[發明專利]一種酸性復雜含砷溶液常壓沉砷的方法

在審

• 申請號: 201710696086.X
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107512739A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 李旻廷;魏昶;鄧志敢;李興彬;樊剛
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種酸性復雜含砷溶液常壓沉砷的方法，屬于冶金環保技術技術領域。

背景技術

在自然界中，通常砷主要以硫化物形式伴生于銅、鉛、鋅、錫礦物中。含砷的礦物在焙燒、熔煉過程會產生含砷煙塵，這些煙塵在濕法回收有價金屬的同時會產生含砷溶液；另一方面，在硫酸工業煙氣制酸過程亦會產生大量高濃度的含砷酸性廢水（一般稱為污酸）。而砷及其化合物是有毒的，具有生物累積性和致癌性。因此，必須將砷轉化為穩定的、對環境無害的形式才能排出。

目前，含砷廢水的處理方法分有化學沉淀法、物理法和微生物法。其中化學沉淀應用最為廣泛，包括石灰法、石灰-鐵鹽法、臭蔥石法。石灰法和石灰-鐵鹽法產生的沉淀溶解度較高、穩定性差，易對環境造成二次污染；同時廢渣量大，不利于廢渣的最終處理。臭蔥石具有含砷量高（30%左右）、結晶度高、易澄清分離、穩定性好、堆存費用低等優點，將砷以臭蔥石的形式除去是現今研究的熱點。傳統的臭蔥石合成方法是水熱合成，該方法通常在150oC的高溫下進行，合成的臭蔥石溶解性低，砷含量高（30%），其關鍵問題在于高壓釜運行成本高，難以大規模推廣應用。目前，常壓條件下臭蔥石的合成法方已有不少報道。

專利申請號200680015111.3中描述了一種砷的回收方法，砷的沉淀分為兩個階段，在第一階段中，在pH1～2、溫度80～135oC等條件下，將砷以臭蔥石的形式除去；第一階段產生的上清液用于第二階段沉砷，在pH4～7、溫度40～60oC等條件下形成無定型砷酸鐵，再返回到第一階段進行結晶轉化。專利申請號201210148339.7亦采用常壓臭蔥石合成法，在pH4～6、溫度70～95oC、鐵砷摩爾比1～1.5、空氣流量120～200L/h、反應時間5～7h等條件下，合成出了臭蔥石晶體。Demopoulos等人標題為“Precipitation of crystalline scorodite (FeAsO_4·2H₂O) from chloride solutions”,Hydrometallurgy, 1995, vol. 38, pp. 245～261的文章描述了“過飽和控制”沉淀砷的方法，該方法首先用MgO或CaO將含砷溶液溫和地調節pH至pH_ind（induction pH），該pH_ind為一個臨界值（開始出現無定型沉淀的pH值），然后向溶液中加入酸，直至沉淀完全消失，此后加入晶種開始沉淀反應。

事實上，不管是含砷煙塵回收有價金屬過程產生的含砷溶液或污酸，其酸的濃度在幾十克升，甚至上百克升。在上述的專利或文章中，臭蔥石合成的pH值條件偏弱酸性，其pH值在1～4的范圍，通常采用石灰調節溶液pH值，但在該過程中會產生石膏，同時也使部分砷進入到石膏渣中，易造成二次污染；另一方面，在較高pH值（pH>1.0～1.5）條件下鐵易與硫酸根結合生成鐵礬而不與五價砷反應生成臭蔥石。因此，如何增強常壓臭蔥石合成方法對原料的適應性范圍是含砷廢水無害化處理一個急切需要解決的問題。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種酸性復雜含砷溶液常壓沉砷的方法。本方法能從高酸度（pH=0～1.0）、硫酸和/或硫酸根濃度（10～200g/L）的復雜溶液中實現砷的沉淀，避免了鐵在較高pH值（pH>1.0～1.5）條件下易與硫酸根結合生成鐵礬而不與五價砷反應生成臭蔥石的問題。本發明通過以下技術方案實現。

一種酸性復雜含砷溶液常壓沉砷的方法，首先將酸性復雜含砷溶液調節pH后，加入亞鐵鹽，并通入預熱后的空氣或氧氣緩慢氧化二價鐵，三價鐵與五價砷反應生成晶型砷酸鐵，具體步驟如下：

步驟1、將酸性復雜含砷溶液加入硫酸調節pH為0.3～1.0；

步驟2、將經步驟1調節pH后的溶液，并加熱到80～95℃，按照溶液中含砷量與亞鐵鹽中鐵的摩爾比為1：1～1.5加入亞鐵鹽，再加入1～100g/L臭蔥石晶體攪拌均勻，通入預熱至70～85℃的空氣、氧氣或富氧空氣進行反應1～20h，最后進行液固分離，得到晶型砷酸鐵濾渣。

所述步驟1中酸性復雜含砷溶液包括以下濃度，砷濃度5～70g/L、硫酸或硫酸根濃度10～200g/L、Zn5～150g/L和Cu1～20g/L。

所述步驟2中亞鐵鹽為硫酸亞鐵。

本發明的有益效果是：