從銅陽極泥中浸出銅、砷、碲試驗研究

劉永平，雷 剛

(江西銅業股份有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

銅陽極泥是銅電解精煉過程的中間產物，其中含有金、銀、鉑、鈀等貴金屬，也含有大量銅、砷、碲、鉍等[1-3]。因此，從銅陽極泥中綜合回收有價金屬受到廣泛關注。火法工藝處理銅陽極泥存在返渣多，金、銀貴金屬直收率低，存在砷、鉛煙塵危害等問題[2，4]。因此，銅陽極泥的處理多采用濕法工藝。

一般情況下，銅陽極泥濕法處理工藝均需要經過預處理脫除銅、砷等雜質后再提取貴金屬。預處理的難點是既要保證較高的雜質脫除率，又要盡量減少貴金屬損失[5-6]。在高氯鹽、高酸體系中浸出陽極泥，銅、銻、鉍可以得到較好脫除，但銀損失較大[7-8];在氯鹽體系中采用加壓酸浸工藝處理，銅、砷、鉍等雜質浸出效果較好，但銀、碲大量浸出，損失較大[9-10]；采用氧壓浸出工藝，銀、硒會有部分進入浸出液，不利于銀的集中回收[11]。

試驗采用濃酸浸銅砷—液堿浸砷碲工藝處理銅陽極泥，將銅、砷高效脫除，保證金銀全部富集在渣相中而不損失。在較高硫酸濃度下，利用濃硫酸的弱氧化性和酸效應，銅、砷被大量浸出到溶液中，而金、銀、硒、碲富集在渣相中；渣相用液堿浸出，砷被深度脫除，大部分碲得到有效浸出，金、銀進一步富集。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

銅陽極泥化學成分見表1。銅陽極泥中：銅以單質、Cu3(AsO4)2、Cu2O、Cu2Te等形式存在；砷主要以砷酸鹽形式存在；銀除以單質存在外，還與硒、碲結合；金以單質或與碲形成金屬間化合物存在[2，12-13]。

表1 銅陽極泥的典型化學成分 %

1.2 試驗流程與原理

從銅陽極泥中提取銅、砷工藝流程如圖1所示。

圖1 銅陽極泥銅、砷的提取工藝

將較高濃度硫酸溶液加入到銅陽極泥中，攪拌，利用濃硫酸的弱氧化性和酸效應浸出銅、砷等，部分碲轉型。過濾后，得到銅浸出液和浸出渣。銅浸出液送銅電解系統回收銅、砷。

濃酸浸出銅的反應如下[14-15]：

浸銅渣與氫氧化鈉溶液混合，控制反應溫度、反應時間，其中的砷、碲被轉入到溶液中，金、銀不浸出。過濾得到砷浸出液和砷浸出渣，砷浸出渣富含金、銀，可進一步提取，砷浸出液中含砷、碲。

堿浸砷、碲反應如下：

2 試驗結果與討論

2.1 陽極泥的硫酸浸出

2.1.1 硫酸質量濃度對浸出率的影響

按液固體積質量比1/1，將銅陽極泥加入反應釜內，再加入濃硫酸，控制硫酸質量濃度，反應溫度30 ℃條件下攪拌反應4 h。反應結束后，向漿液中加入清水稀釋2倍，過濾。硫酸質量濃度對浸出率的影響試驗結果見表2。

表2 硫酸質量濃度對浸出率的影響

由表2看出：隨硫酸質量濃度升高，銅、砷浸出率逐漸提高；硫酸質量濃度高于500 g/L，銀不浸出；硫酸質量濃度在600～950 g/L范圍內，碲不浸出；硒只在硫酸質量濃度1 100 g/L時有微量浸出；金只在硫酸質量濃度950 g/L時不浸出，其他質量濃度下均有不同程度浸出。為減少金、銀、硒、碲的分散損失，確定選擇硫酸質量濃度950 g/L為宜，此時銅浸出率68.14%、砷浸出率48.33%。

2.1.2 反應溫度對浸出率的影響

硫酸質量濃度950 g/L，液固體積質量比1/1， 攪拌反應4 h，反應溫度對浸出率的影響試驗結果見表3。

表3 反應溫度對浸出率的影響

由表3看出：隨溫度升高，銅、砷浸出率提高，但金、銀、硒、碲也逐漸被浸出，說明金、銀、硒、碲分散損失加大。反應溫度越高，硫酸揮發越嚴重，現場操作環境變差，綜合考慮，確定浸出在室溫(30 ℃)下進行即可。

2.1.3 反應時間對銅、砷浸出率的影響

硫酸質量濃度950 g/L，液固體積質量比1/1， 反應溫度30 ℃，攪拌，反應時間對銅、砷浸出率的影響試驗結果如圖2所示。

圖2 反應時間對銅、砷浸出率的影響

由圖2看出：隨反應時間延長，砷浸出率逐漸提高；浸出3 h后，銅浸出率不再提高，浸出4 h后，砷浸出率變化不大。綜合考慮，確定反應時間以4 h為宜。

2.1.4 液固體積質量比對銅、砷浸出率的影響

硫酸質量濃度950 g/L，溫度30 ℃，攪拌時間4 h，液固體積質量比對銅、砷浸出率的影響試驗結果如圖3所示。

圖3 液固體積質量比對銅、砷浸出率的影響

由圖3看出：隨液固體積質量比從0.85/1增大至1/1，銅、砷浸出率增大幅度較大；再繼續增大液固體積質量比，銅、砷浸出率不再變化。綜合考慮，確定液固體積質量比以1/1為宜。

2.2 酸浸渣的液堿浸出

2.2.1 堿質量濃度對砷、碲浸出率的影響

控制液固體積質量比4/1，反應溫度90 ℃，攪拌反應時間2.0 h，堿質量濃度對砷、碲浸出率的影響試驗結果如圖4所示。

圖4 堿質量濃度對砷、碲浸出率的影響

由圖4看出：隨堿質量濃度升高，砷、碲浸出率提高；堿質量濃度為升至60 g/L后，砷、碲浸出率變化不大。綜合考慮，確定堿質量濃度以70 g/L為宜，此時砷浸出率99.01%，碲浸出率64.87%。

2.2.2 液固質量體積比對砷、碲浸出率的影響

堿質量濃度70 g/L，反應溫度90 ℃，攪拌反應時間2.0 h，液固體積質量比對砷、碲浸出率的影響試驗結果如圖5所示。可以看出：隨液固質量體積比增大，砷浸出率提高幅度較大，碲浸出率變化不大。綜合考慮，確定液固質量體積比以4/1為宜。

圖5 液固質量體積比對砷、碲浸出率的影響

2.2.3 反應溫度對砷、碲浸出率的影響

控制液固體積質量比4/1，堿質量濃度70 g/L，攪拌反應時間2.0 h，反應溫度對砷、碲浸出率的影響試驗結果如圖6所示。

圖6 反應溫度對砷、碲浸出率的影響

由圖6看出：反應溫度對砷、碲浸出率影響顯著，隨溫度升高，砷、碲浸出率急劇提高。考慮到工業生產中，溫度過高會使能耗增大，同時易發生冒槽，所以，反應溫度選定以90 ℃為宜。

2.4 反應時間對砷、碲浸出率的影響

控制液固體積質量比4/1，堿質量濃度70 g/L，反應溫度90 ℃，攪拌反應時間對砷、碲浸出率的影響試驗結果如圖7所示。可以看出：隨反應進行，砷、碲浸出率都逐漸提高；反應2.0 h后，砷、碲浸出率都趨于穩定變化不大。綜合考慮，確定浸出時間以2.0 h為宜。

圖7 反應時間對砷、碲浸出率的影響

3 結論

采用濃酸浸銅砷—液堿浸砷碲工藝從銅陽極泥中提取銅、砷、碲是可行的。適宜條件下，銅浸出率68.14%，砷浸出率99.01%，碲浸出率64.87%，貴金屬基本不被浸出而富集于渣中。該方法簡單易操作，陽極泥預處理效果較好，對于從銅陽極泥中回收有價金屬有較好效果。