【摘要】：白煙塵是在火法煉銅過程中焙燒、吹煉等工序中產(chǎn)生,由電除塵裝置收集的固體粉塵,其元素組成較為復(fù)雜,隨礦源和冶煉工藝的不同而不同,一般含有銅、鋅、鉛、砷、鉍、鐵、銀、銻等金屬元素,屬于危險固體廢棄物。目前,國內(nèi)對白煙塵綜合處理工藝不完善,大多企業(yè)直接采用堆存處理,經(jīng)雨水沖刷,大量有毒有害金屬隨雨水進入地下水系統(tǒng),對環(huán)境和人體健康造成嚴重的危害;部分銅冶煉廠將白煙塵直接返回熔煉系統(tǒng)處理,不僅造成閃速爐處理能力降低、爐況惡化,而且有害成分鉛和砷等經(jīng)循環(huán)富集,也將嚴重影響銅產(chǎn)品的質(zhì)量。近年來,環(huán)境問題日益突出,對危險固體廢棄物的處理也成為研究的熱點。本論文研究了白煙塵脫砷及分離提取銅、鋅、鉛的機理和工藝路線。利用硫酸溶液對白煙塵進行酸浸、鐵鹽-鈣鹽聯(lián)合脫砷、鐵粉置換銅、P204萃取鋅、硫酸溶液反萃鋅等過程分步分離提取酸浸液中金屬離子,整個工藝流程操作可行、方案合理。研究表明:(1)白煙塵中砷主要以砷酸鉛(Pb_2As_2O_6、Pb_2As_2O_7)、砷酸鋅(Zn_3(As O_4)_2·8H_2O)以及三氧化二砷(As_2O_3)形態(tài)存在。(2)白煙塵中可溶物質(zhì)在硫酸介質(zhì)下較氫氧化體系溶出率高。通過單因素實驗確定了白煙塵酸浸較優(yōu)的工藝條件:反應(yīng)溫度50℃、反應(yīng)時間30min、液固比為10:1、硫酸濃度為20%,在此反應(yīng)條件下砷、銅、鋅、鉛的浸出率分別為91.63%、94.31%、98.56%、0.89%。砷、銅、鋅具有良好的浸出效果,同時將鉛以Pb SO_4的形式留在浸出渣中可作為粗鉛礦回收鉛。(3)通過熱力學(xué)數(shù)據(jù),繪制砷酸鹽lg C-H_2O系濃度對數(shù)圖,并通過單因素實驗驗證了理論分析結(jié)果,與理論分析基本一致,嚴格控制反應(yīng)體系p H值可有效實現(xiàn)砷與Cu~(2+)和Zn~(2+)的分離。通過單因素實驗得到了鐵鹽-鈣鹽聯(lián)合脫砷較佳的工藝參數(shù),即反應(yīng)時間5h、反應(yīng)溫度85℃、p H=1.2、Fe/As(摩爾比)=1.5、不添加H_2O_2,在此條件下砷的沉淀率達到89.12%,而Cu~(2+)和Zn~(2+)基本沒有發(fā)生沉淀。砷以臭蔥石(Fe As O_4?2H_2O)的形式從酸浸液中除去。(4)脫砷后的酸浸液,通過鐵粉置出銅。被置換出的銅的純度關(guān)鍵影響因素是反應(yīng)初始體系的p H值,p H值對Cu~(2+)的置換效果不明顯,但當p H值超過1.2時,會有少量的砷發(fā)生共沉淀。通過實驗得到較適宜的工藝條件為:反應(yīng)時間12min、p H=1.2、Fe/Cu(摩爾比)=1.7、反應(yīng)溫度為室溫,在此條件下銅的置換率維持94.70%左右,置換出的沉淀物主要為銅、氧化亞銅。(5)P204對鋅具有良好的萃取效果,在合適的p H值下,可選擇性的將鋅萃取出來,與Cu~(2+)、Ca~(2+)和Fe~(2+)進行有效的分離。通過實驗研究得到較優(yōu)的工藝參數(shù)為:反應(yīng)時間12min、初始p H=2.0、O/A=2.0:1、P204濃度為40%、萃取溫度為70℃,在此條件下鋅的萃取率達到96.30%。(6)鋅的反萃劑為稀硫酸,得到較適宜的工藝參數(shù)為:反萃時間為6min、反應(yīng)溫度為室溫、O/A=7:1、硫酸濃度為2.0mol/L,反萃率達到99.90%以上;反萃得到的Zn SO_4溶液經(jīng)加熱濃縮自然冷卻結(jié)晶離心分離制得硫酸鋅晶體。
【圖文】：

圖 1.1 火法煉銅工藝流程圖Fig. 1.1 Process flow chart of copper smelting process煙塵就是在焙燒、吹煉等工序過程中產(chǎn)生。受高溫，鉛、鋅、砷、銻發(fā)金屬元素進入煙氣，還有部分貴金屬如金、銀等隨煙氣夾帶進入收表 1.1 為國內(nèi)一些煉銅企業(yè)所產(chǎn)煙塵的元素組成及含量：1.1 表 國內(nèi)部分煉銅廠煙灰元素組成及含量 (質(zhì)量百分數(shù) )ble 1.1 The composition and content of domestic copper smelting plant ash elem(Mass percentage)白銀 云冶 銅陵二冶 湖北大冶 沈陽冶煉廠 貴溪冶11.0～ 15.0 8.95 16.7～ 27.4 20.0～ 31.0 29.28～ 35.5 11.0～18.0～ 21.0 6.70 7.7～ 15.8 8.0～ 12.0 7.6～ 12.6 4.0～1.5～ 3.0 6.51 1.75～ 5.16 1.5～ 4.5 1.45～ 3.48 6.0～3.0～ 5.0 3.31 2.38～ 5.00 2.0～ 6.0 0.9～ 1.03 3.0～

分析方法塵及溶液中總砷含量的測定中總砷含量的測定：稱取 0.2～0.5g（精確至 0.0002g）的錐形瓶中，加入 2mL 高氯酸，加熱至沸騰 10s，取下稍冷。定：用移液管移取 2mL，于 250mL 磨口錐形瓶中。80mL 鹽酸(1+1)、1mL 氫溴酸、1g 硫酸亞鐵，用少量去離子餾裝置，高溫加熱蒸餾，餾出物用預(yù)先盛有 70mL 氫氧化鈉溶液(20g/L)指示劑的 500mL 錐形瓶吸收。蒸餾至玻璃導(dǎo)管出口時取下，用少量去離子水吹洗蒸餾導(dǎo)管外壁。裝置如圖 2.1 化鈉溶液（6mol/L）調(diào)節(jié)至淺紅色，再用鹽酸(1+1)調(diào)節(jié)至紅冷卻至室溫。加入 5mL 淀粉溶液(10g/L)，，搖勻。加入 2g 碳，用少量去離子水吹洗瓶壁。用碘標準滴定溶液滴 [c(1/2I2)=0為終點。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X758

【參考文獻】

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本文編號：2646725