扩散渗析法在脱砷母液中的应用

祝志兵，邹志武（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）



扩散渗析法在脱砷母液中的应用

祝志兵，邹志武
（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

摘 要：采用扩散渗析对脱砷母液进行预处理，控制脱砷母液流量为220L/h，水流量与脱砷母液流量比为1.1时，脱砷母液中酸与有价金属铜、镍可有效分离，生产工艺简单且成本低廉。试验表明：脱砷母液酸回收率77.92%，铜、镍截留率98%以上，为后续铜、镍回收降低大量成本。

关键词：扩散渗析；脱砷母液；酸；分离；回收；成本

1 引言

贵冶新材料车间硫酸铜生产过程中，母液Ni2+、AsO43-杂质含量逐渐富集，为确保硫酸铜产品质量，需定期对硫酸铜结晶母液开路处理。脱砷母液即为硫酸铜结晶母液经脱砷后得到的一种废液。

由于脱砷母液酸的浓度很高，且铜、镍的含量也较高，酸含量130～150g/L左右，铜含量35g/L左右，镍含量25g/L左右。贵冶新材料车间采取“脱砷母液—低酸沉铜—中和沉镍”处理工艺，回收其中的铜、镍有价金属，工艺主要缺陷有：

（1）每天约处理40m3脱砷母液，脱砷母液含酸较高，这部分酸得不到很好利用，造成资源浪费；

（2）沉铜、沉镍过程每年需消耗大量液碱，导致生产成本高；

（3）沉铜过程产生大量硫酸钠，增加固液分离的难度。

通过采用扩散渗析法［1］处理脱砷母液进行研究，试验表明，采用扩散渗析法对脱砷母液进行预处理，可有效避免原工艺缺陷，达到低成本、高效率回收脱砷母液中酸及有价金属的目的。

2 试验原料

脱砷母液典型成分见表1。

表1　脱砷母液化学成分

3 原理及工艺流程

在原工艺低酸沉铜过程前，考虑增加酸与其他金属离子Ni2+、Cu2+分离预处理工艺［2-4］，有效避免原工艺缺陷。扩散渗析过程以两侧溶液浓度差为推动力，创造一个外部条件只允许H+和阴离子向水室迁移（利用离子交换膜［5-6］的选择透过性作用）以截留金属阳离子，使金属阳离子与 H+和阴离子［7-8］分开，即可使 Ni2+、Cu2+和H+、AsO43-达到有效的分离。见图1。

图1　脱砷母液处理流程

4 数据分析

采用扩散渗析法对脱砷母液预处理过程中，影响酸回收率的主要因素为脱砷母液流量、水流量与脱砷母液流量之比。由于设备额定处理能力为220L/h，因此，试验过程中固定脱砷母液流量为220L/h，通过改变水流量大小，考察酸回收率和铜、镍离子截留率的变化。

控制脱砷母液流量为220L/h条件下，考察水流量与脱砷母液流量比分别为0.9、1.0、1.1、1.2、1.3条件下对酸回收率和铜、镍离子截留率的影响，试验结果见表2至表6：

表2　水流量与脱砷母液流量比为0.9时铜、镍、酸分布情况

表5　水流量与脱砷母液流量比为1.2时铜、镍、酸分布情况

表6　水流量与脱砷母液流量比为1.3时铜、镍、酸分布情况

从表2至表6可以看出，Ni2+、Cu2+截留率随水流量的增大变化不明显，均在98%以上,酸回收率随着水流量的增大也逐渐增大，但水流量与脱砷母液流量比为1.1后回收率增幅较小，考虑到实际生产中液体膨胀，故选用比值1.1为佳。

5 结语

（1）控制脱砷母液流量为220L/h，脱砷母液流量与水流量比为1.1时，酸回收率77.92%，铜、镍截留率98%以上，回收的酸浓度达

97.80g/L，可应用于其它生产线，资源得到回收利用；

（2）一台扩散渗析装置约处理5m3/天（24h）脱砷母液，回收酸量584.40kg，低酸沉铜工序可节约碱量477.06kg，每年可节约成本40.05万元，生产成本大幅降低；

（3）减少了沉铜过程硫酸钠的产生量，方便后续固液分离；

（4）扩散渗析法处理脱砷母液工艺流程短、成本低、效果好，该工艺为处理含铜、镍等高酸溶液类似废液探索了一条新途径。

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Application of Diffusion Dialysis in DearsenizationMother Liquor

ZHU Zhi- bing，ZOU Zhi- wu
（Guixi Smelter, Jiangxi Copper Corporation, Guixi 335424, Jiangxi, China）

Abstract:The dearsenization mother liquor was pretreated by diffusion dialysis. Thedearsenization mother liquor flow is 220L/ h, the proportion of water flow and dearsenization mother liquor flow is 1:1, and the acid, copper, and nickel can be effectively separated in dearsenization mother liquor with the simple production process and low cost. The experiment shows that arsenic acid recovery rate of dearsenization mother liquor is 77.92%, the interception rate ofcopper and nickel is more than 98%, reducing the cost of copper and nickel subsequent recovery a lot.

Keywords:application of diffusion；dearsenization mother liquor；acid；separate；recovery；cost

作者简介：祝志兵（1979-），男，江西金溪人，工程师，主要从事科研管理工作。E-mail: zzbdcl@163.com

收稿日期：2015-08-27

中图分类号：TQ028

文献标识码：A

文章编号：1009-3842（2016）01-0066-02