真空硫焙烧法高效脱除铜电解污泥中砷并富集铜的创新策略

针对铜电解污泥(CES)中高砷(As>5%)导致的冶炼过程砷累积问题，研究人员提出真空硫焙烧新工艺。通过优化硫添加量(30%)、温度(600℃)及真空度(≤10 Pa)，实现As脱除率>98%并以As/As2 O3 /AsS形式挥发，同时将铜转化为易回收的Cu2 S(>75%)。该研究为危险废物资源化提供了清洁高效的技术路径。

　　

铜作为现代工业不可或缺的金属，其冶炼过程产生的电解污泥(CES)却暗藏危机——这种含铜量超30%的"富矿"同时携带>5%的剧毒砷(As)，传统返炉处理会导致砷在冶炼系统恶性循环。更棘手的是，湿法冶金虽能分离砷铜，却产生大量含砷废水。面对这一"资源与污染"并存的困局，云南铜业有限公司联合高校团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表研究，开创性地将真空冶金与硫化学耦合，为CES无害化资源化提供新范式。

研究团队采用XRD/XPS等多维表征技术解析CES组分（含36.78% Cu、31.98% As），通过热力学计算揭示Cu₃
As-S-CuSO₄
体系反应路径。关键实验采用真空电阻炉（≤10 Pa）调控硫添加量与温度梯度，结合气相色谱追踪砷挥发形态。

【Materials】
云南铜业提供的CES经105℃干燥后，与≥99.5%硫粉混合。实验设备包括真空电阻炉（最高1200℃）及ICP-OES等检测仪器。

【Mineralogy and Characterization of the CES】
XRF定量显示CES主要含Cu、As、S（5.76%），XPS证实砷以Cu₃
As/Cu₅
As₂
及As₂
O₃
形态存在。TG-DSC显示400-600℃为砷释放关键温区。

【Conclusions】
研究取得三大突破：(1) 硫添加促使Cu₃
As优先与S反应生成AsS(g)，而非与CuSO₄
反应；(2) 600℃/30%硫添加量下，98%砷以As/As₂
O₃
/AsS挥发；(3) 残渣中75%铜转化为Cu₂
S，可直接回用冶炼。该工艺首次实现CES中砷的短流程高效脱除，相比传统方法减少90%以上固废产生。

讨论部分强调，真空环境通过降低As₂
O₃
沸点(465℃→200℃)显著提升砷脱除效率，而硫的引入构建了"砷走铜留"的选择性反应路径。这项技术不仅适用于CES，还可拓展至阳极泥、烟尘等含砷危废处理，为有色金属行业绿色转型提供关键技术支撑。论文通讯作者徐宝强团队指出，该工艺已进入中试阶段，每吨CES处理能耗较传统方法降低35%，具有显著工业应用前景。