銻堿渣中砷、銻分離工藝研究

曲曉峰，趙祝鵬，張善輝，崔家友，侯紹彬，姜學利

（山東恒邦冶煉股份有限公司，山東 煙臺 264109）

三氧化二銻俗稱銻白，是一種重要的無機氧化物[1]。作為阻燃劑，其廣泛應用于塑料、橡膠、紡織、化纖、顏料、油漆、電子等行業，也用作化工行業的催化劑和生產原料，還是優良的無機白色顏料。恒邦冶煉廠以高銻高砷煙灰為原料，先在轉爐進行還原熔煉產出砷銻合金，然后進行銻的精煉。在銻精煉中，通常采用加堿即堿性精煉方法對粗銻進行精煉除砷，產生大量的銻堿渣[2]。目前有關銻堿渣處理的報道很少，其處理工藝主要為堆存、火法、濕法等[3-7]。

南昌航空大學環境與化學工程學院研究了銻堿渣中的銻和砷的分離及過程動力學，以提高銻資源的利用率[8]。本廠傳統的處理方法為返爐進行二次處理，但存在砷含量高、銻含量低的問題，影響后期銻品位及處理量。本文研究如何分離銻堿渣中的砷，為銻生產提供良好的原料，降低銻生產過程成本。

1 試驗部分

1.1 原料

恒邦冶煉廠銻精煉過程銻堿渣砷、銻元素含量如表1所示。

1.2 返爐熔煉

傳統銻堿渣的處理方法是將其投轉爐進行二次熔煉，得到的砷銻合金再繼續進行銻的精煉除砷。這種方法雖然解決了銻堿渣堆存的問題，但返爐熔煉存在不足。銻堿渣的反復熔煉沒有實現砷的單獨開路，并且造成生產成本升高。因此，需對銻堿渣進行脫砷才能進行返爐熔煉。

1.3 銻堿渣水洗脫砷

由于銻堿渣中的砷以砷酸鈉的形式存在，溶于水，而銻化物不溶于水，人們據此可以實現砷、銻的分離。試驗期間，將一定量的銻堿渣研磨破碎，加一定量的水，在一定溫度下以一定速率攪拌一定時間，過濾，考察液固比、溫度、攪拌速率以及浸出時間對砷浸出效果的影響。

2 結果與討論

2.1 液固比對砷浸出的影響

取銻堿渣200 g，水洗溫度80℃，攪拌速度250 r/min，攪拌60 min，試驗不同的液固比，反應結束過濾，濾渣制樣檢測，結果如圖1所示。

圖1 液固比對銻堿渣中砷浸出率的影響

從圖1可知，砷的浸出率和銻的富集率隨著液固比的增大而升高，當液固比為5:1 時兩者都達到最大值，繼續增大液固比，兩者都沒有明顯變化，考慮到實際生產，液固比選為5:1。

2.2 浸出溫度對銻堿渣中砷浸出率的影響

取銻堿渣200 g，按不同的溫度梯度，液固比為5:1，攪拌速率250 r/min，攪拌60 min，反應結束過濾，濾渣制樣檢測，結果如圖2所示。

從圖2可知，砷的浸出率和銻的富集率隨溫度的上升而增大，當溫度為80℃時，兩者都達到最大值，繼續增大溫度，兩者都沒有明顯變化，考慮到實際生產，浸出溫度選擇80℃。

圖2 溫度對銻堿渣中砷浸出的影響

2.3 攪拌速率對銻堿渣中砷的浸出率的影響

取銻堿渣200 g，按不同的攪拌速率梯度，液固比5:1，浸出溫度80℃，攪拌60 min，反應結束過濾，濾渣制樣檢測，結果如圖3所示。

圖3 攪拌速率對銻堿渣中砷浸出的影響

從圖3可知，增大攪拌速率也會增大砷的浸出率和銻的富集率。當攪拌速率為250 r/min 時，兩者達到最大值，繼續增大攪拌速率，兩者都沒有明顯變化，因此攪拌速率選取250 r/min。

2.4 浸出時間對銻堿渣中砷的浸出率的影響

取銻堿渣200 g，按不同的浸出時間梯度，液固比5:1，水洗溫度80℃，攪拌速率250 r/min，反應結束過濾，濾渣制樣檢測，結果如圖4所示。

從圖4可知，在一定范圍內延長浸出時間會提高砷的浸出率和銻的富集率，當浸出時間為60 min時，浸出效果最好，繼續延長浸出時間，浸出效果趨于穩定，浸出時間選擇60 min。

圖4 浸出時間對銻堿渣中砷浸出的影響

3 擴大試驗

根據上述條件試驗結果，進行擴大試驗驗證。球磨銻堿渣1 000 kg，球磨漿化用水與后期反應釜補水控制在5 000 L，設置減速機攪拌速率250 r/min，升溫至80℃，浸出60 min。得到水洗渣的重量為230 kg，水洗渣中砷含量為2.32 kg，砷的浸出率達到98.99%。通過擴大試驗驗證，推薦工藝流程如圖5所示。

圖5 推薦工藝流程

水洗渣可直接投轉爐進行銻的精煉，濾液用石灰將砷轉化為砷酸鈣沉淀，轉化渣可直接進入備料車間進行砷的回收，而轉化液可反復用于銻堿渣的水洗，既經濟又環保。

4 結論

銻堿渣經過清水洗滌可有效實現銻堿渣中的砷、銻分離，同時能起到富集銻的效果，水洗渣可作為良好的銻精煉原料。通過石灰轉化濾液的方法，人們可以充分對其中的砷進行回收，以保護環境，同時轉化液反復用于銻堿渣水洗，節約了水資源。