基于过程强化的铜冶炼烟灰中砷选择性去除工艺及机理

M etallurgical smelting冶金冶炼铜冶炼烟尘综合回收工艺浅析及建议焦晓杰，句世俊，郝璐瑶摘要：随着社会的发展，对铜资源的需求也越来越大，但是在铜冶炼的过程当中，烟尘是一种潜在的二次资源，但同时也是一种破坏生态环境的物质，因此，需要通过对烟尘的回收利用，更好地提升资源的利用价值，进而促进对环境的保护。

近年来，很多铜工业为了实现资源的最大化利用，越来越关注铜冶炼烟尘综合回收工艺，更好地控制铜工业生产带来的烟尘污染。

在烟尘的综合回收当中，由于涉及的工艺流程比较复杂，很容易出现一些工艺上的问题，不仅不能实现二次资源的有效利用，而且还会对环境带来污染，因此本文在研究当中将通过对铜冶炼烟尘综合回收的工艺进行分析，进而更好的发现在铜冶炼烟尘综合回收当中存在的一些问题，结合烟尘回收工艺的要求，提出铜冶炼烟尘综合回收的有效建议，进而提升铜冶炼烟尘回收的效率和质量。

关键词：铜冶炼；烟尘综合回收；工艺浅析；建议铜作为一种稀有的自然资源，在开发之后也需要经过一定的处理才能够得到满足要求的铜，在当前的发展当中，铜已经被广泛地应用在各个领域当中，对于铜的需求也越来越大，也使得铜工业的发展得到了迅速的进步，但是在铜工业的生产当中，会产生一些烟尘及废气等物质，对环境带来的污染和伤害也是很大的。

在铜工业当中，铜冶炼是生产铜精矿的重要手段，随着时代的发展，铜冶炼的工艺技术也在不断地提升，通过烟尘回收工艺，使得铜冶炼也正在朝着绿色的方向发展。

目前在铜冶炼当中，也出台了《铜冶炼行业规范条例》，其中明确强调了铜冶炼的环保要求，要采用清洁能源来确保铜冶炼的环保达标。

在铜冶炼的烟尘当中具有十分重要的铅、铜、锌等价值元素，通过对烟尘的综合回收，也能够有效地实现对资源的二次利用，进而为铜工业的发展带来更大的经济效益与社会效益。

在铜冶炼烟尘的综合回收当中，通过对价值元素的回收，更好地提升资源的利用价值，还能够减少对生态环境带来的危害。

砷滤饼的铜砷分离工艺研究砷滤饼是含有高浓度砷的固体废料，主要通过铜矿矿石的提取过程产生。

砷是一种有害物质，对环境和人体健康造成严重危害，因此砷滤饼的处理和砷的分离成为一项重要的工艺研究。

铜矿矿石中的砷主要以砷酸盐的形式存在，而铜则以硫化铜的形式存在。

因此，砷滤饼的铜砷分离工艺的关键在于将砷酸盐与硫化铜分离开来。

常用的砷滤饼的铜砷分离工艺主要包括浸出、沉淀和萃取三个步骤。

浸出是将砷滤饼中的砷酸盐溶解出来的过程。

常用的浸出剂有氢氧化钠、氢氧化钾和硫酸等。

在浸出过程中，需要控制浸出剂的浓度和温度，以提高砷酸盐的溶解度和浸出效率。

沉淀是将砷酸盐与硫化铜进行分离的过程。

一般采用金属离子沉淀剂，如铁离子或钙离子，将砷酸盐转化为难溶性的砷酸铁或砷酸钙沉淀物。

通过控制沉淀剂的加入量和pH值，可以实现砷酸盐与硫化铜的有效分离。

萃取是将砷酸盐从砷酸铁或砷酸钙沉淀物中提取出来的过程。

常用的萃取剂有有机溶剂，如酮类、酯类和醚类等。

通过与砷酸盐形成络合物，然后用有机溶剂进行萃取，可以实现砷酸盐的分离和回收。

除了上述传统的工艺方法，近年来还出现了一些新型的砷滤饼的铜砷分离技术。

例如，利用离子交换树脂可以实现砷酸盐的选择性吸附和分离。

另外，利用化学法或生物法将砷酸盐还原成亚砷酸盐，然后再进行分离和回收。

砷滤饼的铜砷分离工艺研究是一项重要且具有挑战性的课题。

通过浸出、沉淀和萃取等步骤，可以实现砷酸盐与硫化铜的分离，从而达到对砷滤饼的处理和砷的回收利用的目的。

未来的研究还需要进一步改进工艺方法，提高分离效率和回收率，以及解决废水和废渣的处理问题，从而实现砷滤饼的资源化利用和环境友好型处理。

试论有色冶炼烟气骤冷收砷技术有色冶炼是指对有色金属矿石进行加工，从中提取出有色金属的工艺过程。

虽然有色冶炼在提供大量有色金属资源方面具有重要地位，但它也会产生大量污染物，其中之一就是烟气中的砷。

砷是一种有害物质，它在环境中具有累积性和毒性，对人体健康和环境都有潜在风险。

如何有效地收集和处理含砷烟气已成为有色冶炼行业亟需解决的问题。

目前，一种常用的砷收集技术是骤冷收砷技术。

该技术通过将烟气迅速冷却，使砷以颗粒的形式凝结并固化，然后通过不同的方法进行回收或处理。

这种技术相对简单且操作成本较低，因此在实际应用中广泛采用。

骤冷收砷技术的关键是如何控制烟气的冷却速度和温度梯度。

过快的冷却速度会导致烟气中的砷凝结不完全，从而难以回收；而过慢的冷却速度则会增加冷凝设备的体积和能耗。

寻找合适的冷却介质和优化冷却设备的结构是提高骤冷收砷技术效果的关键。

常用的冷却介质包括水，制冷剂和废热回收等。

水是一种常见且经济的冷却介质，但其冷却效果有限，需要大量的水资源和处理成本。

制冷剂具有较高的冷却效率，但成本较高且需要特殊的设备和操作。

废热回收则是一种相对环保和经济的方式，通过利用冶炼过程中产生的废热进行骤冷，既可以降低能耗，又可以减少环境污染。

除了冷却介质的选择外，骤冷设备的结构也对技术的效果产生重要影响。

常见的设备包括骤冷器和除尘器。

骤冷器可以将烟气迅速冷却，并通过特定的结构和设备，使砷以颗粒的形式凝结并固化。

除尘器则是用于去除烟气中的固体颗粒，在净化烟气的也可以回收其中的砷。

骤冷收砷技术也存在一些问题和挑战。

砷的收集和处理涉及到化学物质的使用和后续处理，需要注意环境和安全问题。

砷的凝结和固化需要适当的温度和时间，否则可能导致砷的再挥发和扩散。

砷的凝结和固化过程还与烟气中其他成分的影响有关，需要进行综合考虑和优化。

有色冶炼烟气骤冷收砷技术在砷污染治理中具有重要的应用价值。

随着技术的不断发展和完善，相信这项技术将在有色冶炼行业得到更广泛的应用，为保护环境和人体健康提供更好的保障。

探讨铜冶炼烟尘处理技术摘要：铜冶炼烟尘是铜火法冶炼中产出的典型危废，具有砷及有价金属含量高的特点，运输及处理过程中极易造成环境污染，对其就地资源化利用日益受到企业重视。

国内外针对铜烟尘处理开展了大量研究，大致分为火法和湿法两大类。

早期火法应用较多，目前以湿法为主。

根据反应介质的不同，湿法可分为硫酸、氯盐和碱性体系三种。

硫酸体系易与主工艺流程结合，应用最广，具有较强的竞争力。

由于各企业烟尘性质存在差别，处理工艺多样，小型企业多采用硫酸常压浸出—鼓风炉工艺，溶液中砷以砷酸铁等形式沉淀。

关键词：金属冶炼；烟尘处理；环保措施前言近年来，我国的铜冶炼行业进步迅猛，极大地带动了我国工业化的进步，为经济发展增添强大的动力。

不过，随之而来的是一些环保问题。

铜冶炼过程会排放大量的有害烟尘，包含诸多有害物质，严重地破坏了自然环境。

因此，探究铜冶炼过程中的烟尘处理技术对于环境保护具有重要的意义。

国内外针对烟尘处理进行了大量研究及生产实践，大致可分为火法和湿法两大类。

火法主要是将砷挥发进入烟尘，焙砂浸出回收铜等，早期工业应用较多，但砷回收率低，难以避免砷污染问题。

湿法可分为硫酸体系、氯盐体系和碱性体系几大类，近几年针对碱性浸出工艺进行了大量研究，但该工艺成本相对较高，砷以砷酸钠形式进入溶液，需进行转化回收。

由于硫酸体系处理技术成熟，易与主工艺流程结合，工业生产中多采用硫酸浸出工艺处理烟尘，铅渣经火法熔炼生产电铅，或送铅冶炼企业进行处理，高砷浸出液多采用二氧化硫还原生产三氧化二砷，低砷溶液多采用铁盐法沉淀砷酸铁。

国家及行业相关污染防治政策及法案的出台，使得企业对危险废物无害化处理高度重视，含砷物料的就地协同处理及砷的产品化是今后发展的重要方向。

1我国铜冶炼工业背景1.1 国内铜矿冶概况近几年来，我国铜工业在规模和装备水平上有了很大的发展，各大炼铜企业的设备、技术已达到国际先进水平，高污染的工艺、设备被淘汰、替代，自主开发了闪速熔炼工艺；还引进了方圆氧底吹熔炼多金属捕集工艺，经本土化改造后，能耗、炉龄、废气排放等方面与欧美同类冶炼方法相当。

2003年8月中国有色金属学会第五届学术年会论文集Aug.2003收稿日期：3－－重有色金属冶炼中砷的脱除与回收魏昶，姜琪，罗天骄，黄孟阳（昆明理工大学材料与冶金学院，云南昆明650093）摘要：介绍了铜、锡、铅、锌重有色金属冶炼过程中砷的分布和脱除情况。

铜冶炼的脱砷重点在铜电解液的净化，主要采用电解法和溶剂萃取法，而铜冶炼过程中火法脱砷研究较少。

锡精矿含砷0.5%~5.5%，一般在熔炼前进行焙烧脱砷，而冶炼过程中产生的高砷烟尘则采用电热回转窑焙烧法或湿法脱砷。

铅锌冶炼过程脱砷的研究集中在高铅砷转炉烟尘、铅阳极泥及次氧化锌的脱砷研究。

关键词：脱砷；重有色金属冶炼；高铅砷A r s eni c R e m ova l a nd Recover y i n H ea vy M et a l s Sm el t i ng Pr oces sW e i Chang,J i ang Q i ,L uo T i an-j i ao,H uang M e ng-yang(School of M at er i al s a nd M et al l ur gy,K unm i ng U ni ve r si t y of Sci ence and T echnol ogy,K unm i ng 650093)A bsr t act ：T he di st r i but i on and r em oval t e chnol ogy of A r seni c i n t he he avy m et al s such a s c opper ,t i n,l ea d and z i nc sm el t i ng pr oces ses ar e i nt r oduced.I n t he copper m e t al l ur gi cal pr ocess ,a r seni c i s dom i nant l y el i m i nat ed i n t he el e ct r ol yt e pur i f i cat i on by t he e l ect r ol ysi s and s ol ve nt ext r act i on pr ocess.Ther e ar e f ew r esul t s on t he a r se ni c r e m oval w i t h t he pyr o-pr ocess f or coppe r sm el t i ng.The cont ent of ar se ni c i n t he t i n concent r at e i s about 0.5%~5.5%,pr e-t r ea t m ent f or ar seni c r e m ova l by t he r oast i ng pr ocess i s adopt ed c om m onl y.H ow e ver t he hi gh-ar seni c dus t f r om t he sm el t i ng pr ocedur e i s deal t w i t h by t he e l ect r i c -heat i ng ki l n or hydr om et al l ur gi ca l pr ocess.T he a t t ent i on i s pai d on t he hi gh-ar se ni c l ea d conver t er dust ,l ead sl i m e a nd secondar y zi nc oxi de i n t he f i el d of l e ad a nd zi nc sm el t i ng.K ey W or ds :removal of Arsenic,heavy metals smelting,high-arsenic lead1C u 冶炼过程中砷的脱除砷在铜冶炼过程中是有害元素，而且分布极广，几乎所有冶炼中间产品都含有砷，就杂质元素对电铜质量的影响程度来看，影响最大的是A s ，Sb 和B i ，它们的析出电位与C u 相近，极易在电解过程中与C u 同时析出，造成电铜中杂质含量过高。

火法炼铜中砷的流向图1.火法炼铜过程中砷的走向垣曲冶炼厂铜冶炼砷流向图如下图所示：阴极铜（铜砷固溶体）图1 砷的流向图砷在黄铜矿中主要以毒砂（FeAsS2）或硫化砷（AS2S3）形态存在[1]。

FeAsS2在850～900℃焙烧时受热迅速分解As4，As4在氧化气氛下发生如下反应：As4+3O2=2As2O3（1-1）硫化砷在氧化气氛下发生如下反应：2As2S3+9O2=2As2O3+6SO2（1-2）砷在铜的造锍熔炼过程中，氧化砷会和炉内的部分氧化物发生如下反应：As2O3+2SO3=As2O5+2SO2（1-3）As2O3+2Fe2O3=2As2O5+2FeO（1-4）As2O3+2Fe3O4=2As2O5+2SO2（1-5）As2O5在火法炼铜过程中，部分可与金属氧化物Cu2O、CuO、ZnO、、PbO和CaO等结合成稳定的砷酸盐（Cu3(AsO4)Z、Pb3(AsO4)2）从而进入阳极铜中[2]；部分As2O5与Fe2O3生成FeAsO4进入炉渣；绝大多数中的As以三氧化砷的形态挥发进入烟气中，由于其可能使硫酸系统催化转换阶段的催化剂中毒，因此在进入硫酸转化阶段前对其进行回收。

砷的氧化物在烟气和阳极板中的分配系数与矿石成分、送氧速率以及炉温有关，因此控制好炉温对砷的脱除有着至关重要的作用。

2.铜电解精炼过程中砷的行为铜精矿经造锍熔炼—转炉吹炼—火法精炼后，As在阳极铜的形态主要以砷酸盐及砷锑铋混合物形式存在。

电解液中As含量与阳极板中砷含量、电解液成分和电解工艺条件有关。

铜电解精炼过程中，游离态的As主要以三价阳离子的形式进入电解液，进入电解液的As（℃）容易发生水解，反应方程式如下：As3++2H2O=HAsO2+3H+（1-3）As3++H2O=AsO++2H+（1-4）进入电解液中三价砷离子部分与Cu+离子生成Cu3As沉淀进入阳极泥中[3]。

以砷锑铋混合物形式存在的（Pb·Bi）2（As·Sb）4·O12随着阳极铜不断地溶解而逐渐显现与阳极表面，从而随着电解反应的继续进行，混合物中的大部分As被分解出来进入电解液中[4]。

试论有色冶炼烟气骤冷收砷技术有色冶炼是指在冶金工业中，通过对有色金属矿石进行提炼加工，生产出各种有色金属的工艺过程。

在有色冶炼过程中，燃烧烟气所含有的有害物质，如砷、硫、铅等，对环境和人体健康造成了极大的威胁。

如何有效地处理有色冶炼烟气中的有害物质，成为了工业界和环保部门关注的焦点之一。

砷是有色冶炼烟气中的一种常见有害物质，针对烟气中的砷的处理技术备受研究和讨论。

在有色冶炼过程中，由于硫化矿石燃烧产生的硫化气体中常含有大量的砷，而烟气骤冷技术是一种处理这种烟气的有效方法。

烟气骤冷技术通过将高温烟气快速降温，使其中的粉尘和烟雾凝结，将其中的有害物质隔离出来。

而烟气骤冷收砷技术则是在此基础上，将骤冷后的烟气中富含的砷尽可能地收集和回收利用的工艺技术。

以下将从烟气骤冷原理、烟气中砷的特点以及烟气骤冷收砷技术的应用展开论述。

一、烟气骤冷原理烟气骤冷技术是通过将高温烟气快速降温来实现烟气中有害物质的凝结和分离。

具体而言，烟气骤冷技术通常是通过在烟气管道中设置冷却器或喷淋装置，将冷却介质如水或空气与高温烟气进行充分接触，使烟气温度迅速下降，从而使其中的颗粒物和烟雾凝结聚集。

在此过程中，也伴随着有害物质的凝结和分离，将有害物质隔离出来。

二、烟气中砷的特点在有色冶炼的烟气中，砷是一种常见的有害物质。

砷尤其难以处理的原因在于其化学性质的复杂性和毒性的高度。

一般而言，烟气中的砷以氧化物的形式存在，这种形式的砷在常温下比较容易挥发，使得其在烟气骤冷过程中难以快速凝结。

砷的毒性也使得在处理烟气时不能简单地将其排放到大气中，必须对砷进行有效地收集和处理，以免对环境和人体造成危害。

三、烟气骤冷收砷技术的应用随着对环境保护和资源利用要求的不断提高，烟气骤冷收砷技术在有色冶炼过程中的应用也日益成为了研究的热点。

烟气骤冷收砷技术主要通过两个步骤来实现对烟气中砷的有效处理，即砷的收集和砷的资源化利用。

砷的收集过程通常是在烟气骤冷过程中将砷凝结和固定在一定的介质中，例如布袋除尘器、静电除尘器等设备中，以减少砷的排放。

世上无难事，只要肯攀登铜砷分离及硫化铜砷矿分离实践一、铜砷分离铜砷分离主要是解决铜矿物与毒砂的分离问题，可归纳如下：（一）高选择性捕收剂。

利用选择性捕收剂扩大两种矿物的分选十分重要。

如采用黄药与丁铵黑药组合、黄药与硫氮类混合、丁黄腈酯（OSN－43）、氨醇黄药、磷氨基苯酚在一定条件下对某一特定矿石都有较好的选择性。

辅助捕收剂如DPG 或8－hydroxyquinoline 与抑制剂一起加入磨机能提高分选效率和贵金属的回收率。

（二）石灰为主的组合抑制剂：石灰是一种常用的碱性pH 值调整剂，既可提高矿浆pH 值，同时还可以促进矿物表面溶解或氧化。

但石灰用量要仔细控制，若过量对硫化铜矿物也有一定抑制作用。

所以当单一石灰抑制效果不佳时，可配用其他抑制剂，如氰化钠、硫酸锌和SO2 等。

研究表明，由石灰－SO2－Zn（CN）2－络合物组合的组合药剂，对毒砂抑制最有效。

当原矿中含大量次生铜矿物时，毒砂被Cu2＋活化可浮性较高时，可采用石灰与硫化钠共用；此时S2－与Cu2＋生成难溶沉淀物，从而消除了Cu2＋的活化作用。

（三）氧化法：毒砂较易氧化，利用充气氧化（pH5.7～6.5）、长时间搅拌或加各种氧化剂可强烈抑制毒砂的可浮性。

常用的氧化剂有漂白粉、高锰酸钾、重铬酸钾和二氧化锰等，几种氧化剂作用的强弱顺序为：漂白粉＞高锰酸钾＞重铬酸钾＞二氧化锰。

提高矿浆温度，可加速氧化过程。

大量试验工作表明，在提高矿浆温度的情况下，部分硫化矿物受氧化强弱程度的顺序为：毒砂＞磁黄铁矿＞黄铜矿。

控制温度在40～50℃，可以强化对毒砂的抑制。

（四）硫氧酸等无机抑制剂：用硫氧酸或硫代硫酸盐抑制毒砂，试验结果表明，对毒砂的抑制顺序为：诺克斯药刘＞硫代硫酸钠＞亚硫酸钠。

（五）有机抑制剂：除无机抑制剂外，从环境保护考虑，人们对寻找研制新的廉价的有效有机抑制兴趣日益浓厚。

对毒砂的有机抑制剂包括糊。

2018年 4月上 世界有色金属11冶金冶炼M etallurgical smelting奥斯麦特炼铜工艺砷的行为、分配及控制措施吕高平，张复加（铜陵有色金昌冶炼厂，安徽　铜陵　２４４０００）摘 要：针对铜精矿含砷逐渐升高的趋势，金昌冶炼厂对奥斯麦特炼铜工艺生产过程中砷的行为和分配进行研究分析，为降低砷对生产和产品质量的影响，杜绝砷对环境造成危害，提出了奥斯麦特炼铜工艺生产中砷的控制措施。

关键词：砷；行为；分配；控制措施 中图分类号：ＴＦ８１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）０７－００１１－３Behavior, distribution and control measures of Ausmelt Copper smelting process of arsenicLV Gao-ping,ZHANG Fu-jia（Ｔｏｎｇｌｉｎｇ　ｃｏｌｏｕｒｅｄ　Ｊｉｎｃｈａｎｇ　ｓｍｅｌｔｅｒ，Ｔｏｎｇｌｉｎｇ　２４４０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract:　Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ａｒｓｅｎｉｃ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　ｃｏｐｐｅｒ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ，　ｔｈｅ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｒｓｅｎｉｃ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｏｓｍａｔｔ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎ　Ｊｉｎｃｈａｎｇ　ｓｍｅｌｔｅｒ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｒｓｅｎｉｃ　ｏｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅ　ｔｈｅ　ｈａｒｍ　ｏｆ　ａｒｓｅｎｉｃ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ａｒｓｅｎｉｃ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｓｍａｔｔ　ｃｏｐｐｅｒ　ｓｍｅｌｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Keywords: ａｒｓｅｎｉｃ；　ｂｅｈａｖｉｏｒ；　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ收稿时间：２０１８－０３作者简介：吕高平，男，生于１９６７年，汉族，安徽铜陵人，高级工程师，研究方向：有色金属冶炼生产技术管理。