在有色金属火法冶炼过程中,精矿中的砷大部分被挥发进入烟气形成粒度微细、价态和成分复杂的高砷烟尘。高砷烟尘中除砷之外还含有大量的铅、锌、锑、锡和铟等有价金属,具有较高的经济价值。本书针对脆硫铅锑矿火法冶炼过程中产出的高砷烟尘的性质和特点,开展高砷烟尘湿法冶金处理理论和工艺研究,综合回收高砷烟尘中的砷、锑、铅和铟等有价金属元素,为高砷烟尘的高效清洁处理提供理论和技术支持。
砷在自然界的分布很广,其丰度位于所有元素的第20位,且大多与有色金属矿物共生或者伴生在一起,目前已经查明的含砷矿物达300多种。随着有色金属矿石的大量开采和冶炼,大量的砷从地壳中进入人类环境中。
在有色金属冶炼过程中,精矿中的砷大部分挥发进入烟气,在高温炉气中与铅、锑、锌等元素碰撞吸附而生成砷酸盐或亚砷酸盐,形成粒度微细、价态和成分复杂的高砷烟尘,最后在收尘系统被收集。高砷烟尘中除砷之外还含有大量的铅、锌、锑、锡和铟等有价金属,具有较高的经济价值。由于高砷烟尘的成分复杂且砷含量较高,随着现有环保要求越来越严格,对其进行安全处理并回收有价金属变得越来越困难,国内大多数冶炼厂都对高砷烟尘采取堆存方式暂缓处理。高砷烟尘在堆场存放时,雨水冲刷、溶浸、微生物作用等会促使砷渣溶解于水中,容易造成二次污染。砷污染对生态造成严重破坏,对环境造成严重污染,对人类健康构成严重危害,开展高砷烟尘的综合处理成为资源综合利用领域的研究热点。
作者及研究团队一直致力于有色金属复杂资源综合回收利用教学、科研和产业实践工作,对含砷二次资源循环利用有着深刻的认识和深切的体会。近年来,研究团队在高砷烟尘中有价金属提取方面开展了系列研究工作,主要是针对脆硫铅锑矿火法冶炼过程中产生的高砷烟尘开发适应性技术,以实现砷及锑、铟等有价金属的高效选择性提取和铅、锡资源的综合回收。为了总结经验,促进交流,作者将在高砷烟尘处理方面的最新研究成果归纳整理成书。本书共分七章,简要介绍了砷、锑、铟的性质与用途以及含砷物料、含锑物料、含铟物料的处理工艺,详细论述了选择性浸出脱砷、浸出液中砷的回收和浸出渣综合回收锑铟的基础理论及实验研究结果。本书力求理论与工艺相结合,对高砷烟尘处理的基本原理进行了系统介绍,同时重点突出了实验设计和工艺研究。
本书是作者及研究团队集体研究成果的总结。研究团队成员李栋老师、石靖、张磊和张镇等研究生协助开展了大量研究工作,为相关实验开展和研究成果报告成稿作出了重要贡献;广西科技攻关计划和湖南省环保科技专项为本书研究提供了资助,在此一并表示感谢。由于作者水平所限,书中不妥之处,敬请广大读者批评指正。
郭学益,湖南长沙人,工学博士,中南大学教授、博士生导师,教育部“长江学者”特聘教授,国务院政府特殊津贴获得者,国家“百千万人才工程”入选者。现任中国有色金属学会重金属学术委员会理事,中国材料研究学会环境材料分会副理事长。研究方向为有色金属复杂资源高效提取、有色金属资源循环利用及环境材料制备。先后主持完成包括国家及省部级科技计划项目、国家自然科学基金面上/重点项目、企业横向合作等数十项课题研究,在有色金属复杂资源处理、二次资源循环利用及先进电池材料、环境材料等方面拥有系列原创性成果。已出版专译著4部,获国家科技进步奖2项、省部级科技进步奖9项,获湖南十大杰出青年科技创新奖和教育部新世纪优秀人才支持计划。
田庆华,四川宜宾人,工学博士,中南大学副教授、硕士生导师。主要研究方向为难处理有色金属资源高效分离与提取、有色金属再生资源循环利用。主持国家自然科学基金、国家国际科技合作专项等科研课题16项:获国家科技进步奖1项、省部级科技进步奖5项。入选“湖湘青年英才”、“湖湘青年科技创新人才”、湖南省高校青年骨干教师、中南大学“升华育英人才”等人才工程。
易宇,湖南岳阳人,工学博士。主要研究方向为有色金属复杂资源高效提取和二次资源循环利用,在高砷烟尘中有价金属提取、废旧印刷电路板综合利用及镍钴精细粉体制备等领域开展了系列研究工作。作为主要人员参与了国家自然科学基金重点/面上项目、广西省科技计划重大专项以及多项企业横向项目研究。获省部级科技进步奖1项,发表高水平学术论文10余篇,申请专利5项。
1概述
1.1 砷、锑、铟的性质与用途
1.2 含砷物料处理现状
1.3 含锑物料处理现状
1.4 含铟物料处理现状
1.5 研究背景及主要研究内容
2 实验原料及方法
2.1 实验原料
2.2 实验试剂与实验设备
2.3 实验过程
2.4 分析与检测
3 湿法处理高砷烟尘的热力学研究
3.1 引言
3.2 湿法浸出过程热力学研究基础
3.3 高砷烟尘中砷的浸出
3.4 浸出渣中锑和铟的回收
4 高砷烟尘选择性浸出脱砷研究
4.1 引言
4.2 高砷烟尘氢氧化钠浸出工艺研究
4.3高砷烟尘氢氧化钠-硫黄浸出正交实验研究
4.4 高砷烟尘氢氧化钠-硫黄浸出工艺研究
4.5 高砷烟尘氢氧化钠-硫黄浸出过程优化实验研究
4.6 高砷烟尘氢氧化钠-硫黄浸出动力学研究
4.7 高砷烟尘循环浸出实验研究
5 碱浸液中砷的回收研究
5.1 引言
5.2 碱浸液中砷酸钠结晶工艺研究
5.3 石灰沉淀脱钠-硫酸溶解-亚硫酸还原制备三氧化二砷的研究
5.4 SO2直接还原法制备三氧化二砷的研究
6 碱浸渣综合回收研究
6.1 引言
6.2 碱浸渣硫化钠浸出实验研究
6.3 锑浸出液空气氧化研究
6.4碱浸渣硫化钠浸出动力学研究
6.5硫化钠浸出渣中铟的回收探索
7 研究成果与展望
7.1 研究成果
7.2 展望
参考文献