本发明公开一种铅阳极泥脱除砷的方法，属于火法冶金领域。
背景技术：
铅阳极泥主要来源于粗铅电解精炼中附着于阳极基体表面或沉淀于电解槽底或悬浮于电解液中的泥状物。由于铅阳极泥的组成较复杂，其中通常含有含有大量的锑、铅、铋、砷、银和少量金、铜等多种元素，且以多种物相形式存在。砷化物有剧毒，铅阳极泥中含砷量高达40%，大量铅阳极泥因此而得不到循环利用。铅阳极泥中贵金属的含量一般比开采的贵金属矿石要高很多，是提取贵金属au、ag及其他有价金属pb、sb、se、te等的重要原料。
铅阳极泥除含砷外，还富含金、银、铜、铅、锑等有价金属，如果将铅阳极泥直接返回冶炼厂熔炼，砷会不断富集，既影响主金属的纯度，也会对操作环境造成危害。目前，铅阳极泥主要处理工艺包括火法处理工艺、湿法处理工艺、湿法-火法联合工艺。火法处理工艺主要流程包括还原熔炼、氧化精炼、电解分离提取贵金属，火法处理工艺对原料适应性强，操作简便，但存在砷、锑不好回收，污染环境，生产周期长，金、银直收率低等缺点。湿法处理工艺通常是在水溶液中浸出铅阳极泥中的as、cu、bi、sb等金属，然后在浸出渣中分离铅并回收金、银等贵金属，生产周期短，贵金属及伴生金属回收率高，但同时会产生大量含砷废水，工序复杂。湿法-火法联合工艺首先采用湿法工艺除去阳极泥中as、cu、bi等碱金属，得到富含金、银等贵金属的浸出渣；浸出渣采用火法处理生成金银合金板，进一步电解回收金、银等贵金属。湿法-火法联合工艺同时具备了湿法工艺和火法工艺的优点，同时存在试剂消耗量大、投资成本和设备维护费用高等缺点。发明专利（cn105296764a）提出了一种从铅阳极泥中同时预脱除砷和锑的的方法，该方法在400~600℃下焙烧铅阳极泥，焙烧过程中不断鼓入空气，使铅阳极泥中的砷和锑被氧化，以三氧化二砷和三氧化二锑的形式挥发脱除。该方法流程简单，铅阳极泥中约90%的砷锑集中在烟尘中，有利于铅阳极泥的后期处理，但存在砷的过度氧化现象，容易生成难挥发的五氧化二砷，影响脱砷效果。发明专利（cn1403603a）提出了一种高砷铅阳极泥脱砷方法，该方法利用单质砷在一定温度下与水蒸气反应生成易挥发的as2o3，通过向回转窑内通入水蒸气，在400~750℃温度下焙烧，铅阳极泥中的大部分砷以三氧化二砷形式进入烟尘中，有价金属pb、sb留在焙砂中。该方法脱砷效果好，最高能达到90%左右，生产成本低，但会产生大量的含砷废水。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种铅阳极泥脱除砷的方法，具体包括以下步骤：将铅阳极泥原料烘干后置于管式电阻炉中，抽真空，待炉内压强在1~10000pa时，控制电阻炉以15~25℃/min的升温速率加热铅阳极泥至500~800℃，保温2~5h，控制冷凝区温度100~450℃，铅阳极泥中的砷以三氧化二砷和单质砷的形式挥发，在冷凝端收集，冷凝物物相主要为砷氧化物。
优选的，本发明步骤（1）中铅阳极泥中含砷≥30%，砷在铅阳极泥中主要以砷氧化物、单质砷形式存在。
优选的，本发明步骤（1）中烘干条件为：100～150℃下烘干5~24h。
进一步的，在铅阳极泥原料的上方5~10cm处放置一层碳质还原剂，碳层温度为600~1000℃，挥发物穿过碳层被还原，在冷凝端收集，冷凝物物相主要为砷。
本发明的有益效果：
本发明利用铅阳极泥中各金属化合物的饱和蒸气压差异实现易挥发元素as和其他元素的分离，达到脱除砷并高效回收ag、pb、cu等有价金属的效果；脱砷效果好、流程简单，在真空密闭环境下作业，避免了有毒挥发物对周围环境的危害；经处理后的铅阳极泥富含铜、铅、锑等有价金属以及金、银等贵金属，利于后期金属的综合回收。
附图说明
图1为本发明铅阳极泥脱除砷的方法的工艺流程图。
图2为本发明实施例1冷凝物的xrd谱。
图3为本发明实施例3冷凝物的xrd谱。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
本发明实施例中铅阳极泥成分：砷40.31%、锑22.94%、铅11.72%、银7.13%、铜2.55%、碳1.25%、硅0.25%、锡0.27%、硫0.78%。
实施例1
取200g铅阳极泥放入电热鼓风干燥箱中，在105℃下干燥5h，失重25.05%；取30g干燥后的铅阳极泥研磨均匀，放入坩埚，装入管式电阻炉中；抽真空，待炉内压强稳定在5pa时，控制电阻炉以17℃/min的升温速率加热到600℃，保温3h，保温过程中反应器内压强在1~500pa范围内波动；反应结束收集坩埚中残余物和冷凝物，得到残余物含砷3.83%，脱砷率为98.04%，冷凝物为三氧化二砷（如图2所示），银、铜直收率>99%，锑的直收率为55.66%，铅直收率为98.22%。
实施例2
取500g铅阳极泥放入电热鼓风干燥箱中，在120℃下干燥20h，失重28.18%；取30g干燥后的铅阳极泥研磨均匀，放入坩埚，装入管式电阻炉中；抽真空，待炉内压强稳定在10000pa时，控制电阻炉以22℃/min升温至800℃，保温2h，保温过程中反应器内压强在1~500pa范围内波动；反应结束后收集残余物和冷凝物，得到残余物含砷8.16%，脱砷率为91.81%，冷凝物主要物相为三氧化二砷，铜、银的直收率>99%，锑的直收率为62.75%、铅的直收率为91.21%。
实施例3
将500g铅阳极泥放入电热鼓风干燥箱中，在150℃下干燥10h，失重27.43%；取30g干燥后的铅阳极泥研磨均匀，放入坩埚，坩埚上部8cm处放置木碳层，装入管式电阻炉中；抽真空，待炉内压强稳定在100pa时，控制电阻炉以18℃/min升温至700℃，保温4h，保温过程中反应器内压强在1~500pa范围内波动；反应结束后收集残余物和冷凝物，得到残余物含砷8.52%，脱砷率为92.80%，冷凝物主要为单质砷（如图3所示），铜、银的直收率>99%，锑的直收率为57.86%、铅的直收率为93.35%。
技术特征：
技术总结
本发明公开一种从铅阳极泥中脱除砷的方法，属于火法冶金技术领域。首先将铅阳极泥烘干脱水，在真空条件下焙烧处理铅阳极泥，使铅阳极泥中的砷氧化物以及单质砷在高温下挥发，达到脱砷的目的；还可以通过在铅阳极泥原料上部添加碳层，把挥发的剧毒砷氧化物还原成低毒的单质砷。该方法流程简单，脱砷效果显著，仅通过一步真空挥发就能够把铅阳极泥中的砷脱除90%以上，其他有价金属Ag、Cu的直收率>99%，Pb的直收率>95%；该方法投资成本低，经济效益高，有非常好的工业化前景。
技术研发人员：徐宝强;史腾腾;杨斌;蒋文龙;杨佳;刘大春;李一夫;戴永年;李家辉;赵晋阳;郁青春;田阳;王飞;曲涛;熊恒;孔令鑫
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2019.03.01
技术公布日：2019.05.21
声明：
“铅阳极泥脱除砷的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：昆明理工大学
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2024年12月27日 ~ 29日 
