[發明專利]一種分布結晶法制備高穩定性固砷礦物的方法

有效

• 申請號: 201611190920.X
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106823233B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 劉智勇;劉志宏;李啟厚;周亞明;李玉虎;姚偉;蔣濤
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: A62D3/33
• 分類號: A62D3/33;A62D101/40
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

本發明涉及一種分布結晶法制備高穩定性固砷礦物的方法，將含高砷溶液脫砷并將其固化，使含砷溶液得到無害化處理。本發明將含砷溶液中的三價砷經催化氧化為五價砷后，氧化后液采用石灰沉砷法?分布結晶法合成高穩定的固砷礦物，可直接堆存。先通過石灰沉砷法獲得砷酸鈣，再采用分布結晶法將砷酸鈣轉變為高穩定性的固砷礦物，毒性浸出符合GB5085.3?2007(固體廢物鑒別標準?浸出毒性鑒別)規定。本發明工藝流程短，沉砷效果好，沉砷后液可直接排放，合成的固砷礦物穩定性高，可在寬pH值范圍2～11及強還原性條件下穩定堆存。

技術領域

本發明屬于礦物固砷技術領域，涉及一種高穩定性固砷礦物的制備方法。

背景技術

砷是一種劇毒元素，且有高致癌性，廣泛伴生于各種有色金屬冶煉工藝系統中。近三十年來，隨著我國有色金屬行業飛速發展，砷污染問題愈發嚴峻，嚴重威脅著人們的生命健康。因此，進行砷污染治理研究是一項急迫且有重大意義的課題。

目前固砷技術主要包括包封和礦物固砷兩類。包封就是用水泥、玻璃等材料，對含砷物料進行包覆，使其能夠穩定堆存。這一方法固廢量大、成本高，難以廣泛應用。礦物固砷即將砷轉化為穩定性高的含砷礦物堆存。固砷礦物的選擇，應從浸出穩定性、礦物含砷量、浸出產物毒性、制備難易程度和成本等多方面綜合權衡。原生和次生砷礦物，盡管總數多達300余種，但其中能用于固砷的“滿意之選”實屬難得。在Ca(II)-As(V)-H₂O體系中，不同條件下能合成一系列砷酸鈣礦物，其穩定性較高；但是，砷酸鈣在酸性條件下溶解度較大，且其中的Ca(II)離子可與溶解態CO₂反應，生成碳酸鈣而重新釋放出砷。因此，砷酸鈣類礦物并不宜用作固砷礦物。在Fe(III)-As(V)-H₂O體系中，改變反應條件能制備出一系列組成、晶型和結晶度各異的砷酸鐵沉淀。其中，臭蔥石(FeAsO₄·2H₂O)，因其穩定性高、理論含砷量高達32％、呈結晶態易于液固分離、渣含水低等優點，是目前公認的最佳固砷礦物。

目前臭蔥石的制備方法主要分為三大類:水熱法、常壓法和改進常壓法。其中水熱法由于需要的高溫高壓，能耗較大，難以工業應用；常壓法在常壓下制備臭蔥石，但其周期較長；改進常壓法在常壓，75～90℃條件下通過緩慢氧化亞鐵離子控制過飽和度，在7小時內制備了高結晶度臭蔥石，是目前公認的最佳制備方法。臭蔥石具有較強的穩定性，在以往的研究中砷的浸出濃度最低達0.5mg/L，但這僅限于弱酸性(pH值2～6)和氧化條件下，而在強酸性或堿性區域、或在還原性條件下，其浸出穩定性較差。因此，進一步研究制備對堿性和強還原性環境穩定的臭蔥石是十分有必要的。

目前公布的專利中，日本同和礦業有限公司的發明專利(CN 102153145 A，CN101952204A)首次提出用二價鐵為鐵源，處理含砷溶液，并制備得到臭蔥石和砷酸鐵粉末，該方法沉砷徹底，簡單方便，但是制備的臭蔥石和砷酸鐵僅在較窄的pH(2～6)范圍內能穩定堆存，在堿性或強還原性條件下砷的毒性浸出遠超過GB5085.3-2007國家標準規定的限值(<5mg/L)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高穩定性固砷礦物的制備方法，可以制備得到一種在寬pH范圍和強還原性條件下穩定的固砷礦物。本發明的工藝簡單，操作方便，制備的固砷礦物含砷量較高，毒性浸出濃度非常低，且穩定區域寬，能在強還原性條件下穩定堆存。

為實現本發明的目的，提供以下技術方案:

一種高穩定性固砷礦物的制備方法，包括以下步驟:

(1)含砷溶液催化氧化

通過催化氧化的方式，向含砷溶液中加入氧化性氣體和催化劑，將溶液中的As³⁺轉變成As⁵⁺；

(2)氧化后液沉砷