[發明專利]利用鋼鐵廠鋅灰和過氧碳酸鈉快速脫除高砷氧化鋅中砷和生產硫酸鋅的方法

無效

• 申請號: 201310416935.3
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103466686A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 鄧培紅;張復興;杜紅;張軍
• 申請（專利權）人: 衡陽師范學院
• 主分類號: C01G9/06
• 分類號: C01G9/06
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉;劉明芳

技術領域

本發明涉及一種利用鋼鐵廠鋅灰和過氧碳酸鈉快速脫除高砷氧化鋅中砷和生產硫酸鋅的方法。

背景技術

根據鉛鋅行業“十二五”專項規劃，到2015年我國鉛的冶煉能力將達到550萬噸，年產精鉛300萬噸以上。同時，在鉛的冶煉過程中，每年可產生品位60％～70％的氧化鋅55萬噸，其中鋅含量達到30萬噸以上。由于這種低級氧化鋅中砷的含量高達1.5％～2.5％，而砷及其化合物均為劇毒物質，故飼料級、農肥級甚至是部分用于工業生產的硫酸鋅產品都對砷含量提出了十分嚴格的要求，國標要求砷含量在5PPm以下，國外（特別是歐盟和北美）的要求則更為苛刻。因為除砷技術不過關，這就極大地制約了這種工業廢料在硫酸鋅等化工行業中的重復回收使用。

目前，脫除這種低級氧化鋅中的砷，大多采用了多膛焙燒爐焙燒、回轉窯煅燒等火法冶金技術手段，但這些方案的設備投資巨大，脫砷效率也不理想，次氧化鋅返燒結配料時，粉塵大且含砷高，造成環境污染.。另外，濕法除砷的方法較多，由于各種方法反應條件不同，針對的砷的化合價態也不同，故適用的對象也不同。如一般工業廢水治理除砷，先會將溶液用石灰調節至中性或堿性，這時可以采用硫化沉淀法除砷，其原理是As³⁺和As⁵⁺均與S^2－生成硫化鹽沉淀，但該兩種沉淀在酸性環境下是不能優先于硫化鋅生成的，故不能用于硫酸鋅生產。再如電解鋅生產過程中，采用二氧化錳氧化As³⁺，使其生成As⁵⁺，As⁵⁺再與金屬離子結合成砷酸鹽沉淀，從而達到除砷的目的，但該法會引入Mn²⁺離子，使硫酸鋅溶液呈淡紅色，這對硫酸鋅產品外觀質量是有害的，需要再用高錳酸鉀除Mn²⁺，這樣一來成本增加較多，操作也比較繁瑣。也有用加石灰生成Ca₃(AsO₃)₂沉淀方法除砷的，但該沉淀較易溶于酸，故應用于硫酸鋅生產時不能將砷完全除去。還有用高錳酸鉀來除砷的，但高錳酸鉀與As₂O₃進行生成As₂O₅的反應，只能適用于中性或堿性環境，應用于硫酸鋅生產時也不能將砷完全除去；如高錳酸鉀與AsO₃³⁺進行反應，則會生成Mn²⁺離子，也不適用于硫酸鋅生產。故以上幾種方法也不能用于高砷氧化鋅中的砷。

鋼鐵廠在煉鋼過程中會產生大量的含鋅煙灰，其中鋅含量為30％左右，鐵含量則高達40％以上。這種原料具有鐵高鋅低的特點，由于鐵的氧化物大多易被硫酸浸出，所以特別不適合采用酸性浸出技術對鐵鋅進行分離實現回收鋅的目的。除了個別企業偶有嘗試外，基本上沒有用于硫酸鋅生產的成功例子。目前常用的處理鋼鐵廠鋅煙灰技術就是采用回轉窯還原揮發脫鋅，生產低級氧化鋅，鐵進入爐渣，從而達到鐵鋅分離。也有個別企業采用氨性或堿性浸出的方法生產堿式碳酸鋅，但規模都不大。

CN101665265A(申請號200910044355.X)公開了一種利用高砷氧化鋅和鋼鐵廠鋅灰生產硫酸鋅的方法，其中使用過氧化氫作為氧化劑。但是，反應速率緩慢，氧化效果不太理想，且工藝不容易控制，還有安全隱患：過氧化氫屬于危險化學品及有毒有害物質，是爆炸性強的氧化劑。過氧化氫自身不燃，但能與可燃物反應放出大量熱量和氣氛而引起著火爆炸。過氧化氫與許多無機化合物或雜質接觸后也會迅速分解而導致爆炸。同時，過氧化氫被發現有致癌性，可致人體遺傳物質DNA損傷及基因突變，并與多種活性氧所致疾病有密切關系，如老年帕金森氏病、腦中風、動脈硬化及糖尿病性腎病和糖尿病性神經性病變，還可導致或加重白內障等眼部疾病，通過呼吸道進入可導致肺損傷。因此使用過氧化氫操作復雜：需穿戴適當的防護服、手套和護目鏡或面具。

過氧碳酸鈉，是把空氣中的氧氣分離出來激活，與蘇打結合形成穩定的顆粒，溶于水后，每克過氧碳酸鈉產生4.46×10²¹個活性氧粒子，活性氧非常活潑，在水中高速運動，能夠快速的將As³⁺氧化成As⁵⁺，Fe²⁺氧化成Fe³⁺。同時，過氧碳酸鈉為固態沒有任何危害性，運輸和使用十分方便，其分解產物是氧氣和碳酸鹽，對環境沒有任何污染。

發明內容