【摘要】：砷廣泛存在于地殼之中,通常與金屬礦物共伴生,從而伴隨主體礦物被開采出來,大部分隨之進入冶煉系統(tǒng),進而在冶煉過程中形成各種含砷物料。目前,世界80%以上的銅采用火法冶煉生產(chǎn),在以原生銅精礦為原料的火法冶煉過程中,會生產(chǎn)約精銅產(chǎn)量10%的煙塵,其除含有大量銅、鉛、鋅、銻、鉍、銦等有價金屬外,還含有大量砷,一旦處理不當(dāng)就很容易造成環(huán)境污染,給社會發(fā)展造成嚴(yán)重的負面影響。研究以銅冶煉高砷煙塵為研究對象,基于“砷與有價金屬有效分離以有效回收有價金屬、砷集中處置”的原則,以實現(xiàn)資源的綜合利用和環(huán)境污染的減量化。本研究在查閱大量文獻的基礎(chǔ)上提出了“堿浸——硫化沉淀——砷沉淀”的工藝流程,并對其主要工序開展了理論和實驗研究。主要包括以下內(nèi)容:1、采用化學(xué)成分分析、化學(xué)物相分析、X射線衍射分析、掃描電鏡和能譜分析等方法對銅冶煉高砷煙塵進行了研究,結(jié)果表明:煙塵中所含有的主要元素有As、Zn、Pb和Bi,其中Zn、Pb主要以氧化物和硫酸鹽的形式存在,而As主要以氧化物、硫酸鹽和砷酸鹽的形式存在,Pb、Zn和As相互摻雜,且分布均勻。2、利用298K條件下Me-H_2O系Eh-pH圖,對銅冶煉高砷煙塵堿浸過程熱力學(xué)進行了研究,結(jié)果表明:銅冶煉煙塵堿浸脫砷在熱力學(xué)上是可行的,在堿浸過程中控制過程pH值,As將進入溶液,而Zn、Pb、Bi則進入浸出渣,此有利于砷的集中處置和有價金屬的綜合回收。3、采用條件實驗對銅冶煉高砷煙塵堿浸過程進行了實驗研究,其優(yōu)化條件為:NaOH濃度3.81M、浸出溫度80℃、浸出時間120分鐘、液固比4:1、攪拌轉(zhuǎn)速450r/min,在最優(yōu)化條件為下:As的浸出率為96.02%、Zn的浸出率為9.58%、Pb的浸出率為17.54%。4、采用條件實驗對堿浸液進行了硫化沉淀實驗研究,其優(yōu)化條件為:1.5倍Na_2S加入量、溫度80℃,時間60分鐘,在優(yōu)化條件下,鉛、鋅回收率分別:92%和98%。5、采用條件實驗對硫化沉淀后液進行了固砷實驗研究,其優(yōu)化條件為:鈣/砷摩爾比為9、實驗溫度65℃、實驗時間2h、氯化鋁添加量0.075M,在優(yōu)化條件下,砷的固化率達到98.99%。
【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】：2019
【分類號】：TF811
【圖文】：

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文26但欲回收其中的有價金屬，必須考慮其中砷的有效處理。隨著礦業(yè)活動的推廣和優(yōu)化，可用銅的精礦石也在不斷減少，銅礦石中所含的雜質(zhì)也越來越多。從煉銅的工藝流程看，銅的造硫熔煉和吹煉所得的混合煙灰含有的砷及其他雜質(zhì)含量比火法精煉后所得的煙灰要更復(fù)雜。正如表中結(jié)果所示，As、Pb、Zn的含量都比較高。表3-1銅冶煉煙塵化學(xué)成分Table3-1Chemicalcompositionofcoppersmeltingdust3.2X射線衍射分析銅冶煉煙塵的X射線衍射分析結(jié)果如圖3.1所示,由圖可見，As2O3、PbO和ZnO衍射峰較為明顯，說明As，Pb和Zn是煙塵中含量最多的元素，煙塵的X射線衍射結(jié)果與其成分分析結(jié)果相吻合。圖3.2銅冶煉煙塵的XRD圖譜Figure3.2TheXRDpatternofcoppersmeltingdustElementcontent(wt.%)AsZnCuPbInBiFeAg19.0415.871.4812.170.1584.491.060.0123

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文28圖3.3銅冶煉煙灰的掃描電鏡照片F(xiàn)ig3.3Scanningelectronmicrographofcoppersmeltingsoot3.5能譜分析圖3.4為能譜的點掃分析結(jié)果，從掃描電鏡拍的照片來看圖像的明暗區(qū)域差別鮮明，因此通過查看明區(qū)、暗區(qū)和灰色陰影區(qū)來找尋元素的分布區(qū)別。在圖3.4(a)中1點代表明亮區(qū)域，其能譜如圖3.4(b)所示，其中主要含Zn和Pb，而As含有少量；2點代表陰暗區(qū)域，其能譜如圖3.4(c)所示，其中As含量明顯最高，Zn居其次，Pb則含量最少低于物料平均值；3點代表灰色陰影區(qū)域，其能譜如圖3.4(d)所示，Zn和As都有分布，但是沒有了Pb。由此可以推斷出，Zn、Pb、As等元素分布在很小范圍內(nèi)并不均勻，由于各個元素的富集呈現(xiàn)出多樣化而使掃面電子圖像呈現(xiàn)出明顯的亮區(qū)和暗區(qū)。

第三章銅冶煉高砷煙塵分析研究29圖3.4銅冶煉煙塵點掃分析結(jié)果Figure3.4Analysisresultsofcoppersmeltingdustanddustsweep圖3.5為能譜的面掃分析結(jié)果，從面掃圖的結(jié)果來看，O、Zn和Pb的分布基本一致，說明Zn和Pb大多以氧化物的形式存在，而且是以ZnO和PbO的形式存在。O和As的分布有一定的差別，這說明As和O的比例不是1：1，As還以其他形式存在于煙塵中，比如硫酸鹽形式。圖3.5銅冶煉煙塵面掃分析結(jié)果Figure3.5Analysisresultsofcoppersmeltingdustsurfacesweep

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