫和、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，在實際生產中得到了一定的應用。最后，指出了有色冶金中含砷物料脫砷研究的發(fā)展方向。關鍵詞：關鍵詞：含砷物料；脫砷；焙燒；浸出；聯(lián)合脫砷；生物脫砷中圖分類號：中圖分類號：TF803文獻標志碼：文獻標志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2019）01000000StatusProspectonResearchDevelopmentofArsen

3、icRemovalTechnologyfromArsenicbearingMaterialsXUEXiangxin1XINGZhenxing1CHENGGongjin1YANGHe1JIANGPingguo2(1.SchoolofMetallurgyNtheasternUniversityShenyang110819China2.SchoolofMetallurgicalChemicalEngineeringJiangxiUnivers

4、ityofScienceTechnologyGanzhou341000JiangxiChina)Abstract：Maintrendscontentdistributionofarsenicinnonferrousmetallurgywereintroduced.Fourmainmethodsfcomprehensivetreatmentofarsenicbearmaterialsatpresentstageweresummarized

5、includingpyrometallurgicalroastinghydrometallurgicalleachingpyrometallurgicalroastinghydrometallurgicalleachingbiologicaloxidationpretreatment.Advantagesdisadvantagesoftheabovefourmethodswerecomparativelyanalyzed.Theresu

6、ltsshowthatarsenicremovalbyhydrometallurgicalleachingbiologicaloxidationpretreatmentisappliedinpracticalproductionduetoitsadvantagesofsimpleprocessmildoperatingconditionslessenergyconsumptionenvironmentalprotection.Devel

7、opmenttrendtoremovearsenicfromarsenicbearingmaterialsinnonferrousmetallurgyisproposed.Keywds：arsenicbearingmaterialsarsenicremovalroastingleachingjointdearsenificationbiologicaldearsenification隨著人們對砷認識的不斷深入，砷已被廣泛應用于金屬冶煉、

8、合金制備、電子工業(yè)、藥物生產、工農業(yè)助劑生產等與人們生活息息相關的眾多領域，從而造成世界范圍內砷的消耗量非常大，也導致了砷元素對生態(tài)環(huán)境的污染越來越嚴重。砷在自然界中的存在形式主要是以硫化物、氧化物等化合物形態(tài)伴生在有色金屬礦物中，其組成化合物超過了245種，且多與銅、鈷、鎳、鉛及其他金屬共生[1]。因此在大多數冶煉生產過程中，都會出現砷在冶煉系統(tǒng)中不斷積累的現象，從而導致生產系統(tǒng)砷含量過高。這不僅對產品產生不良影響，而且也對生產設備造

9、成嚴重損壞，從而縮短了其使用壽命。同時對企業(yè)環(huán)保和生產安全造成巨大壓力[2]。1有色冶金中砷的走向及分布有色冶金中砷的走向及分布我國是一個有色金屬冶煉大國，僅在過去10年間，國內精鉛產能年均遞增28%。2010年，中國鋅冶煉產量約為513萬t，但其產能達到了633.5萬t。根據國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計結果，中國銅產量在2012年是606萬t，按每生產1t精銅約產生2.2t銅渣計算，僅2012年我國的銅渣量就達到了1300多萬噸[3]。根據測算，

10、約有40%的砷在銅礦和銅鋅復合礦初期選礦工序中就進入精礦；而對其他復合金屬礦的選礦工藝來說，也有將近15%的砷元素進入精礦。各種精礦中伴生砷的含量[4]如下（%）：銅精礦0.19~1.88、鉛精礦0.08~0.60、鋅精礦0.34~0.63、錫精礦0.30~4.00、砷金硫精礦0.50~9.00。如若利用以上含砷精礦進行冶煉，在此過程中，與有價金屬相伴生的砷主要進入煙塵、廢渣、廢水等廢棄物中。據統(tǒng)計，國內每年約有上萬噸砷進入銅冶煉系統(tǒng)[

11、5]。而以煙灰形式進入閃速爐的砷量占進入閃速爐砷總量的50%以上，其他的砷量主要存在冶煉爐和銅渣中[6]。各重金屬冶煉煙塵中砷含量[4]情況為（%）：硫化銅精礦熔煉和吹煉時的混合電收塵煙塵5.41~8.83、鉛浮渣反射爐熔煉布袋煙塵6.50~15.00、硫化鉛精礦燒結布袋煙塵3.36~6.87、含錫砷煙塵45.00、高砷銻煙灰16.18、鉛陽極泥反射爐煙塵23.44、煉鉛鼓風爐煙塵11.05。收稿日期：收稿日期：20181012基金項目

12、基金項目：國家自然科學基金資助項目(51564016)；江西省自然科學基金(20151BAB206029)作者簡介作者簡介：薛向欣(1954)，男，遼寧人，教授，博士生導師；通信作者通信作者：姜平國(1976)，浙江人，副教授，碩doi：10.3969j.issn.10077545.2019.01.002圍內，真空揮發(fā)1h，砷脫除率高達95.61%。對含砷物料采用真空脫除的方法來說，工藝流程短、操作簡單、脫砷率高、能耗低、污染小，但也存

13、在對設備要求高、處理量小等的缺點。因此在工業(yè)上的應用還有待更深層次的研究。2.2含砷物料的濕法脫除含砷物料的濕法脫除火法脫砷幾乎都是將砷以As2O3的形式進行揮發(fā)脫除，對設備要求極高。由于系統(tǒng)無法做到完全密閉，而生產過程中職業(yè)安全又十分重要。因此對濕法脫砷工藝進行研究是十分必要的。浸出脫砷是利用煙灰中的砷或其他元素與浸出劑反應后選擇性溶出，使砷從固相轉移到液相，根據浸出過程所用的浸出劑，可以分為水浸法、酸性浸出法和堿性浸出法[16]。2

14、.2.1水浸法水浸法水浸法主要是根據As2O3在水中的溶解度受溫度變化影響，表現為正相關關系，通常選擇高溫浸出再進行蒸發(fā)結晶。考慮到在水沸騰時As2O3小顆?？赡軙粍×覔]發(fā)的水蒸氣帶出來，同時在水沸騰條件下，As2O3會發(fā)生如下反應產生劇毒氣體AsH3，考慮到生產過程中的安全，水浸工藝的最高溫度應控制在100℃以內?！?3343232AsHAsOHAsOH=O9HO3As張雷[17]通過對從含砷物料濕法提取優(yōu)質As2O3進行工藝探索，

15、提出了對高砷煙灰采用熱水浸出、溶液脫色、真空蒸發(fā)結晶、洗滌除雜、干燥包裝等工藝流程。結果表明，在固液比12︰1、75℃水浸1h的條件下，可達到83.14%的脫砷率，同時可以獲得純度約為99%的白砷產品。李慧等[18]對銻冶煉過程中產生的砷堿渣采用水熱法沉淀脫砷，并進行正交試驗對砷堿渣浸出過程的動力學進行研究，獲得了砷水熱浸出過程的動力學方程和浸出的最佳條件。韋巖松等[19]同樣對銻冶煉過程中產生的砷堿渣采用水熱硫化沉淀脫砷的工藝進行處理

16、，并以硫化鈉為沉淀劑，對硫化脫砷過程的動力學進行了大量的試驗，獲得了硫化脫砷過程的動力學模型?？偠灾?，水浸法脫砷相對于其他脫砷方法具有工藝簡單、操作條件溫和、節(jié)能環(huán)保、產品質量高、經濟效益好等優(yōu)點。2.2.2酸性浸出法酸性浸出法酸性浸出法主要是利用酸堿中和反應、強酸制弱酸等在反應熱力學和動力學方面表現出來的優(yōu)點，在酸性溶液中處理含砷物料，使物料中的砷或某些有價金屬進入溶液，以便做進一步的分離處理。處理含砷物料常用的酸大致有硫酸、硝酸、

17、鹽酸等。馬淼等[20]采用XPS對河南某企業(yè)的白煙灰進行物相分析，結果表明，樣品中元素As的相對含量高達20.99%，主要以三價游離態(tài)As2O3形式存在，其余均以五價PbAs2O6的形式存在。根據被測樣品的物相組成，提出了一種利用H2O2氧化酸浸脫砷的新方法，在最佳工藝條件下，砷脫除率高達97.1%。蔣開喜等[21]研究了銅冶煉過程中硫化砷渣的脫砷分離，提出了采用硫酸酸化、增大體系壓強并通入氧氣氧化來處理硫化砷渣的工藝，此工藝現已在江銅

18、集團貴溪冶煉廠進行工業(yè)化應用，并取得了良好效果。趙卓英等[22]對含砷銅礦采用微波場和輝光放電等離子體場輔助次氯酸鈉浸出脫砷工藝，選用次氯酸鈉將三價砷氧化成五價砷酸鹽進行浸出?？墒广~礦中的余砷含量降至0.12%左右，完全滿足我國銅冶煉企業(yè)對銅精礦二級品砷含量的指標要求。雖然濕法酸性浸出脫砷在一定程度上表現出了火法脫砷所不具有的許多優(yōu)點，但是其缺點也很明顯，如廢酸液量大難以處理、對設備要求較高、操作過程中易產生劇毒砷化氫（AsH3）氣體等

19、。2.2.3堿性浸出法堿性浸出法堿性浸出脫砷就是將含砷物料在堿性介質中進行浸出，使砷從物料中溶出轉移到溶液中，達到分離目的的濕法過程。常用的堿性浸出劑有NaOH、NH3?H2O、NaOHNaS、NH3NH4HCO3等。吳玉林等[23]通過對煉銅煙灰堿浸脫砷的研究發(fā)現，在NaOH和NaOHNa2S等的堿性體系中進行脫砷，在熱力學上是可行的，在動力學上浸出過程受內擴散控制，浸出動力學方程遵循未反應收縮核模型。王帆等[24]采用氮壓堿浸脫砷、

20、氧化分離銻酸鈉、甘油堿浸銻等工藝流程處理鉛陽極泥，從而將砷以砷酸鈉產品的形式開路脫除。除此之外，覃小龍等[25]采用在堿性體系中通入空氣氧化進行脫砷的方法，同樣取得了脫砷率高達95%以上的效果。由于堿性浸出法脫砷在顯示出高浸出率的同時又存在著高堿性、廢液量大、易產生H2S氣體等的缺點，因而限制了其在實際生產中的應用。2.3火法與濕法聯(lián)合脫砷火法與濕法聯(lián)合脫砷在實際工業(yè)生產中，一般使用火法與濕法聯(lián)合脫砷的工藝進行處理，可以取得較好的脫砷效