[發明專利]一種硫化砷渣處理并聯產單質砷的方法

有效

• 申請號: 201910320272.2
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109881015B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 丘克強;丁杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B5/04;C22B30/04
• 代理公司: 43114 長沙市融智專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 盛武生;魏娟

本發明屬于有害固廢處理領域，具體公開了一種硫化砷渣處理并聯產單質砷的方法，將硫化砷渣、硅的混合物在保護氣氛、不低于550的溫度下反應，將反應產物經負壓蒸餾，制得所述的單質砷；所述硅的粒度小于或等于300目；反應時間不低于90min。本發明研究意外發現，通過硫化砷渣、硅單質在所述的溫度條件下進行置換反應，配合對硅粒徑、反應時間以及后續的負壓蒸餾，可以出人意料地顯著提升單質砷的收率和純度，同時制得的二硫化硅可以作為生產硫化氫氣體的原料，硫化氫氣體可復作為硫化劑處理工業“污酸”廢水。

技術領域

本發明涉及砷化物處理利用領域，具體涉及一種利用硫化砷與硅的反應從硫化砷渣中回收單質砷的方法。

背景技術

砷是國民經濟發展中不可或缺的資源，在農業、電子、醫藥、冶金、化工等領域有著特殊的用途。常被應用到殺蟲劑、除草劑和、木材防腐劑、脫色劑、有色金屬合金、陶瓷等，尤其在半導體材料中的應用越來越多。砷廣泛存在于各種礦石之中，常與鉛、銅、鋅、錫、鎢、銻、金等金屬礦物伴生，在這些礦石的加工冶煉過程當中，相當一部分的砷進入到稀酸廢水中。當前，這種稀酸廢水的處理大多采用硫化法，從而產生大量的硫化砷渣。由于這些硫化砷渣處理處置難度較大，許多冶煉廠都采取直接堆放、穩定化填埋等方式處置。而硫化砷含有劇毒，這樣的處置方式存在對土壤環境和人類身體健康產生嚴重危害的隱患。因此，從硫化砷渣中回收砷資源不僅是環境保護、人類健康的需要，也是資源充分利用，國民經濟持續發展的需要。

目前針對硫化砷渣，主要的處理工藝有火法和濕法兩大類?；鸱ㄖ辛蚧樵涍^氧化焙燒，其中的硫化砷轉化成三氧化二砷直接揮發進入煙氣，然后冷凝實現三氧化二砷的回收。此法的缺點是產品質量差，伴生的二氧化硫煙氣含砷高，難以處理，二次污染嚴重。濕法主要采取酸浸、堿浸或鹽浸進行處理，先把砷從渣中分離出來，然后再進一步回收砷產品或進行無害化處理。但濕法處理普遍生產流程復雜、處理成本較高。

專利CN106756113A公布了一種硫化砷渣還原固硫焙燒直接生產金屬砷的方法，以硫化砷渣為原料，加入氧化銅和還原劑，混合后在高溫下還原固硫焙燒，焙燒產物經真空分離得到單質砷。該法過程雖然簡單，但所使用的氧化銅價格較貴，獲得單位質量單質砷產品消耗氧化銅質量較大，且得到的單質砷純度不高，回收率較低。除此之外，該法使用原料是未經處理的硫化砷渣，含有大量的其它金屬硫化物，不僅導致氧化銅與硫化砷接觸差，目標反應效率低，同時增加了能耗，降低設備使用效率。

專利CN103922294A公布了一種從硫化砷渣中回收砷的方法，以硫化砷渣為原料，首先以分段真空蒸餾的方法處理硫化砷渣獲得純度很高的硫化砷，而后以鐵粉與硫化砷混合在高溫下反應，反應產物經真空分離得到單質砷。該法過程簡單，硫化砷渣經提純處理后，與鐵粉可更好地接觸反應。但該法生成的單質砷易與鐵發生副反應生成砷鐵化合物，降低鐵粉的利用率的同時也嚴重降低砷的回收率。

發明內容

針對現有硫化砷渣的處理方法的局限性，本發明的目的是提供一種簡便的、成本低廉、回收率高、安全環保的從硫化砷渣中回收單質砷方法。

一種硫化砷渣處理并聯產單質砷的方法，將硫化砷渣、硅的混合物在保護氣氛、不低于550的溫度下反應(置換反應)，將反應產物經負壓蒸餾，制得所述的單質砷；

所述硅的粒度小于或等于300目；

反應時間不低于90min。

本發明研究意外發現，通過硫化砷渣、硅單質在所述的溫度條件下進行置換反應，配合對硅粒徑、反應時間以及后續的負壓蒸餾，可以出人意料地顯著提升單質砷的收率和純度，同時制得的二硫化硅可以作為生產硫化氫氣體的原料，硫化氫氣體可復作為硫化劑處理工業“污酸”廢水。

作為優選，所述的硫化砷渣在混合前預先經負壓蒸餾提純處理。研究發現，對其進行負壓蒸餾提純處理，更利于單質砷的制備。

作為優選，負壓蒸餾提純處理過程的溫度為400-600℃，壓強為10-400Pa。