含铜砷渣制备砷酸铜工艺研究

论文摘要

金川公司铜盐厂《硫酸铜生产工艺改进》项目中存在的不足之处有:1.工艺中除钙、砷时,先加入双氧水将硫酸铜反萃液中的Fe（Ⅱ）、As（Ⅲ）氧化为Fe（Ⅲ）、As（Ⅴ）,再加入18%Na2CO3溶液调节pH值至4,搅拌、过滤得到浅绿色沉淀,由此而造成一部分铜的损失,使工艺中总铜的回收率偏低。2.工艺中过滤得到的废渣之中含有铜、砷、铁、钙等有价元素,且砷属于高毒性元素,若不对此废渣加以处理或回收利用其中的有价元素,将造成环境污染及经济损失。针对《硫酸铜生产工艺改进》项目中存在的问题,本文以解决以上两点为目的,研究和设计了一种采用湿法生产砷酸铜的工艺流程方案,具体内容如下:1.浸取操作以硫酸溶液作为浸取液通过浸取将砷渣中的铜、砷、铁、钙等金属元素溶入浸出液中,以便进行分离操作。实验中考察了浸取液的酸浓度、浸取液用量、浸取时间、搅拌速度等工艺条件对砷渣浸出率的影响,确定了最佳浸取条件。在最佳浸取工艺条件下,砷渣的浸出率为99.8%,铜、砷、铁、钙的浸出率分别为:99.97%、99.13%、99.89%、99.99%,浸出液的pH为0.5,具有浸出率较高的特点。2.萃取操作以P204为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,萃取除去浸出液中的铁,考察了P204的皂化率、P204在有机相中的浓度、萃取相比、萃取平衡时间、搅拌速度等工艺条件对浸出液中铁的萃取率的影响。实验表明,在最佳工艺条件下,经过三级萃取后,铁的萃取率为99.972%,萃余液中的铁含量下降到5.8mg/L以下,而P204对于铜、砷的萃取率分别为0.049%、0.000%,P204对于铜的萃取率在pH较小时很小,几乎可以忽略不计,而砷则不被萃取,能够很好的实现铁与铜、砷的分离。同时也研究了P204有机相萃取剂回收工艺的可行性,确定了相关工艺条件。实验表明,以7mol/L盐酸洗涤P204有机负载,得到的P204有机相经氢氧化钠溶液洗涤、皂化之后直接用于浸取液中铁的萃取;然后再用TBP萃取盐酸中的铁,回收盐酸,最后用水洗涤TBP,回收TBP,达到了综合利用的目的。3.砷酸铜的制备浸出液经萃取后的溶液中砷含量偏低,以亚砷酸钠为砷源补充砷,使m（Cu）/m（As）=1,而后用双氧水将砷（Ⅲ）氧化为砷（Ⅴ）,再用氢氧化钠溶液调节pH,沉淀得砷酸铜。实验中考察了双氧水用量、Cu/As比、反应温度、沉淀砷酸铜pH、洗涤方式对砷酸铜产品质量的影响,确定了最佳工艺条件。实验表明,在最佳工艺条件下,得到的砷酸铜产品中铜、砷、铁、钙的含量分别为30.65%、30.56%、0.006%、0.027%,达到新西兰国家标准,铜、砷的沉淀率分别为99.64%、99.95%。在整个工艺过程中铜、砷的回收率为99.56%、99.09%,对铜、砷都有很高的回收率。本工艺既解决了砷对环境带来的污染问题,又实现了含铜、砷废渣的综合利用,达到了变废为宝的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 砷酸铜产品性质及用途
• 1.2 砷酸铜产品标准
• 1.3 研究背景
• 1.4 研究目的及方法
• 1.5 研究意义
• 第二章 文献综述
• 2.1 含砷木材防腐剂
• 2.1.1 含砷防腐剂的种类及组成
• 2.1.2 含砷木材防腐剂的性能及特点
• 2.1.3 含砷木材防腐剂的发展趋势
• 2.2 砷污染
• 2.2.1 砷的基本性质
• 2.2.2 含砷废渣来源及治理
• 2.2.3 含砷废渣的综合利用
• 2.3 铁的溶剂萃取
• 2.4 砷酸铜制备相关工艺
• 第三章 主要金属离子的分析检测
• 3.1 铁含量的测定
• 3.1.1 方法概要
• 3.1.2 试剂和材料
• 3.1.3 仪器及设备
• 3.1.4 分析步骤
• 3.1.4.1 标准曲线的绘制
• 3.1.4.2 测定
• 3.1.5 分析结果的表达
• 3.2 铜离子含量的测定
• 3.2.1 方法概要
• 3.2.2 试剂和材料
• 3.2.3 仪器与设备
• 3.2.4 分析步骤
• 3.2.4.1 标准曲线的建立
• 3.2.4.2 测定
• 3.2.5 分析结果表达
• 3.3 砷含量的测定
• 3.3.1 方法概要
• 3.3.2 试剂及材料
• 3.3.3 仪器及设备
• 3.3.4 分析步骤
• 3.3.4.1 标准曲线的建立
• 3.3.4.2 测定
• 3.3.5 分析结果表达
• 3.4 钙含量的测定
• 3.4.1 方法概要
• 3.4.2 试剂和材料
• 3.4.3 仪器和设备
• 3.4.4 分析步骤
• 3.4.5 分析结果表达
• 第四章 砷酸铜制备工艺的选择
• 4.1 浸取
• 4.2 浸出液除铁
• 4.2.1 浸出液除铁的必要性
• 4.2.2 除铁方式的选择
• 4.2.3 萃取剂的选择
• 3+和Cu²⁺理论基础'>4.2.4 P204萃取分离浸出液中Fe³⁺和Cu²⁺理论基础
• 3+的机理'>4.2.5 硫酸体系中P204萃取Fe³⁺的机理
• 4.2.6 P204的稀释
• 4.2.7 P204的皂化
• 4.3 P204有机负载相铁反萃剂的选择
• 4.4 浓盐酸溶液中铁的处理方法选择
• 4.5 盐酸溶液中萃取铁的萃取剂的选择
• 4.6 砷酸铜制备
• 第五章 实验部分
• 5.1 实验药品及仪器设备
• 5.1.1 实验药品
• 5.1.2 实验仪器及设备
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 浸取
• 5.2.2 P204萃取除铁
• 5.2.2.1 P204有机萃取剂的配制与皂化
• 5.2.2.2 P204萃取剂萃取除铁
• 5.3 砷酸铜的制备
• 5.4 盐酸反萃P204负载有机相回收P204
• 5.5 TBP反萃盐酸溶液中的铁回收盐酸
• 5.6 水反萃TBP中的铁回收TBP
• 第六章 结果与讨论
• 6.1 浸取
• 6.2 P204萃取除铁
• 6.2.1 萃取温度
• 6.2.2 P204皂化率对铁的萃取率的影响
• 6.2.3 P204在磺化煤油中的浓度对铁的萃取率的影响
• 6.2.4 萃取过程中有机相和水相相比对铁离子萃取率的影响
• 6.2.5 萃取平衡时间对萃取效果影响
• 6.2.6 搅拌速度对铁萃取效果的影响
• 6.2.7 浸出液萃取除铁最佳工艺条件
• 6.3 P204有机负载相中铁的反萃
• 6.3.1 盐酸浓度对铁的反萃率的影响
• 6.3.2 搅拌速度对P204有机负载相铁反萃取的影响
• 6.3.3 萃取平衡时间对铁反萃取率的影响
• 6.3.4 反萃有机相和水相相比对铁萃取率的影响
• 6.3.5 P204有机相再生
• 6.4 TBP萃铁回收盐酸
• 6.4.1 相调节剂的选择
• 6.4.2 TBP、异辛醇浓度对盐酸中铁的萃取率的影响
• 6.4.3 萃取平衡时间对铁萃取效果的影响
• 6.4.4 搅拌速度与铁萃取率的关系
• 6.5 TBP负载有机相的再生
• 6.5.1 水pH值对TBP有机负载相中铁反萃率的影响
• 6.5.2 用水量与铁反萃率的影响
• 6.6 砷酸铜的制备
• 6.6.1 双氧水对沉淀砷酸铜的影响
• 6.6.2 温度对沉淀砷酸铜的影响
• 6.6.3 pH值对沉淀砷酸铜的影响
• 6.6.4 铜砷比对沉淀砷酸铜的影响
• 6.6.5 洗涤对砷酸铜质量的影响
• 第七章 砷酸铜制备实验物料流向
• 第八章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成项目和发表论文目录
• 致谢
• 附件 砷酸铜制备工艺流程图