黃渣

鼓風爐冶煉粗鉛過程中，除產出粗鉛及爐渣外，還產出冰銅和黃渣，黃渣是銅鎳鈷砷化物的熔合體，也稱為砷冰銅。主要成分為鐵的砷（銻）化物，常混有一定量的銅和鉛的砷（銻）化物。

原料中的鎳、鈷及貴金屬也進入黃渣。黃渣的熔點隨組成而異，一般在1050～1100℃之間。

基本介紹

• 中文名：黃渣
• 外文名：speise
• 主要成分：鐵的砷（銻）化物
• 又稱：砷冰銅
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：冶金工程

黃渣簡介

金屬砷化物及銻化物的熔體，亦稱砷冰銅。主要成分為鐵的砷(銻)化物，常混有一定量的銅和鉛的砷(銻)化物。黃渣是鉛鼓風爐熔煉過程中原料含砷（銻）較高時的產物。原料中的鎳、鈷及貴金屬也進入黃渣。黃渣的熔點隨組成而異，一般在1050～1100℃之間。比重約為7，較鋶大。溫度較高時,黃渣與鋶有一定的互溶度,只有在前床澄清時才能形成互相飽和的兩層。黃渣的產量決定於爐料中砷（銻）含量及鼓風爐的還原氣氛。還原氣氛弱時，砷(銻)形成 （ ）而揮發，不形成黃渣。黃渣在爐缸中易形成爐結，導致操作困難。可對原料進行預處理，將砷（銻）去除到一定程度。

含砷廢渣

含砷廢渣是重要的二次資源，隨著冶金和化工等工業發展以及金礦的開發，砷伴隨著主要元素被開發出來,在礦石的前處理，如選礦過程中，大部分砷元素殘留在尾礦中，約20%進入冶煉廠或化工廠。進廠後，一是回收砷的產品，約有90%是來自其它冶煉過程中的副產品。這部分砷約占砷量的20%。二是堆放，而靠“固砷法”處理後的含砷渣堆積量也超過20萬噸。三是隨冶煉廢氣、廢水排放約占25~30%。在火法冶煉生產中，砷主要以三氧化二砷形態揮發進人煙塵中。在濕法冶煉或化工生產中，砷進人溶液或殘留在尾料中,也有當精礦中砷含量較高時，採用浮選或其它處理方法將砷富集、提取作為副產品回收。對於含砷廢水、廢氣,須經除砷處理達標排放,砷以含砷廢渣形態從廢氣、廢水中分離。其中冶煉廢水中的砷量相當大，就我國而言，由於貴溪、銅陵、大冶、株冶、葫蘆島、白銀等冶煉廠擴大投產，每年廢水中排出的砷將超過3萬噸。由此可見,一方面每年的含砷廢渣量相當巨大,不管採用何種“固砷法”處理，由於長期堆存,廢渣中砷會有不同程度的溶出,進入土壤或地表水、地下水源,對環境造成污染。另一方面，由於可開採的原生砷資源在總體上較少，以及砷產品在許多領域的重要用途，含砷廢渣可以作為重要的二次資源加以利用，變害為利。

純鹼氧化脫砷工藝

簡介

砷冰銅綜合利用重點是脫砷工藝條件的研究。有人試圖採用常規酸浸、鹼浸，高溫造渣方法脫除砷，效果很不理想。採用高溫氧化升華除砷，脫砷效果不錯，但嚴重污染環境。砷化礦的浸取工藝主要有三種，1）原料中Fe/As比恰當時，高溫高壓酸性浸出；2）高溫高壓鹼性浸出；3）高溫高壓氨浸。高溫高壓工藝，所需設備龐大，投資高，中小企業難以企及。根據砷化物是還原性物料，砷的氧化物是酸性氧化物的特性，因此鹼浸是可行的，反應速度慢主要是動力學因素，故可加入純鹼焙燒，採用水浸除砷的工藝流程。

砷冰銅脫砷流程示意圖

影響因素

砷冰銅加入純鹼氧化焙燒反應，是複雜的氣-固多相反應。因此，砷冰銅顆粒越小，比表面積越大，氧的吸附量越大，反應徹底，砷的浸取率和脫除率高。顆粒達到0.1mm後，砷的浸取率相近，反應已不再受動力學因素控制，且砷的脫除率已較高，考慮生產的實際情況，實驗原料破碎至小於0.1mm。

焙燒溫度的影響如圖所示，試驗條件：焙燒時間2.5h，純鹼：砷冰銅=0.66。由圖可見，隨著溫度升高，金屬渣中砷逐步降低，砷的脫除率隨之提高，但溫度達 850攝氏度時，焙料有熔化現象。當溫度高於800攝氏度後，溫升高，脫砷率提高緩慢，故考慮能耗等問題，選800攝氏度為最佳焙燒溫度。

溫度與砷脫除率關係曲線

純鹼用量的影響見圖 ，試驗條件：焙燒溫度800攝氏度，焙燒時間2.5h。由圖可見，脫砷率隨純鹼用量的增加而提高，當純鹼：砷冰銅大於0.66時，脫砷率的增長速度變得緩慢。按反應化學方程式算，該值選為0.66，純鹼的理論消耗量為0.6265kg/kg砷冰銅，實驗用量是理論用量的1.055倍。

純鹼用量的影響

熱濃硫酸浸出脫砷實驗研究

實驗設備

實驗主要設備:JJ-1型大功率電動攪拌器，XMTD數顯溫控儀(最高溫度3000C)，SHB-III A型循環水式多用真空泵，GZX-9140MBE數顯鼓風乾燥箱，砂型增禍(G3漏斗)，孔徑16-30d/um，1000ml抽濾瓶，漏斗，1000ml玻璃燒杯，電爐。

分析用主要設備：Shimadzu AA6300型火焰原子吸收分光光度計，AdventureAR1140型分析電子天平。

實驗步驟

（1）取砷冰銅，按所要求的液固比將硫酸液加入1000ml玻璃燒杯中，置於風櫥裝好攪拌，控溫裝置，加熱。

（2）將砷冰銅加入，這個階段是整個試驗需要注意的時候，由於砷冰銅和熱濃硫酸反應相當劇烈，而且會生成大量氣泡，所以要在溫度90℃開始，進行少量多次的加入原料。

（3）當達到規定的實驗時間時，就要進行熱過濾，由於冷硫酸的粘度較高，而且不符合實驗的溫度要求，在實驗室階段保溫設備欠缺的條件下，過濾也只能邊過濾邊加熱方法，同時過濾器即漏斗必須要求吹乾，防止熱濃硫酸的飛濺。過濾結束後，將硫酸母液冷卻至室溫，過濾，取出三氧化二砷。將三氧化二砷水洗精製。

（4）浸出渣加水攪拌水溶，過濾。

（5）水洗液進入銅萃取劑進行銅萃取，得到五水硫酸銅結晶，之後進行硫酸銅精製工藝。