[發明專利]一種銻煙灰加壓還原制備三氧化二砷的方法

有效

• 申請號: 201710728017.2
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107352581B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 劉偉鋒;劉亮強;孫百奇;楊天足;陳霖;張杜超
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01G28/00
• 分類號: C01G28/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種銻煙灰加壓還原制備三氧化二砷的方法，銻煙灰在高溫水溶液中加入還原劑加壓還原浸出，使各種砷氧化物以亞砷酸形式溶解進入溶液，浸出液通入硫化氫凈化脫除雜質金屬，凈化后液采用噴霧熱分解方式制備出三氧化二砷產品，冷卻水返回加壓還原浸出過程。本發明的實質是首先采用加壓還原浸出方式實現了銻煙灰中砷的有效溶解，然后再采用噴霧熱分解方式回收了溶液中的三氧化二砷，共同作用實現了從銻煙灰中有效脫除和回收砷的目的。砷的浸出率可以達到90.0%以上，三氧化二砷的純度達到99.0%以上，具有砷脫除率高、環境污染小和產品純度高的優點。

技術領域

本發明涉及有色冶金領域中重金屬冶金過程，特別是有效地從銻煙灰中加壓還原制備三氧化二砷的濕法冶金方法。

背景技術

銻是一種性脆、導電性和導熱性不佳的銀白色金屬，主要用于合金、軍事工業、阻燃劑和玻璃等行業。我國是世界上銻產量最大的國家，2010年全世界的銻產量為16.7萬噸，而中國2010年的銻產量達到15.0萬噸，占世界銻產量的89%以上，我國在銻資源和生產上均具有不可取代的優勢。銻冶煉的礦產原料主要有輝銻礦、銻金礦和脆硫鉛銻礦等，而銻煙灰則是回收銻的重要二次原料，每生產10萬噸鉛會產出500噸銻金屬量。

銻煙灰主要來源是重金屬冶煉的副產物，由于銻與砷通常相互伴生于重金屬冶煉的原料中，所以，砷是銻煙灰中典型的雜質元素，由于砷和銻為同族相鄰近元素，物理化學性質相似，造成其分離困難。銻煙灰中銻具有較高的經濟價值，砷的存在使得銻的回收困難，并對環境造成嚴重危害。因此銻煙灰中砷的脫除同時具有重要的經濟價值和環保意義。

目前銻煙灰的處理主要有火法工藝和濕法工藝兩大類，其中火法工藝較為成熟在工業上得到廣泛應用。砷銻火法分離工藝主要是采用焙燒等方法使三氧化二砷揮發分離，通常加入粉煤等還原劑以提高砷的揮發率。但由于砷銻性質相似，通常存在砷和銻分離并不徹底，揮發出的砷煙灰仍含有較高的銻。同時，火法揮發分離砷存在著工作環境差、環境污染大和能耗高等問題。

冶金工作者一直在努力開發濕法分離銻和砷的方法，主要研究的方法有水體系、鹽酸體系、氫氧化鈉體系和硫化鈉體系等四個體系。水體系則是利用三氧化二砷易溶于水的性質，使銻煙灰中的砷溶解進入溶液，但是往往存在砷浸出率低的缺點。為此，研究人員提出采用加入氧化劑氧化方式提高砷的浸出率，其是利用五價砷的水溶性遠大于三價砷，從而促使砷進入溶液，這種方法對于脫砷效率的提高非常有限，且存在試劑耗量大的缺點。

鹽酸體系則是用鹽酸浸出銻煙灰，使砷和銻分別以水溶性良好的三氯化砷和三氯化銻進入溶液，然后在從浸出液中采用低溫蒸餾或還原方法分離銻和砷。低溫蒸餾法是利用三氯化砷的沸點為130.2℃，而三氯化銻的沸點223.5℃，使用控溫蒸餾在較低溫度下先將砷以三氯化砷形式分離出來，然后用硫化鈉處理三氯化砷蒸餾液使砷以三硫化二砷形式沉淀處來。還原方法則是用還原劑將砷還原為砷單質分離出來，而銻留在溶液中，進一步通過水解制備三氧化二銻產品。鹽酸體系可以有效實現銻和砷的溶解，但是鹽酸體系不僅存在設備腐蝕的問題，而且存在廢水量大和處理成本高的問題。

氫氧化鈉體系則是在氫氧化鈉體系中浸出分離銻煙灰中的砷和銻。砷銻煙灰中的砷銻分別主要以三氧化二砷和三氧化二銻的形式存在，前者的水溶性遠高于后者，而且三氧化二砷屬于兩性偏酸性氧化物，三氧化二銻屬于兩性偏堿性氧化物，從而在氫氧化鈉堿性體系下使得砷更容易進入溶液，銻則被抑制進入溶液而留在浸出渣中，浸出渣用來制取銻的工業產品，進而達到砷銻分離的目的。與水浸相比，堿性浸出提高了砷的浸出率，但是仍然不理想，所以冶金工作者又提出加入氧化劑或采用加壓氧化的方式強化脫砷，利用砷酸鈉易溶于水的性質有效提高砷的浸出率，取得良好的砷銻分離效果。但是高壓堿性體系對設備的材質要求較高，更為關鍵的是得到的砷酸鈉溶液難以有效處理。