曲曉峰，趙祝鵬，張善輝，崔家友，侯紹彬，姜學(xué)利

（山東恒邦冶煉股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264109）

三氧化二銻俗稱(chēng)銻白，是一種重要的無(wú)機(jī)氧化物[1]。作為阻燃劑，其廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、紡織、化纖、顏料、油漆、電子等行業(yè)，也用作化工行業(yè)的催化劑和生產(chǎn)原料，還是優(yōu)良的無(wú)機(jī)白色顏料。恒邦冶煉廠(chǎng)以高銻高砷煙灰為原料，先在轉(zhuǎn)爐進(jìn)行還原熔煉產(chǎn)出砷銻合金，然后進(jìn)行銻的精煉。在銻精煉中，通常采用加堿即堿性精煉方法對(duì)粗銻進(jìn)行精煉除砷，產(chǎn)生大量的銻堿渣[2]。目前有關(guān)銻堿渣處理的報(bào)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(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院研究了銻堿渣中的銻和砷的分離及過(guò)程動(dòng)力學(xué)，以提高銻資源的利用率[8]。本廠(chǎng)傳統(tǒng)的處理方法為返爐進(jìn)行二次處理，但存在砷含量高、銻含量低的問(wèn)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(chǎn)提供良好的原料，降低銻生產(chǎn)過(guò)程成本。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料

恒邦冶煉廠(chǎng)銻精煉過(guò)程銻堿渣砷、銻元素含量如表1所示。

1.2 返爐熔煉

傳統(tǒng)銻堿渣的處理方法是將其投轉(zhuǎn)爐進(jìn)行二次熔煉，得到的砷銻合金再繼續(xù)進(jìn)行銻的精煉除砷。這種方法雖然解決了銻堿渣堆存的問(wèn)題，但返爐熔煉存在不足。銻堿渣的反復(fù)熔煉沒(méi)有實(shí)現(xiàn)砷的單獨(dú)開(kāi)路，并且造成生產(chǎn)成本升高。因此，需對(duì)銻堿渣進(jìn)行脫砷才能進(jìn)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(jù)此可以實(shí)現(xiàn)砷、銻的分離。試驗(yàn)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(shí)間，過(guò)濾，考察液固比、溫度、攪拌速率以及浸出時(shí)間對(duì)砷浸出效果的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 液固比對(duì)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(yàn)不同的液固比，反應(yīng)結(jié)束過(guò)濾，濾渣制樣檢測(cè)，結(jié)果如圖1所示。

圖1 液固比對(duì)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(dāng)液固比為5:1 時(shí)兩者都達(dá)到最大值，繼續(xù)增大液固比，兩者都沒(méi)有明顯變化，考慮到實(shí)際生產(chǎn)，液固比選為5:1。

2.2 浸出溫度對(duì)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(yīng)結(jié)束過(guò)濾，濾渣制樣檢測(cè)，結(jié)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(dāng)溫度為80℃時(shí)，兩者都達(dá)到最大值，繼續(xù)增大溫度，兩者都沒(méi)有明顯變化，考慮到實(shí)際生產(chǎn)，浸出溫度選擇80℃。

圖2 溫度對(duì)銻堿渣中砷浸出的影響

2.3 攪拌速率對(duì)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(yīng)結(jié)束過(guò)濾，濾渣制樣檢測(cè)，結(jié)果如圖3所示。

圖3 攪拌速率對(duì)銻堿渣中砷浸出的影響

從圖3可知，增大攪拌速率也會(huì)增大砷的浸出率和銻的富集率。當(dāng)攪拌速率為250 r/min 時(shí)，兩者達(dá)到最大值，繼續(xù)增大攪拌速率，兩者都沒(méi)有明顯變化，因此攪拌速率選取250 r/min。

2.4 浸出時(shí)間對(duì)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(shí)間梯度，液固比5:1，水洗溫度80℃，攪拌速率250 r/min，反應(yīng)結(jié)束過(guò)濾，濾渣制樣檢測(cè)，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可知，在一定范圍內(nèi)延長(zhǎng)浸出時(shí)間會(huì)提高砷的浸出率和銻的富集率，當(dāng)浸出時(shí)間為60 min時(shí)，浸出效果最好，繼續(xù)延長(zhǎng)浸出時(shí)間，浸出效果趨于穩(wěn)定，浸出時(shí)間選擇60 min。

圖4 浸出時(shí)間對(duì)銻堿渣中砷浸出的影響

3 擴(kuò)大試驗(yàn)

根據(jù)上述條件試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)驗(yàn)證。球磨銻堿渣1 000 kg，球磨漿化用水與后期反應(yīng)釜補(bǔ)水控制在5 000 L，設(shè)置減速機(jī)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(dá)到98.99%。通過(guò)擴(kuò)大試驗(yàn)驗(yàn)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(zhuǎn)爐進(jìn)行銻的精煉，濾液用石灰將砷轉(zhuǎn)化為砷酸鈣沉淀，轉(zhuǎn)化渣可直接進(jìn)入備料車(chē)間進(jìn)行砷的回收，而轉(zhuǎn)化液可反復(fù)用于銻堿渣的水洗，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。

4 結(jié)論

銻堿渣經(jīng)過(guò)清水洗滌可有效實(shí)現(xiàn)銻堿渣中的砷、銻分離，同時(shí)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(guò)石灰轉(zhuǎn)化濾液的方法，人們可以充分對(duì)其中的砷進(jìn)行回收，以保護(hù)環(huán)境，同時(shí)轉(zhuǎn)化液反復(fù)用于銻堿渣水洗，節(jié)約了水資源。