《工程科学学报》：响应曲面法优化Nasub2subS-NaOH体系浸出硫酸烧渣中的砷

工程科学学报，第40卷，第9期：1036-1042,2018年9月 Chinese Journal of Engineering,Vol.40,No.9:1036-1042,September 2018 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2018.09.003;http://journals.ustb.edu.cn 响应曲面法优化Na,S-NaOH体系浸出硫酸烧渣中的砷 王永良”，肖力12”，付国燕20，刘娅2”，韩培伟”，钱鹏”，叶树峰)四， 陈运法) 1)中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京1001902)中国科学院大学化学与化工学院，北京100049 ☒通信作者，E-mail:se@ipe.ac.cn 摘要硫酸烧渣作为重要的二次资源，除砷有利于提高烧渣的价值.针对某含砷硫酸烧渣预处理脱砷的问题，采用N,S一 NaOH体系浸出烧渣中的砷.首先采用单因素试验确定Na,S和NOH的药剂用量范围，进而采用响应曲面法优化浸出工艺参 数.结果显示，响应曲面法优化Na,S-NaOH体系中浸出砷的模型显著，Na,S、NaOH和温度均对砷的浸出有着重要影响，且温 度越高越有利于砷的浸出，Na,S和Na0H之间存在明显的交互作用，在80℃、Na0H浓度为0.34malL'、Na,S浓度为0.12 mol·L1时，浸出后烧渣中的砷质量分数可以降低到0.08%. 关键词硫酸烧渣：砷：响应曲面：浸出：预处理 分类号TD98 Arsenic removal from pyrite cinders in Na,S-NaOH solution with parameters optimized using the response surface methodology WANG Yong-Hliang'',XLAO2,FU Guo-yan.a,LIU Ya,HAN Pei--ei,QIAN Peng》,YE Shu-feng)回，CHEN Yun-fa》 1)State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China 2)School of Chemistry and Chemical Engineering,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China Corresponding author,E-mail:sfye@ipe.ac.cn ABSTRACT Pyrite cinder is one of the important secondary resources:however,the arsenic typically contained in pyrite cinder is harmful to metallurgical process.The removal of arsenic can improve the value of pyrite cinders.Thus,a pretreatment method for re- moval of arsenic from pyrite cinders using a Na,S-NaOH solution was investigated in this paper.A single factor experiment was con- ducted to determine the appropriate concentration ranges of NaOH and NaS,and then the response surface methodology (RSM)was used to optimize the leaching parameters.The results indicate that the optimized RSM model is reliable.The temperature,NaOH con- centration,and Na,S concentration have significant effects on the arsenic removal.The higher temperature is found to be favorable to the leaching of arsenic,and a significant interaction is found between the concentrations of NaOH and Na,S.The content of arsenic in the leaching slag can be reduced to 0.08%at 80 C when the concentration of NaOH and NaS is 0.34 and 0.12 mol.L, respectively. KEY WORDS pyrite cinder;arsenic:response surface methodology;leaching:pretreatment 硫酸烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的废中国，至少有30%的硫酸是通过焙烧硫铁矿生产 渣，每生产1t硫酸，就要排出0.7~1.0t的烧渣.在的，每年会产生超过1000万t烧渣1-习.其中，大约 收稿日期：2017-09-12 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2011AA06A104):十二五国家科技支撑计划资助项目(2012BAB08B04)

工程科学学报，第 40 卷，第 9 期: 1036--1042，2018 年 9 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 40，No． 9: 1036--1042，September 2018 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2018． 09． 003; http: / /journals． ustb． edu． cn 响应曲面法优化 Na2 S--NaOH 体系浸出硫酸烧渣中的砷 王永良1) ，肖 力1，2) ，付国燕1，2) ，刘 娅1，2) ，韩培伟1) ，钱 鹏1) ，叶树峰1) ， 陈运法1) 1) 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京 100190 2) 中国科学院大学化学与化工学院，北京 100049 通信作者，E-mail: sfye@ ipe． ac． cn 摘 要 硫酸烧渣作为重要的二次资源，除砷有利于提高烧渣的价值． 针对某含砷硫酸烧渣预处理脱砷的问题，采用 Na2 S-- NaOH 体系浸出烧渣中的砷． 首先采用单因素试验确定 Na2 S 和 NaOH 的药剂用量范围，进而采用响应曲面法优化浸出工艺参 数． 结果显示，响应曲面法优化 Na2 S--NaOH 体系中浸出砷的模型显著，Na2 S、NaOH 和温度均对砷的浸出有着重要影响，且温 度越高越有利于砷的浸出，Na2 S 和 NaOH 之间存在明显的交互作用，在 80 ℃、NaOH 浓度为 0. 34 mol·L － 1、Na2 S 浓度为 0. 12 mol·L － 1时，浸出后烧渣中的砷质量分数可以降低到 0. 08% ． 关键词 硫酸烧渣; 砷; 响应曲面; 浸出; 预处理 分类号 TD98 收稿日期: 2017--09--12 基金项目: 国家高技术研究发展计划资助项目( 2011AA06A104) ; 十二五国家科技支撑计划资助项目( 2012BAB08B04) Arsenic removal from pyrite cinders in Na2 S--NaOH solution with parameters optimized using the response surface methodology WANG Yong-liang1) ，XIAO Li1，2) ，FU Guo-yan1，2) ，LIU Ya1，2) ，HAN Pei-wei1) ，QIAN Peng1) ，YE Shu-feng1)  ，CHEN Yun-fa1) 1) State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems，Institute of Process Engineering，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China 2) School of Chemistry and Chemical Engineering，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China  Corresponding author，E-mail: sfye@ ipe． ac． cn ABSTＲACT Pyrite cinder is one of the important secondary resources; however，the arsenic typically contained in pyrite cinder is harmful to metallurgical process． The removal of arsenic can improve the value of pyrite cinders． Thus，a pretreatment method for re￾moval of arsenic from pyrite cinders using a Na2 S--NaOH solution was investigated in this paper． A single factor experiment was con￾ducted to determine the appropriate concentration ranges of NaOH and Na2 S，and then the response surface methodology ( ＲSM) was used to optimize the leaching parameters． The results indicate that the optimized ＲSM model is reliable． The temperature，NaOH con￾centration，and Na2 S concentration have significant effects on the arsenic removal． The higher temperature is found to be favorable to the leaching of arsenic，and a significant interaction is found between the concentrations of NaOH and Na2 S． The content of arsenic in the leaching slag can be reduced to 0. 08% at 80 ℃ when the concentration of NaOH and Na2 S is 0. 34 and 0. 12 mol·L － 1， respectively． KEY WOＲDS pyrite cinder; arsenic; response surface methodology; leaching; pretreatment 硫酸烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的废 渣，每生产 1 t 硫酸，就要排出 0. 7 ～ 1. 0 t 的烧渣． 在 中国，至少有 30% 的硫酸是通过焙烧硫铁矿生产 的，每年会产生超过 1000 万 t 烧渣［1--2］． 其中，大约

王永良等：响应曲面法优化Na,S-NaOH体系浸出疏酸烧渣中的砷 ·1037· 有30%的硫酸烧渣用于制造水泥、砖、红瓦等建筑 72.9%,Fe30,为17.3%，具有较大的回收利用价 材料，但大部分烧渣作为废弃物被堆存起来B-.这 值.此外，渣中还含Znl.51%,Au1.4gt-,同样存 不仅占用大量的土地，还可能对堆存地周围的土壤、 在较大的利用价值.但是，由于烧渣中含有0.45% 水体和大气造成严重的环境污染，危害公共健康和 的砷，不利于烧渣的二次资源利用，在进行二次资源 安全 回收利用时应先除去其中的砷 随着矿物资源的不断利用，以及环境保护的需 表1硫酸烧渣中主要有价元素含量（质量分数） 要，从硫酸烧渣中回收有价金属受到越来越广泛的 Table 1 Chemical composition of the pyrite cinders % 关注.硫酸烧渣中除了铁具有较大的回收利用价值 Cu Zn Pb Fe As Au/(g-L-1)Ag/(g-L-1) 外-，还含有少量的Cu、Zn、b、Au、Ag等重金属 0.791.510.9259.390.45 1.40 4.92 和贵金属元素，具有重要的回收价值.但是，硫 铁矿中通常会含有一定量的砷，砷的存在不仅是造 9X0 1一Fe,0 成环境污染的重要原因，还会影响烧渣的二次资源 2-Fe0 8000 3-Si02 利用.在对疏酸烧渣进行二次资源利用前，通常需 4-Cu,FeZnGeS 5-Cu.Zn. 要先去除其中的砷☒.张广伟等)通过重选一化 7000H 学酸洗工艺，除去某硫酸烧渣中大部分的砷，从而实 6000 现对铁资源的利用.常耀超等首先利用酸浸工 5000 艺脱除硫酸烧渣中的砷，并用硫化钠将浸出液中的 4000 砷沉淀下来，进而采用高温氯化工艺提取有色金属. 300 韩远燕与戴惠新的采用磁选一酸浸联合流程去除硫 10 2030 405060708090 酸烧渣中的砷，同时回收其中的铁.因此，目前酸浸 201) 工艺是去除烧渣中砷的主要方法.但酸浸会造成烧 图1硫酸烧渣X射线衍射分析结果 渣中铜、锌、铁等有价元素的大量损失.而在Na2S一 Fig.1 XRD result of the pyrite cinders NaOH体系中浸出砷可以大大减少有价金属的损 经过高温焙烧后的硫酸烧渣，在扫描电镜 失.响应曲面分析是一种最优化的方法，它将体 (SEM,JSM-7OOIF+INCA-MAX)下观察到烧渣的 系的目标响应量作为一个或者多个因素的函数，通 表面形貌如图2所示.图中1处的能谱结果可以看 过合理的实验来设计分析多因素与响应值，通过较 到As的质量分数为0.83%，氧质量分数为 少的试验组数对影响实验的因子及交互作用进行综 28.43%,As可能存在氧化砷或者砷酸铁等形态 合评价以确定最佳水平范围) 1.2实验与测试 本研究拟采用响应曲面法对Na,S一NaOH体系 将一定量烧渣细磨后，加入到250mL锥形瓶 浸出硫酸烧渣中碑的过程进行分析，探讨Na,S浓 中，倒入一定浓度的碱液，置于水浴锅中搅拌(DF一 度、NaOH浓度和反应温度3个主要影响因子对烧 101S集热式恒温加热磁力搅拌器).打开加热器， 渣中砷浸出效率的影响，通过建立响应曲面模型确 水浴升温至指定温度，开始计时为0h.反应完毕 定各影响因子间的交互作用，优化浸出工艺. 后，过滤矿浆液固分离(SHZ一D(Ⅲ)循环水式真空 实验原料与实验方法 泵).浸出渣烘干后采用X射线衍射仪(X'Pet PRO MPD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(Optima 1.1实验原料及性质 8000)和原子吸收光谱仪(WFX一130A)测试其中物 本研究所用硫酸烧渣取自中国山东某企业生产 质及含量，扫描电子显微镜对其形貌进行分析.浸 硫酸所得到的尾渣.采用等离子体质谱仪(ICP- 出液采用电感耦合等离子体发射光谱仪和原子吸收 OES,optima8000)和原子吸收光谱仪(AAS,WFX- 光谱仪对其中的As及其他元素进行分析. 130A)对烧渣中的主要有价化学成分进行分析，主 2结果与讨论 要有价元素成分的分析结果如表1所示.X射线衍 射仪(XRD,X'Pert PRO MPD)分析结果如图1所 2.1单因素试验 示，烧渣的主要成分是Fe203和Fe3O4,以及SiO2. 2.1.1Na2S浓度的影响 烧渣中总铁质量分数为59.39%，其中F203为 碱性体系下Na,S可以同氧化砷发生下列反应

王永良等: 响应曲面法优化 Na2 S--NaOH 体系浸出硫酸烧渣中的砷 有 30% 的硫酸烧渣用于制造水泥、砖、红瓦等建筑 材料，但大部分烧渣作为废弃物被堆存起来［3--4］． 这 不仅占用大量的土地，还可能对堆存地周围的土壤、 水体和大气造成严重的环境污染，危害公共健康和 安全［5］． 随着矿物资源的不断利用，以及环境保护的需 要，从硫酸烧渣中回收有价金属受到越来越广泛的 关注． 硫酸烧渣中除了铁具有较大的回收利用价值 外［6--8］，还含有少量的 Cu、Zn、Pb、Au、Ag 等重金属 和贵金属元素，具有重要的回收价值［9--11］． 但是，硫 铁矿中通常会含有一定量的砷，砷的存在不仅是造 成环境污染的重要原因，还会影响烧渣的二次资源 利用． 在对硫酸烧渣进行二次资源利用前，通常需 要先去除其中的砷［12］． 张广伟等［13］通过重选--化 学酸洗工艺，除去某硫酸烧渣中大部分的砷，从而实 现对铁资源的利用． 常耀超等［14］首先利用酸浸工 艺脱除硫酸烧渣中的砷，并用硫化钠将浸出液中的 砷沉淀下来，进而采用高温氯化工艺提取有色金属． 韩远燕与戴惠新［15］采用磁选--酸浸联合流程去除硫 酸烧渣中的砷，同时回收其中的铁． 因此，目前酸浸 工艺是去除烧渣中砷的主要方法． 但酸浸会造成烧 渣中铜、锌、铁等有价元素的大量损失． 而在 Na2 S-- NaOH 体系中浸出砷可以大大减少有价金属的损 失［16］． 响应曲面分析是一种最优化的方法，它将体 系的目标响应量作为一个或者多个因素的函数，通 过合理的实验来设计分析多因素与响应值，通过较 少的试验组数对影响实验的因子及交互作用进行综 合评价以确定最佳水平范围［17］． 本研究拟采用响应曲面法对 Na2 S--NaOH 体系 浸出硫酸烧渣中砷的过程进行分析，探讨 Na2 S 浓 度、NaOH 浓度和反应温度 3 个主要影响因子对烧 渣中砷浸出效率的影响，通过建立响应曲面模型确 定各影响因子间的交互作用，优化浸出工艺． 1 实验原料与实验方法 1. 1 实验原料及性质 本研究所用硫酸烧渣取自中国山东某企业生产 硫酸所得到的尾渣． 采用等离子体质谱仪( ICP-- OES，optima 8000) 和原子吸收光谱仪( AAS，WFX-- 130A) 对烧渣中的主要有价化学成分进行分析，主 要有价元素成分的分析结果如表 1 所示． X 射线衍 射仪( XＲD，X’Pert PＲO MPD) 分析结果如图 1 所 示，烧渣的主要成分是 Fe2 O3 和 Fe3 O4，以及 SiO2 ． 烧渣中总铁质量分数为 59. 39% ，其 中 Fe2 O3 为 72. 9% ，Fe3 O4 为 17. 3% ，具有较大的回收利用价 值． 此外，渣中还含 Zn1. 51% ，Au 1. 4 g·t － 1，同样存 在较大的利用价值． 但是，由于烧渣中含有 0. 45% 的砷，不利于烧渣的二次资源利用，在进行二次资源 回收利用时应先除去其中的砷． 表 1 硫酸烧渣中主要有价元素含量( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the pyrite cinders % Cu Zn Pb Fe As Au /( g·L － 1 ) Ag /( g·L － 1 ) 0. 79 1. 51 0. 92 59. 39 0. 45 1. 40 4. 92 图 1 硫酸烧渣 X 射线衍射分析结果 Fig． 1 XＲD result of the pyrite cinders 经过高温焙烧后的硫酸烧渣，在扫 描 电 镜 ( SEM，JSM--7001F + INCA--MAX) 下观察到烧渣的 表面形貌如图 2 所示． 图中 1 处的能谱结果可以看 到 As 的 质 量 分 数 为 0. 83% ，氧 质 量 分 数 为 28. 43% ，As 可能存在氧化砷或者砷酸铁等形态． 1. 2 实验与测试 将一定量烧渣细磨后，加入到 250 mL 锥形瓶 中，倒入一定浓度的碱液，置于水浴锅中搅拌( DF-- 101S 集热式恒温加热磁力搅拌器) ． 打开加热器， 水浴升温至指定温度，开始计时为 0 h． 反应完毕 后，过滤矿浆液固分离( SHZ--D( III) 循环水式真空 泵) ． 浸出渣烘干后采用 X 射 线 衍 射 仪( X’Pert PＲO MPD) 、电感耦合等离子体发射光谱仪( Optima 8000) 和原子吸收光谱仪( WFX--130A) 测试其中物 质及含量，扫描电子显微镜对其形貌进行分析． 浸 出液采用电感耦合等离子体发射光谱仪和原子吸收 光谱仪对其中的 As 及其他元素进行分析． 2 结果与讨论 2. 1 单因素试验 2. 1. 1 Na2 S 浓度的影响 碱性体系下 Na2 S 可以同氧化砷发生下列反应， · 7301 ·

·1038· 工程科学学报，第40卷，第9期 元素 质量分数/% 1 2 OK 28.43 31.97 AIK 0.52 SiK 0.87 FeK 69.35 68.03 As L 0.83 总计 100.00 100.00 图2疏酸烧渣表面形貌扫描分析结果 Fig.2 SEM/EDS result of the pyrite cinders 使砷以AsS~的形式进入浸出液而实现砷的分离， 固液质量比1：5，浸出5h后，过滤得到的浸出渣中 铜、铅、锌在此过程中基本不反应而留在渣中： 砷质量分数如图4所示 4Na2S+As203 +3H2O=2 NaAsS2 +6NaOH (1) 0.13 Na,S NaAsS2 Nas AsS3 (2) 因此，反应过程中硫化钠用量对砷的浸出有着重 0.12 要影响.本研究首先保持NaOH用量恒定在0.5 molL-1,在80℃、固液质量比为1：5的条件下浸 出5h,得到浸出后硫酸烧渣中砷质量分数如图3 0.10- 所示. 0.09 0.110 0.08 0.105 0 0.2 0.40.60.8 NaOH浓度mol·L- 80.100 图4Na,S-NaOH体系中NaOH浓度变化对硫酸烧渣中砷浸出 0.095 的影响 君0.090 Fig.4 Effect of NaOH concentration on the arsenic content in leac- hing residue 0.085 0.080 图4结果显示，随着NaOH浓度的增加，浸出渣 0.02 0.04 0.060.080.100.12 中砷含量逐渐降低，当Na0H浓度达到0.7molL1 Na,S浓度/molL- 时，渣中砷含量不再降低.考虑到Na2S和NaOH的 图3Na,S-NaOH体系中Na,S浓度变化对硫酸烧渣中砷浸出的 交互作用，选取NaOH浓度为0.1~0.9mol·L-做 影响 为考察范围 Fig.3 Effect of NaS concentration on the arsenic content in leac- 2.2响应曲面法优化过程 hing residue 2.2.1分析方案及试验结果 图3中显示，随着硫化钠用量的增大，浸出后渣 在Na2S-NaOH浸出体系中，Na,S和NaOH用 中砷的含量逐渐降低，当硫化钠浓度增加到0.1mol· 量是影响砷浸出的主要因素，决定了砷的浸出效率. L时，浸出后硫酸烧渣中砷的含量几乎不再降低. 根据前面单因素试验结果，将Na,S和NaOH的浓度 因此，本研究选取0.03~0.12molL1作为Na,S用 考察范围分别设定为0.03~0.12和0.1~0.9mol· 量的研究范围. L.此外，反应温度对砷的浸出也会产生重要影 2.1.2NaOH浓度的影响 响，通常温度越高，反应效率也越高。但是，当温度 NaOH浓度也是影响砷浸出的重要因素，氧化 过高时，不仅会造成溶液的大量挥发，也会导致Na2 砷同样也会和NaOH发生反应： S的加速分解，造成药剂的大量消耗，甚至产生硫化 2NaOH +As2 03 =2NaAsO2+H2O (3) 氢有害气体.因此，本研究希望将反应温度控制在 保持Na,S浓度为0.08molL-',反应温度为80℃， 水的沸点以下，考虑到实际情况选择25~90℃作为

工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 图 2 硫酸烧渣表面形貌扫描分析结果 Fig． 2 SEM /EDS result of the pyrite cinders 使砷以 AsS3 － 3 的形式进入浸出液而实现砷的分离， 铜、铅、锌在此过程中基本不反应而留在渣中: 4Na2 S + As2O3 + 3H2O = 2 NaAsS2 + 6NaOH ( 1) Na2 S + NaAsS2 = Na3 AsS3 ( 2) 因此，反应过程中硫化钠用量对砷的浸出有着重 要影响． 本研究首先保持 NaOH 用量恒定在 0. 5 mol·L － 1，在 80 ℃ 、固液质量比为 1 ∶ 5的条件下浸 出 5 h，得到浸出后硫酸烧渣中砷质量分数如图 3 所示． 图 3 Na2 S--NaOH 体系中 Na2 S 浓度变化对硫酸烧渣中砷浸出的 影响 Fig． 3 Effect of Na2 S concentration on the arsenic content in leac￾hing residue 图 3 中显示，随着硫化钠用量的增大，浸出后渣 中砷的含量逐渐降低，当硫化钠浓度增加到 0. 1 mol· L － 1时，浸出后硫酸烧渣中砷的含量几乎不再降低． 因此，本研究选取 0. 03 ～ 0. 12 mol·L － 1作为 Na2 S 用 量的研究范围． 2. 1. 2 NaOH 浓度的影响 NaOH 浓度也是影响砷浸出的重要因素，氧化 砷同样也会和 NaOH 发生反应: 2NaOH + As2O3 = 2NaAsO2 + H2O ( 3) 保持 Na2 S 浓度为 0. 08 mol·L － 1，反应温度为 80 ℃， 固液质量比 1∶ 5，浸出 5 h 后，过滤得到的浸出渣中 砷质量分数如图 4 所示． 图 4 Na2 S--NaOH 体系中 NaOH 浓度变化对硫酸烧渣中砷浸出 的影响 Fig． 4 Effect of NaOH concentration on the arsenic content in leac￾hing residue 图 4 结果显示，随着 NaOH 浓度的增加，浸出渣 中砷含量逐渐降低，当 NaOH 浓度达到 0. 7 mol·L － 1 时，渣中砷含量不再降低． 考虑到 Na2 S 和 NaOH 的 交互作用，选取 NaOH 浓度为 0. 1 ～ 0. 9 mol·L － 1 做 为考察范围． 2. 2 响应曲面法优化过程 2. 2. 1 分析方案及试验结果 在 Na2 S--NaOH 浸出体系中，Na2 S 和 NaOH 用 量是影响砷浸出的主要因素，决定了砷的浸出效率． 根据前面单因素试验结果，将 Na2 S 和 NaOH 的浓度 考察范围分别设定为 0. 03 ～ 0. 12 和 0. 1 ～ 0. 9 mol· L － 1 ． 此外，反应温度对砷的浸出也会产生重要影 响，通常温度越高，反应效率也越高． 但是，当温度 过高时，不仅会造成溶液的大量挥发，也会导致 Na2 S 的加速分解，造成药剂的大量消耗，甚至产生硫化 氢有害气体． 因此，本研究希望将反应温度控制在 水的沸点以下，考虑到实际情况选择 25 ～ 90 ℃ 作为 · 8301 ·

王永良等：响应曲面法优化Na,S-NaOH体系浸出疏酸烧渣中的砷 ·1039· 考察范围.本研究主要考察NaOH浓度W,、Na,S浓 表2响应曲面试验设计编码及试验结果 度W,和温度T3个影响因素，将浸出后硫酸烧渣中 Table 2 Code results of response surface methodology 砷的质量分数作为响应因子.通过中心组合设计方 序号 W W T As质量分数/% 法得到的试验设计及试验结果如表2所示. 1 1.000 1.000 -1.000 0.14 2.2.2模型可信度分析 0 0 0 0.13 响应曲面分析模型的方差分析结果如表3所 3 0 1.000 0 0.12 4 0 0 0 0.13 示，该模型P=0.0001(P为不拒绝原假设的性质)， 0 0 0.13 说明只有0.01%的机会模型F值(F为整个拟合过 0 1.000 -1.000 -1.000 0.19 程的显著性)会出现大的抗噪能力.表3中一次项 -1.000 1.000 -1.000 0.16 W,、W2、T和W1·W2的P值分别为0.0049、0.0014、 8 1.000 1.000 1.000 0.10 0.0446和0.0023，都小于0.05，说明W、W2、T和 9 1.000 -1.000 1.000 0.13 W,·W,对响应值的影响是显著的.同时，可以看出 o 0 0 0.13 W2的P值小于W的P值，说明因子W2对响应值的 11 0 0 1.000 0.10 影响较W,更大，并且二者之间存在交互作用，各因 12 -1.000 0 0.14 素对砷去除率的影响大小关系顺序为：W2>W,> 13 0 0 -1.000 0.15 T.图5模型的预测值和实际值的对比曲线也可以 公 -1.000 -1.000 -1.000 0.36 发现，各个点都在直线的两侧，接近一条直线，说明 小 -1.000 1.000 1.000 0.09 模型是可信的. 16 1.000 0 0 0.12 2.2.3试验因素的影响分析 17 -1.000 -1.000 1.000 0.21 利用Design-Exert软件对各因素之间的交互作 18 0 0 0 0.13 用进行响应曲面分析，得到不同温度下等高线图和 多 0 0 0 0.13 响应曲面图如图6所示. 0 -1.000 0 0.15 表3响应曲面方差分析表 Table 3 Response surface analysis of variance 方差来源 平方和 自由度 均方 F值 P值 显著性 模型 0.058 9 6.472×10-3 14.82 0.0001 * W. 5.630E-003 1 5.630×10-3 12.89 0.0049 W2 8.384E-003 8.384×10-3 19.19 0.0014 冰 T 2.301E-003 1 2.301×10-3 5.27 0.0446 W·W2 7.200E-003 1 7.200×10-3 16.48 0.0023 W.T 1.800E-003 1 1.800×10-3 4.12 0.0698 W2·T 1.250E-003 1 1.250×10-3 2.86 0.1216 6.568E-004 1 6.568×10- 1.50 0.2482 略 1.151E-003 1 1.151×10-3 2.63 0.1357 3.006E-004 1 3.006×10-4 0.69 0.4262 残差 4.368E-003 10 4.368×10-4 失拟误差 4.368E-003 5 8.736×10-4 纯误差 0 5 0 总和 0.063 19 注：P<0.05说明该因素对响应值的影响显著，*表示显著。 从图6结果看，不同温度下进行浸出反应，硫酸 由于在较低的碱浓度条件下，主要发生的是Na,S同 烧渣中砷含量是随着Na,S浓度的增加而逐渐减小： 砷之间的反应，当碱浓度逐渐增大后，NaOH和砷之 随着NaOH浓度的增大，烧渣中碑含量是先减小后 间的反应成为主要反应.同时，可以看出Na2S和 增大，在0.5mlL-1附近浸出效果较好.这可能是 Na0H之间存在明显的交互效应.图6(c),80℃时

王永良等: 响应曲面法优化 Na2 S--NaOH 体系浸出硫酸烧渣中的砷 考察范围． 本研究主要考察 NaOH 浓度 W1、Na2 S 浓 度 W2和温度 T 3 个影响因素，将浸出后硫酸烧渣中 砷的质量分数作为响应因子． 通过中心组合设计方 法得到的试验设计及试验结果如表 2 所示． 2. 2. 2 模型可信度分析 响应曲面分析模型的方差分析结果如表 3 所 示，该模型 P = 0. 0001( P 为不拒绝原假设的性质) ， 说明只有 0. 01% 的机会模型 F 值( F 为整个拟合过 程的显著性) 会出现大的抗噪能力． 表 3 中一次项 W1、W2、T 和 W1 ·W2的 P 值分别为 0. 0049、0. 0014、 0. 0446 和 0. 0023，都小于 0. 05，说明 W1、W2、T 和 W1 ·W2对响应值的影响是显著的． 同时，可以看出 W2的 P 值小于 W1的 P 值，说明因子 W2对响应值的 影响较 W1更大，并且二者之间存在交互作用，各因 素对砷去除率的影响大小关系顺序为: W2 ＞ W1 ＞ T． 图 5 模型的预测值和实际值的对比曲线也可以 发现，各个点都在直线的两侧，接近一条直线，说明 模型是可信的． 2. 2. 3 试验因素的影响分析 利用 Design-Exert 软件对各因素之间的交互作 用进行响应曲面分析，得到不同温度下等高线图和 响应曲面图如图 6 所示． 表 2 响应曲面试验设计编码及试验结果 Table 2 Code results of response surface methodology 序号 W1 W2 T As 质量分数/% 1 1. 000 1. 000 － 1. 000 0. 14 2 0 0 0 0. 13 3 0 1. 000 0 0. 12 4 0 0 0 0. 13 5 0 0 0 0. 13 6 1. 000 － 1. 000 － 1. 000 0. 19 7 － 1. 000 1. 000 － 1. 000 0. 16 8 1. 000 1. 000 1. 000 0. 10 9 1. 000 － 1. 000 1. 000 0. 13 10 0 0 0 0. 13 11 0 0 1. 000 0. 10 12 － 1. 000 0 0 0. 14 13 0 0 － 1. 000 0. 15 14 － 1. 000 － 1. 000 － 1. 000 0. 36 15 － 1. 000 1. 000 1. 000 0. 09 16 1. 000 0 0 0. 12 17 － 1. 000 － 1. 000 1. 000 0. 21 18 0 0 0 0. 13 19 0 0 0 0. 13 20 0 － 1. 000 0 0. 15 表 3 响应曲面方差分析表 Table 3 Ｒesponse surface analysis of variance 方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性 模型 0. 058 9 6. 472 × 10 － 3 14. 82 0. 0001 ＊＊＊ W1 5. 630E － 003 1 5. 630 × 10 － 3 12. 89 0. 0049 * W2 8. 384E － 003 1 8. 384 × 10 － 3 19. 19 0. 0014 ＊＊ T 2. 301E － 003 1 2. 301 × 10 － 3 5. 27 0. 0446 * W1 ·W2 7. 200E － 003 1 7. 200 × 10 － 3 16. 48 0. 0023 * W1 ·T 1. 800E － 003 1 1. 800 × 10 － 3 4. 12 0. 0698 ― W2 ·T 1. 250E － 003 1 1. 250 × 10 － 3 2. 86 0. 1216 ― W2 1 6. 568E － 004 1 6. 568 × 10 － 4 1. 50 0. 2482 ― W2 2 1. 151E － 003 1 1. 151 × 10 － 3 2. 63 0. 1357 ― T2 3. 006E － 004 1 3. 006 × 10 － 4 0. 69 0. 4262 ― 残差 4. 368E － 003 10 4. 368 × 10 － 4 ― ― ― 失拟误差 4. 368E － 003 5 8. 736 × 10 － 4 ― ― ― 纯误差 0 5 0 ― ― ― 总和 0. 063 19 ― ― ― ― 注: P ＜ 0. 05 说明该因素对响应值的影响显著，* 表示显著． 从图 6 结果看，不同温度下进行浸出反应，硫酸 烧渣中砷含量是随着 Na2 S 浓度的增加而逐渐减小; 随着 NaOH 浓度的增大，烧渣中砷含量是先减小后 增大，在 0. 5 mol·L － 1附近浸出效果较好． 这可能是 由于在较低的碱浓度条件下，主要发生的是 Na2 S 同 砷之间的反应，当碱浓度逐渐增大后，NaOH 和砷之 间的反应成为主要反应． 同时，可以看出 Na2 S 和 NaOH 之间存在明显的交互效应． 图 6( c) ，80 ℃ 时 · 9301 ·

·1040 工程科学学报，第40卷，第9期 表4最大设定温度为80℃时的响应曲面优化值 04 Table 4 Response surface optimization values at maximum temperature of80℃ 0.3 NaOH浓度/Na2S浓度/ 种质量 序号 T/℃ 0.2 (molL-1)(mol-L-1) 分数/% 0.34 0.12 80.00 0.0868411 01 2 0.34 0.12 80.00 0.0868427 3 0.35 0.12 80.00 0.0868446 0.33 0.12 80.00 0.0868493 0) 0.3 0.4 5 0.36 0.12 80.00 0.0868641 实际值 6 0.34 0.12 80.00 0.0868916 图5模型预测值同实际值对比曲线 0.35 0.12 80.00 0.0871198 Fig.5 Comparison of model predictions with actual values 0.37 0.12 80.00 0.0872291 9 0.39 0.12 80.00 0.0872563 当Na,S浓度为0.08molL-1,随着NaOH浓度的增 10 0.41 0.11 80.00 0.0875844 大，响应值砷的质量分数逐渐变小，进入等高线0.1 11 0.43 0.11 80.00 0.0882573 包围的区域：当NaOH浓度增大到接近0.9molL-1 12 0.15 0.12 80.00 0.0902324 13 0.55 0.0911422 时，该响应值砷的质量分数进入等高线0.1和0.12 0.12 80.00 0.69 0.09 80.00 0.0935241 之间的区域，所以这一结论也验证了单因素实验结 15 0.70 0.08 80.00 0.0940302 果，随着氢氧化钠用量的增大，浸渣中砷含量逐渐 降低 表5优化验证试验结果 此外，图中结果显示温度对砷的浸出是有利的. Table 5 Optimization verification test results 在60℃时，等高线0.1包围的区域（即砷的质量分 温度/NaOH浓度/Na2S浓度/As质量分数/% 序号 数小于0.1%)只有很小的一个区域，随着反应温度 c (mol-L-1) (mol-L-1) 预测值实验值 的提高，等高线O.1包围的区域逐渐增大.这说明 60 0.46 0.12 0.09930.11 提高反应温度，最佳的Na,S和NaOH反应浓度范围 2 70 0.56 0.10 0.0924 0.1 也会逐渐扩大：温度越低就需要更加精确的控制 0 0.34 0.12 0.08680.08 Na,S和NaOH反应浓度 4 80 0.70 0.08 0.09400.09 2.2.4优化条件 化较小，甚至略有增大；Zn的质量分数有所降低，从 利用Design-Exert软件对仿真结果进一步优化 最初的1.51%下降到了1.38%；其中As的质量分 参数，当设置不同的反应温度区间时，得到的最优反 数变化最为明显，从最初的0.45%下降到了 应条件，如表4仅以80℃时的优化值做说明. 0.09%,说明绝大部分的砷都被浸出 从优化结果看，反应温度越大越利于药剂用量 的降低.在不影响浸出效率的情况下，希望温度越 表6浸出后硫酸渣中主要有价元素质量分数 Table 6 Chemical composition of the pyrite cinders after leaching 低越好、硫化钠的用量越少越好.因此，分别选取 % 60、70和80℃条件下的最优值进行试验，以验证优 Cu Zn Pb Fe As Au/(g-L-1) 化条件的可靠性，结果如表5所示.表5中的验证 0.781.38 0.9461.010.091.52 结果看，实验结果同预测值比较接近，在60℃的条 件下，预测值砷质量分数为0.0993%，经过试验得 图7是表5中最优条件4浸出得到渣的表面形 到的结果为0.11%：80℃的条件下，第一组预测值 貌.通过对图7中1、2、3处进行点扫，结果显示三 砷质量分数为0.0868%，而试验得到的结果为 处的物质成分大体一致，都包含0、Al、Si、Fe、Zn几 0.08%,所以实际试验结果同预测结果是非常接近 种元素.如图7中的二次电子扫描结果所示，其中 的，说明优化模型是可靠的. Fe质量分数高达57.98%，所以可以推断浸出渣中 2.3浸出后渣的分析及表征 的主要成分是氧化铁.从矿粒的表面形貌看，相比 将表5中最优条件4浸出得到的渣进行化学分 浸出前（图2），浸出后的矿相颗粒变得模糊，矿粒表 析，主要成分如表6所示.对比表1中的结果可以 面好像被腐蚀.可能是由于渣中含有氧化硅和氧化 发现，浸出前后烧渣中的Cu、Ph、Fe和Au的含量变 铝，均可同NaOH发生化学反应，生成的产物覆盖在

工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 图 5 模型预测值同实际值对比曲线 Fig． 5 Comparison of model predictions with actual values 当 Na2 S 浓度为 0. 08 mol·L － 1，随着 NaOH 浓度的增 大，响应值砷的质量分数逐渐变小，进入等高线 0. 1 包围的区域; 当 NaOH 浓度增大到接近 0. 9 mol·L － 1 时，该响应值砷的质量分数进入等高线 0. 1 和 0. 12 之间的区域，所以这一结论也验证了单因素实验结 果，随着氢氧化钠用量的增大，浸渣中砷含量逐渐 降低． 此外，图中结果显示温度对砷的浸出是有利的． 在 60 ℃ 时，等高线 0. 1 包围的区域( 即砷的质量分 数小于 0. 1% ) 只有很小的一个区域，随着反应温度 的提高，等高线 0. 1 包围的区域逐渐增大． 这说明 提高反应温度，最佳的 Na2 S 和 NaOH 反应浓度范围 也会逐渐扩大; 温度越低就需要更加精确的控制 Na2 S 和 NaOH 反应浓度． 2. 2. 4 优化条件 利用 Design-Exert 软件对仿真结果进一步优化 参数，当设置不同的反应温度区间时，得到的最优反 应条件，如表 4 仅以 80 ℃时的优化值做说明． 从优化结果看，反应温度越大越利于药剂用量 的降低． 在不影响浸出效率的情况下，希望温度越 低越好、硫化钠的用量越少越好． 因此，分别选取 60、70 和 80 ℃条件下的最优值进行试验，以验证优 化条件的可靠性，结果如表 5 所示． 表 5 中的验证 结果看，实验结果同预测值比较接近，在 60 ℃ 的条 件下，预测值砷质量分数为 0. 0993% ，经过试验得 到的结果为 0. 11% ; 80 ℃ 的条件下，第一组预测值 砷质 量 分 数 为 0. 0868% ，而试验得到的结果为 0. 08% ，所以实际试验结果同预测结果是非常接近 的，说明优化模型是可靠的． 2. 3 浸出后渣的分析及表征 将表 5 中最优条件 4 浸出得到的渣进行化学分 析，主要成分如表 6 所示． 对比表 1 中的结果可以 发现，浸出前后烧渣中的 Cu、Pb、Fe 和 Au 的含量变 表 4 最大设定温度为 80 ℃时的响应曲面优化值 Table 4 Ｒesponse surface optimization values at maximum temperature of 80 ℃ 序号 NaOH 浓度/ ( mol·L － 1 ) Na2 S 浓度/ ( mol·L － 1 ) T /℃ 砷质量 分数/% 1 0. 34 0. 12 80. 00 0. 0868411 2 0. 34 0. 12 80. 00 0. 0868427 3 0. 35 0. 12 80. 00 0. 0868446 4 0. 33 0. 12 80. 00 0. 0868493 5 0. 36 0. 12 80. 00 0. 0868641 6 0. 34 0. 12 80. 00 0. 0868916 7 0. 35 0. 12 80. 00 0. 0871198 8 0. 37 0. 12 80. 00 0. 0872291 9 0. 39 0. 12 80. 00 0. 0872563 10 0. 41 0. 11 80. 00 0. 0875844 11 0. 43 0. 11 80. 00 0. 0882573 12 0. 15 0. 12 80. 00 0. 0902324 13 0. 55 0. 12 80. 00 0. 0911422 14 0. 69 0. 09 80. 00 0. 0935241 15 0. 70 0. 08 80. 00 0. 0940302 表 5 优化验证试验结果 Table 5 Optimization verification test results 序号 温度/ ℃ NaOH 浓度/ ( mol·L － 1 ) Na2 S 浓度/ ( mol·L － 1 ) As 质量分数/% 预测值 实验值 1 60 0. 46 0. 12 0. 0993 0. 11 2 70 0. 56 0. 10 0. 0924 0. 1 3 80 0. 34 0. 12 0. 0868 0. 08 4 80 0. 70 0. 08 0. 0940 0. 09 化较小，甚至略有增大; Zn 的质量分数有所降低，从 最初的 1. 51% 下降到了 1. 38% ; 其中 As 的质量分 数变 化 最 为 明 显，从 最 初 的 0. 45% 下 降 到 了 0. 09% ，说明绝大部分的砷都被浸出． 表 6 浸出后硫酸渣中主要有价元素质量分数 Table 6 Chemical composition of the pyrite cinders after leaching % Cu Zn Pb Fe As Au /( g·L － 1 ) 0. 78 1. 38 0. 94 61. 01 0. 09 1. 52 图 7 是表 5 中最优条件 4 浸出得到渣的表面形 貌． 通过对图 7 中 1、2、3 处进行点扫，结果显示三 处的物质成分大体一致，都包含 O、Al、Si、Fe、Zn 几 种元素． 如图 7 中的二次电子扫描结果所示，其中 Fe 质量分数高达 57. 98% ，所以可以推断浸出渣中 的主要成分是氧化铁． 从矿粒的表面形貌看，相比 浸出前( 图 2) ，浸出后的矿相颗粒变得模糊，矿粒表 面好像被腐蚀． 可能是由于渣中含有氧化硅和氧化 铝，均可同 NaOH 发生化学反应，生成的产物覆盖在 · 0401 ·

王永良等：响应曲面法优化Na,S-NaOH体系浸出疏酸烧渣中的砷 ·1041· (a0.12 0.25 0.09 0.15 0.10 0.07 0.05 0.1 0.09 0.0 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 NaOH浓度/(mol·L- Nns浓度molL 0.07 0.7 0.9 0.04 05 0.010.1 NaOH浓度molL) 0.3 (e0.12 (d) 0.25 0.20 0.09 0.10 0.07 0.05 0 0.04 0.12 0 Na,S浓度mod,L 0.07 .04 0.7 0.9 0.3 0.5 0.7 0.9 0.5 NaOH浓度mal-L- 0.010.1 NaOH浓度mol·L:) 0.3 (e0.12 ) 0.25 0.09 0.201 0.151 0.10 0.07 0 0.04 0.12 0.09 0.07 006.1 09 03 0.5 0.7 0.9 0.04 0.7 0.5 NaOH浓度mo·L) NaOH浓度molL 0. (g0.12 0.25 020 0.09 0.15 0.10 0.07 0.05 0 0.04 0.12 0.09 0.07 0.016情 0.9 0.3 0.5 0.7 0.9 05 0.7 NaOH浓度/mal·L- 0.010.1 0.3 aOH浓度/nol-L 图6不同温度下Na,S和Na0H浓度的交互影响的等高线和响应曲面图.(a,b)60℃：(c,d)70℃：(e,080℃：(g,h)90℃ Fig.6 Interaction contour and response surface plots of Na2 S and NaOH at different temperatures:(a,b)60℃：(e,d)70℃；(e,)8O℃：(g h)90℃ 氧化铁表面所致. 计合理. (2)Na,S浓度、NaOH浓度和温度均对砷的浸 3结论 出影响显著，其中Na,S和NaOH浓度是影响砷浸出 (1)通过中心复合设计建立的响应曲面模型 的主要因素，二者之间存在明显的交互作用，温度越 P=0.0001,远远小于0.05，表明模型可靠，试验设 高越有利于砷的浸出

王永良等: 响应曲面法优化 Na2 S--NaOH 体系浸出硫酸烧渣中的砷 图 6 不同温度下 Na2 S 和 NaOH 浓度的交互影响的等高线和响应曲面图 . ( a，b) 60 ℃ ; ( c，d) 70 ℃ ; ( e，f) 80 ℃ ; ( g，h) 90 ℃ Fig． 6 Interaction contour and response surface plots of Na2 S and NaOH at different temperatures: ( a，b) 60 ℃ ; ( c，d) 70 ℃ ; ( e，f) 80 ℃ ; ( g， h) 90 ℃ 氧化铁表面所致． 3 结论 ( 1) 通过中心复合设计建立的响应曲面模型 P = 0. 0001，远远小于 0. 05，表明模型可靠，试验设 计合理． ( 2) Na2 S 浓度、NaOH 浓度和温度均对砷的浸 出影响显著，其中 Na2 S 和 NaOH 浓度是影响砷浸出 的主要因素，二者之间存在明显的交互作用，温度越 高越有利于砷的浸出． · 1401 ·

·1042· 工程科学学报，第40卷，第9期 元素 质量分数% 原子分数/% OK 35.22 64.98 AlK 1.13 1.24 SiK 0.92 0.97 FeK 57.98 30.66 Zn L 4.75 2.15 总计 100.00 100.00 3.3mm 1:39( 图7浸出后硫酸渣的表面形貌扫描分析结果 Fig.7 SEM/EDS result of the pyrite cinders after leaching (3)根据响应曲面模拟结果，在80℃时NaOH (马涌，路殿坤，金哲男，等。硫酸烧渣的综合利用研究。有 浓度为0.34molL-1,Na2S浓度为0.12molL-1时， 色矿治，2010,26(1)：24) 模型预测结果为0.0868%，浸出试验结果为 [0]Yang S H.Experimental research on leaching of gold and silver from pyrite cinders by thiocyanate process.Hydrometall China, 0.08%,试验结果与预测结果基本一致. 2017,36(1):16 (杨书怀.用硫氰酸盐从硫酸烧渣中浸出金银试验研究.湿 参考文献 法治金，2017,36(1)：16) [Liu Z C,Zheng Y J.Effect of Fe II)on the formation of iron [11]Ding J,Sun J W,Qian P,et al.Experimental study on recove- oxide synthesized from pyrite cinders by hydrothermal process. ring valuable metals from pyrite cinder by chloridizing roast. Power Technol,2011,209(13)119 Comput Appl Chem,2012,29(3)255 ]Jin C.Li DX.Research progress on the comprehensive utilization (丁剑，孙建伟，钱鹏，等.氯化培烧回收高铁硫酸烧渣中有 of iron from pyrite cinder.Met Mine,2011(10):162 价金属的实验研究.计算机与应用化学，2012,29(3)：255) (金程，李登新.硫酸烧渣中铁的综合利用研究进展.金属矿 [1]LiG B.Li Y J,Su Y.Experimental study of using pyrite slag as 山，2011(10)：162) resouree.Appl Chem Ind,2013.42(11):2027 B]Abdrakhimov A V,Abdrakhimova ES,Abdrakhimoy VZ.Tech- (李国斌，李亚军，苏毅.硫铁矿焙烧渣资源化实验研究.应 nical properties of roof tiles made of technogenic material with py- 用化工，2013,42(11)：2027) rite cinder.Glass Ceram,2006,63(3-):130 [13]Zhang G W,Xu Z,Li Y.Experimental study on the production 4]Alp I,Deveci H,Yazc E Y,et al.Potential use of pyrite cinders of iron concentrate from arsenic bearing pyrite cinder.Min Res as raw material in cement production:results of industrial scale tri- Dem,2013(1):34 al operations.J Hazard Mater,2009,166 (1)144 (张广伟，徐政，李岩.利用含砷硫酸渣生产铁精矿的实验 [5]Fellet G,Marchiol L,Perosa D,et al.The application of phytore- 研究.矿业研究与开发，2013(1)：34) mediation technology in a soil contaminated by pyrite cinders.Ecol [14]Chang Y C,Xu X H,Wang Y.Arsenic removal and recovery of Eng,2007,31(3):207 gold and silver by chloridizing roasting from high arsenic bearing [6]Zheng Y J,Liu Z C.Preparation of monodispersed micaceous iron pyrite cinder.Nonferrous Met Extr Metall,2015(6):46 oxide pigment from pyrite cinders.Powder Technol,2011,207 (1- (常耀超，徐晓辉，王云.高砷硫酸烧渣脱砷及高温氨化回 3):335 收金银.有色金属（治炼部分），2015(6)：46) Liu Z N,Ren J,Fang H,et al.Technology of obtaining high- [15]Han YY,Dai H X.Study on recovering iron concentrate from grade iron concentrate from pyrite cinder.Min Metall,2015,24 high arsenie pyrite cinder.Conser Utiliz Min Resour,2010(3): (6):83 55 (刘之能，任佳，方吴，等.从硫酸烧渣中获取高品位铁精矿 (韩远燕，戴惠新.某高砷硫酸渣选铁试验研究.矿产保护 的技术.矿治，2015,24(6)：83) 与利用，2010(3)：55) [8]Xu J H.Zhang L J.Chen J F,et al.Study on recovering red iron [16]Li Y H,Liu Z H,Li Q H,et al.Removal of arsenic from Waclz oxide from the burned slag of sulphuric acid production and its sed- zinc oxide using a mixed NaOH-Na2S leach.Hydrometallurgy imentation property.Chem Bioeng,2005(7):19 2011,108(34):165 (徐俊辉，张良均，陈金芳，等.硫酸烧渣制备氧化铁红及其 [17]Zhao MJ,Fang JJ,Zhang T M,et al.Optimization of copper 沉降性质的研究.化学与生物工程，2005(7)：19) oxide by sulphidizing flotation based on response surface method- 9]Ma Y,Lu D K,Jin Z N,et al.Research on the comprehensive ology.Chin J Process Eng,2017,17(3):532 utilization of pyrite calcine.Nonferrous Min Metall,2010,26 (赵敏捷，方建军，张铁民，等。响应曲面法优化某氧化铜矿 (1):24 硫化浮选.过程工程学报，2017,17(3)：532)

工程科学学报，第 40 卷，第 9 期 图 7 浸出后硫酸渣的表面形貌扫描分析结果 Fig． 7 SEM /EDS result of the pyrite cinders after leaching ( 3) 根据响应曲面模拟结果，在 80 ℃ 时 NaOH 浓度为 0. 34 mol·L － 1，Na2 S 浓度为 0. 12 mol·L － 1时， 模型 预 测 结 果 为 0. 0868% ，浸出试验结果为 0. 08% ，试验结果与预测结果基本一致． 参 考 文 献 ［1］ Liu Z C，Zheng Y J． Effect of Fe ( Ⅱ) on the formation of iron oxide synthesized from pyrite cinders by hydrothermal process． Power Technol，2011，209( 1-3) : 119 ［2］ Jin C，Li D X． Ｒesearch progress on the comprehensive utilization of iron from pyrite cinder． Met Mine，2011( 10) : 162 ( 金程，李登新． 硫酸烧渣中铁的综合利用研究进展． 金属矿 山，2011( 10) : 162) ［3］ Abdrakhimov A V，Abdrakhimova E S，Abdrakhimov V Z． Tech￾nical properties of roof tiles made of technogenic material with py￾rite cinder． Glass Ceram，2006，63( 3-4) : 130 ［4］ Alp I，Deveci H，Yazc E Y，et al． Potential use of pyrite cinders as raw material in cement production: results of industrial scale tri￾al operations． J Hazard Mater，2009，166( 1) : 144 ［5］ Fellet G，Marchiol L，Perosa D，et al． The application of phytore￾mediation technology in a soil contaminated by pyrite cinders． Ecol Eng，2007，31( 3) : 207 ［6］ Zheng Y J，Liu Z C． Preparation of monodispersed micaceous iron oxide pigment from pyrite cinders． Powder Technol，2011，207( 1- 3) : 335 ［7］ Liu Z N，Ｒen J，Fang H，et al． Technology of obtaining high￾grade iron concentrate from pyrite cinder． Min Metall，2015，24 ( 6) : 83 ( 刘之能，任佳，方昊，等． 从硫酸烧渣中获取高品位铁精矿 的技术． 矿冶，2015，24( 6) : 83) ［8］ Xu J H，Zhang L J，Chen J F，et al． Study on recovering red iron oxide from the burned slag of sulphuric acid production and its sed￾imentation property． Chem Bioeng，2005( 7) : 19 ( 徐俊辉，张良均，陈金芳，等． 硫酸烧渣制备氧化铁红及其 沉降性质的研究． 化学与生物工程，2005( 7) : 19) ［9］ Ma Y，Lu D K，Jin Z N，et al． Ｒesearch on the comprehensive utilization of pyrite calcine． Nonferrous Min Metall，2010，26 ( 1) : 24 ( 马涌，路殿坤，金哲男，等． 硫酸烧渣的综合利用研究． 有 色矿冶，2010，26( 1) : 24) ［10］ Yang S H． Experimental research on leaching of gold and silver from pyrite cinders by thiocyanate process． Hydrometall China， 2017，36( 1) : 16 ( 杨书怀． 用硫氰酸盐从硫酸烧渣中浸出金银试验研究． 湿 法冶金，2017，36( 1) : 16) ［11］ Ding J，Sun J W，Qian P，et al． Experimental study on recove￾ring valuable metals from pyrite cinder by chloridizing roast． Comput Appl Chem，2012，29( 3) : 255 ( 丁剑，孙建伟，钱鹏，等． 氯化焙烧回收高铁硫酸烧渣中有 价金属的实验研究． 计算机与应用化学，2012，29( 3) : 255) ［12］ Li G B，Li Y J，Su Y． Experimental study of using pyrite slag as resource． Appl Chem Ind，2013，42( 11) : 2027 ( 李国斌，李亚军，苏毅． 硫铁矿焙烧渣资源化实验研究． 应 用化工，2013，42( 11) : 2027) ［13］ Zhang G W，Xu Z，Li Y． Experimental study on the production of iron concentrate from arsenic bearing pyrite cinder． Min Ｒes Dev，2013( 1) : 34 ( 张广伟，徐政，李岩． 利用含砷硫酸渣生产铁精矿的实验 研究． 矿业研究与开发，2013( 1) : 34) ［14］ Chang Y C，Xu X H，Wang Y． Arsenic removal and recovery of gold and silver by chloridizing roasting from high arsenic bearing pyrite cinder． Nonferrous Met Extr Metall，2015( 6) : 46 ( 常耀超，徐晓辉，王云． 高砷硫酸烧渣脱砷及高温氯化回 收金银． 有色金属( 冶炼部分) ，2015( 6) : 46) ［15］ Han Y Y，Dai H X． Study on recovering iron concentrate from high arsenic pyrite cinder． Conserv Utiliz Min Ｒesour，2010( 3) : 55 ( 韩远燕，戴惠新． 某高砷硫酸渣选铁试验研究． 矿产保护 与利用，2010( 3) : 55) ［16］ Li Y H，Liu Z H，Li Q H，et al． Ｒemoval of arsenic from Waelz zinc oxide using a mixed NaOH--Na2 S leach． Hydrometallurgy， 2011，108( 3-4) : 165 ［17］ Zhao M J，Fang J J，Zhang T M，et al． Optimization of copper oxide by sulphidizing flotation based on response surface method￾ology． Chin J Process Eng，2017，17( 3) : 532 ( 赵敏捷，方建军，张铁民，等． 响应曲面法优化某氧化铜矿 硫化浮选． 过程工程学报，2017，17( 3) : 532) · 2401 ·