[發(fā)明專利]一種高穩(wěn)定性固砷礦物的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611195704.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN106868320B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉智勇;劉志宏;李啟厚;周亞明;李玉虎;姚偉;姜波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B30/04
• 分類號(hào): C22B30/04;C22B3/44
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

本發(fā)明涉及一種高穩(wěn)定性固砷礦物的制備方法，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(fā)明將含砷溶液中的三價(jià)砷經(jīng)催化氧化為五價(jià)砷后，氧化后液采用石灰沉砷法和分布結(jié)晶法、調(diào)控生長(zhǎng)法、水熱法三種中的任一種結(jié)合，合成高穩(wěn)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(jié)晶法、調(diào)控生長(zhǎng)法、水熱法三種中的任一種將砷酸鈣轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻€(wěn)定性的固砷礦物，毒性浸出符合GB5085.3?2007(固體廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)?浸出毒性鑒別)規(guī)定。本發(fā)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(wěn)定性高，可在寬pH值范圍2～11及強(qiáng)還原性條件下穩(wěn)定堆存。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦物固砷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高穩(wěn)定性固砷礦物的制備方法。

背景技術(shù)

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(tǒng)中。近三十年來，隨著我國有色金屬行業(yè)飛速發(fā)展，砷污染問題愈發(fā)嚴(yán)峻，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康。因此，進(jìn)行砷污染治理研究是一項(xiàng)急迫且有重大意義的課題。

目前固砷技術(shù)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(duì)含砷物料進(jìn)行包覆，使其能夠穩(wěn)定堆存。這一方法固廢量大、成本高，難以廣泛應(yīng)用。礦物固砷即將砷轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性高的含砷礦物堆存。固砷礦物的選擇，應(yīng)從浸出穩(wěn)定性、礦物含砷量、浸出產(chǎn)物毒性、制備難易程度和成本等多方面綜合權(quán)衡。原生和次生砷礦物，盡管總數(shù)多達(dá)300余種，但其中能用于固砷的“滿意之選”實(shí)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(wěn)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(tài)CO₂反應(yīng)，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(yīng)條件能制備出一系列組成、晶型和結(jié)晶度各異的砷酸鐵沉淀。其中，臭蔥石(FeAsO₄·2H₂O)，因其穩(wěn)定性高、理論含砷量高達(dá)32％、呈結(jié)晶態(tài)易于液固分離、渣含水低等優(yōu)點(diǎn)，是目前公認(rèn)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(jìn)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(yè)應(yīng)用；常壓法在常壓下制備臭蔥石，但其周期較長(zhǎng)；改進(jìn)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(shí)內(nèi)制備了高結(jié)晶度臭蔥石，是目前公認(rèn)的最佳制備方法。臭蔥石具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在以往的研究中砷的浸出濃度最低達(dá)0.5mg/L，但這僅限于弱酸性(pH值2～6)和氧化條件下，而在強(qiáng)酸性或堿性區(qū)域、或在還原性條件下，其浸出穩(wěn)定性較差。因此，進(jìn)一步研究制備對(duì)堿性和強(qiáng)還原性環(huán)境穩(wěn)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(yè)有限公司的發(fā)明專利(CN 102153145 A，CN101952204 A)首次提出用二價(jià)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(jiǎn)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(nèi)能穩(wěn)定堆存，在堿性或強(qiáng)還原性條件下砷的毒性浸出遠(yuǎn)超過GB5085.3-2007國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值(<5mg/L)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高穩(wěn)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(qiáng)還原性條件下穩(wěn)定的固砷礦物。本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)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(wěn)定區(qū)域?qū)挘茉趶?qiáng)還原性條件下穩(wěn)定堆存。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供以下技術(shù)方案：

一種高穩(wěn)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(zhuǎn)變成As⁵⁺；

(2)氧化后液沉砷