一種含砷煙塵的無害化處理方法

2023-04-24 19:04:26

一種含砷煙塵的無害化處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種含砷煙塵的無害化處理方法，屬於環境工程與科學領域。在水浸出含砷煙塵過程中，加入的稀酸和雙氧水實現酸性氧化浸出，在浸出液中加入砷重量0.8～2.5倍的高價鐵使砷形成難於溶解的砷酸鐵渣進行高價鐵鹽脫砷，在高價鐵鹽脫砷的濾液中加入溶液中砷量3～6倍的高價鐵並用氨水調節pH至6～9，進行深度吸附脫砷，濾液中砷含量低於0.5mg/L的排放標準，實現含砷煙塵的無害化處理的目的。能夠充分利用五價砷溶解度高的特性，浸出過程中使用的水量比現有的技術要求的低，反應過程的溫度低於沸騰溫度，也可以實現砷的高浸出率，減少了水的耗量和能源消耗。
【專利說明】ー種含砷煙塵的無害化處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及ー種含砷煙塵的無害化處理方法，屬於環境工程與科學領域。
【背景技術】
[0002]砷及其化合物一般皆有毒性，其毒性臭名昭著，幾乎家喻戶曉。但是，神及其化合物在エ業上卻具有廣泛的應用領域和優越的使用功能。作合金添加劑生產鉛制彈丸、印刷合金、黃銅(冷凝器用)、蓄電池柵板、耐磨合金、高強結構鋼及耐蝕鋼等。黃銅中含有一定量的砷可防止脫鋅。高純砷是製取化合物半導體神化鎵、神化銦等的原料，也是半導體材料鍺和矽的摻雜元素。神的化合物還用於農藥、防腐劑、染料和醫藥製劑等的製造。 [0003]神在地殼中含量並不大，但是它在自然界中到處都有，主要是以硫化物礦的形式存在。無論何種金屬硫化物礦石中都含有一定量神的硫化物，一般與銅、鉛、鋅、錫、鎢、鑰、汞等重金屬及金、銀貴金屬礦伴生或者共生，隨金屬的精礦進入冶煉廠及化工廠。神汙染存在於有色冶金及化工行業的礦山開採、礦物選礦加工與分離、冶煉提純及化工深加工等過程中，近年來，環境汙染成為社會關注的焦點，特別是重金屬及神汙染。神的治理已經成為制約冶金工業發展的瓶頸。
[0004]冶金或者化工中的含砷煙塵往往還含有其他有價金屬，一般採取提取其中的砷後將有價成分返回エ藝流程。煙塵中砷的提取處理，一般有以下幾種方法。用酸或者水在接近沸騰的溫度下浸出，浄化後蒸發濃縮製備白砷或者砷酸銅產品(黃幹生，全昌榮.溼法提砷新エ藝探索[J].有色金屬(冶煉部分)，1994 (3):3~4.唐謨堂，李鵬，何靜，等.CR法處理銅轉爐菸灰製取砷酸銅[J].中國有色冶金，2009，(6):55^59.)。採用真空或者密閉體系下碳熱還原製備初級金屬神(張志偉.電熱豎罐還原蒸餾高砷錫煙塵生產金屬神[J].雲錫科技，1997,24 (2):3f35.)。在酸或者水接近沸騰的溫度下浸出的溶液中，加入硝石灰等鹼性物料將砷中和為砷酸鈣等砷鹽堆存(柏宏明.砷煙塵脫砷及含砷殘渣的無汙染處理[J].雲南冶金，1999，28(6):25^26, 55.)。As2O3在水中溶解度不大，以蒸發濃縮的方法製備白砷還有待進ー步解決能耗大、成本高的問題。在浸出液中加入消石灰中和溶溶液的神，形成砷酸鈣沉澱洛，砷在洛中主要以FeAs04、FeAs03、Ca3(AsO4)2Xa3(AsO3)2等形式存在。由於As的這種形態在水中具有較大的可溶性，仍屬於有害渣，會造成神的二次汙染。製備白神、砷酸銅或者初級金屬神常常因為市場的問題，出現漲庫的問題，限制了含砷煙塵的處理。

【發明內容】

[0005]為克服現有技術的不足，本發明涉及ー種含砷煙塵的無害化處理方法，能夠充分利用五價砷溶解度高的特性，浸出過程中使用的水量比現有的技術要求的低，反應過程的溫度低於沸騰溫度，也可以實現砷的高浸出率，減少了水的耗量和能源消耗。
[0006]本發明的技術方案是:在水浸出含砷煙塵過程中，加入的稀酸和雙氧水實現酸性氧化浸出，在浸出液中加入砷重量0.8~2.5倍的高價鐵使砷形成難於溶解的砷酸鐵洛進行高價鐵鹽脫砷，在高價鐵鹽脫砷的濾液中加入溶液中砷量3~6倍的高價鐵並用氨水調節pH至6?9，進行深度吸附脫神，濾液中砷含量低於0.5mg/L的排放標準，實現含砷煙塵的無害化處理的目的。具體步驟包括如下:
(1)將水加熱至60?90°C，在攪拌的狀態下依次向水中加入含砷煙塵、雙氧水和稀酸，稀酸控制混合溶液的pH值為I?3，反應0.5?3h後過濾，得到含有價金屬的濾餅和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入高價鐵鹽和氨水，氨水調節溶液的pH為3?5，然後在溫度為40?70°C的條件下攪拌反應0.5?2h，反應結束後過濾，得到的濾餅為可以安全堆放的神酸鐵渣，濾液作進ー步處理；
(3)向步驟(2)得到的濾液中繼續加入高價鐵鹽和氨水,氨水調節濾液的pH值為6?9，並在溫度20?50°C的條件下反應0.5?2h，過濾後得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合併堆放、濾液直接排放(神含量低於0.5mg/L的排放標準)或返回步驟(I)代替水進行氧化酸浸。
[0007]所述含砷煙塵為As2O3 > 30 wt%的煙塵。
[0008]所述步驟(I)中含砷煙塵與水的固液比為1:2?8g/ml。
[0009]所述稀酸為濃度10?20wt%的硫酸、鹽酸或硝酸。
[0010]所述雙氧水的濃度為25?30wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的1.8?3.0倍。
[0011]所述高價鐵鹽為硫酸鉄、氯化鐵或硝酸鐵，步驟(2)中高價鐵鹽的加入量按照鐵與溶液中砷的重量比0.8?2.5:1加入；步驟(3)中高價鐵鹽的加入量按照鐵與溶液中砷的重量比3?6:1加入。
[0012]所述氨水為エ業氨水，エ業氨水是含氨25%?28%的水溶液。
[0013]本發明的原理是:利用砷酸在水中的溶解度大及砷酸鐵難溶於水的特性，在用水浸出的過程中加入氧化劑將三價的砷氧化為五價，五價的砷同加入的高價鐵離子形成砷酸鐵。
[0014]本發明具備的優點和效果:
(1)能夠充分利用五價砷溶解度高的特性，浸出過程中使用的水量比現有的技術要求的低，反應過程的溫度低於沸騰溫度，也可以實現砷的高浸出率，減少了水的耗量和能源消耗；
(2)將煙塵中的砷轉變為在環境中難容的砷酸鐵，減少了エ業過程中排放到環境中砷的量，有利於環境保護；
(3)本方法能有效解決冶金及化工過程中神的開路，避免因白砷或者金屬神滯銷時出現漲庫或者停產的局面。
【具體實施方式】
[0015]下面結合【具體實施方式】，對本發明作進ー步說明。
[0016]實施方式一:本發明的含砷煙塵的無害化處理方法為:
(I)將水加熱至90°C，在攪拌的狀態下依次向水中加入含As20339.6%,Pb 18.6%,H2O 8%的鉛冶金過程產生的煙塵(含砷煙塵與水的固液比為1: 7g/ml )、雙氧水(雙氧水的濃度為30wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的1.8倍)和濃度10wt%的硫酸，硫酸控制混合溶液的PH值為1，反應2h後過濾，得到含有價金屬的濾餅和含砷酸的溶液； (2)向含砷酸的溶液中加入硫酸鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比0.8:1加入)和氨水，氨水調節溶液的pH為4，然後在溫度為50°C的條件下攪拌反應lh，反應結束後過濾，得到的濾餅為可以安全堆放的神酸鐵渣，濾液作進ー步處理；
(3)向步驟(2)得到的濾液中繼續加入硫酸鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比3:1加入)和氨水，氨水調節濾液的PH值為7.5，並在溫度20°C的條件下反應2h，過濾後得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合併堆放、得到的濾餅為砷酸鐵和氫氧化鐵的混合物，濾液砷含量為0.35mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出過程。
[0017]實施方式ニ:本發明的含砷煙塵的無害化處理方法為:
(1)將水加熱至75°C，在攪拌的狀態下依次向水中加入As2O335wt%的含砷煙塵(含砷煙塵與水的固液比為1: 8g/ml)、雙氧水(雙氧水的濃度為25wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的2倍)和稀酸(濃度15wt%的鹽酸)，稀酸控制混合溶液的pH值為2，反應0.5h後過濾，得到含有價金屬的濾餅和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入氯化鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比2.5:1加入)和氨水，氨水調節溶液的pH為3，然後在溫度為70°C的條件下攪拌反應0.5h,反應結束後過濾，得到的濾餅為可以安全堆放的神酸鐵渣，濾液作進ー步處理；
(3)向步驟(2)得到的濾液中繼續加入氯化鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比6:1加入)和氨水，氨水調節濾液的PH值為6，並在溫度50°C的條件下反應0.5h，過濾後得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合併堆放，得到的濾餅為砷酸鐵和氫氧化鐵的混合物，濾液砷含量為0.32mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出過程。
[0018]實施方式三:本發明的含砷煙塵的無害化處理方法為:
(1)將水加熱至60°C，在攪拌的狀態下依次向水中加入As20342wt%的含砷煙塵(含砷煙塵與水的固液比為l:2g/ml)、雙氧水(雙氧水的濃度為28wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的3.0倍)和稀酸(濃度20wt%的硝酸)，稀酸控制混合溶液的pH值為3，反應3h後過濾，得到含有價金屬的濾餅和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入硝酸鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比2:1加入)和氨水，氨水調節溶液的pH為5,然後在溫度為40°C的條件下攪拌反應2h,反應結束後過濾,得到的濾餅為可以安全堆放的神酸鐵渣，濾液作進ー步處理；
(3)向步驟(2)得到的濾液中繼續加入硝酸鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比4:1加入)和氨水，氨水調節濾液的PH值為9，並在溫度30°C的條件下反應2h，過濾後得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合併堆放，得到的濾餅為砷酸鐵和氫氧化鐵的混合物，濾液砷含量為
0.28mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出過程。
[0019]以上對本發明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗g的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.ー種含砷煙塵的無害化處理方法，其特徵在於具體步驟包括: (1)將水加熱至60?90°C，在攪拌的狀態下依次向水中加入含砷煙塵、雙氧水和稀酸，稀酸控制混合溶液的pH值為I?3，反應0.5?3h後過濾，得到含有價金屬的濾餅和含砷酸的溶液； (2)向含砷酸的溶液中加入高價鐵鹽和氨水，氨水調節溶液的pH為3?5，然後加熱至40?70°C攪拌反應0.5?2h，反應結束後過濾，得到的濾餅安全堆放； (3)向步驟(2)過濾後得到的濾液中繼續加入高價鐵鹽和氨水,氨水調節濾液的pH值為6?9，並在溫度20?50°C的條件下反應0.5?2h，過濾後得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合併堆放、濾液直接排放或返回步驟(I)代替水進行反應。
2.根據權利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特徵在於:所述含砷煙塵為As2O3 > 30 wt% 的煙塵。
3.根據權利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特徵在於:所述步驟(I)中含砷煙塵與水的固液比為1:2?8g/ml。
4.根據權利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特徵在於:所述稀酸為濃度10?20wt%的硫酸、鹽酸或硝酸。
5.根據權利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特徵在於:所述雙氧水的濃度為25?30wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的1.8?3.0倍。
6.根據權利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特徵在於:所述高價鐵鹽為硫酸鐵、氯化鐵或硝酸鐵，步驟(2)中高價鐵鹽的加入量按照鐵與溶液中砷的重量比0.8?.2.5:1加入；步驟(3)中高價鐵鹽的加入量按照鐵與溶液中砷的重量比3?6:1加入。
【文檔編號】C02F9/04GK103551025SQ201310377630
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月27日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】廖亞龍, 彭志強, 周娟 申請人:昆明理工大學