[發明專利]一種利用鐵鹽從酸性含砷溶液中除砷的方法

有效

• 申請號: 201910328869.1
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110104753B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 徐斌;李騫;馬永鵬;姜濤;高偉;楊永斌;董中林;周玉娟;陳燕珠;李光輝;郭宇峰;黃柱成;張元波;彭志偉;易凌云;楊凌志
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C02F1/66
• 分類號: C02F1/66;C02F1/72;C01G49/00;C02F101/10;C02F103/16
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 錢朝輝

本發明公開了一種利用鐵鹽從酸性含砷溶液中除砷的方法，包括以下步驟：(1)調節酸性含砷溶液的pH，攪拌加熱，再加入亞鐵鹽得到混合溶液；(2)向混合溶液中加入磁鐵礦，再加入氧化劑，攪拌加熱反應，過濾去除臭蔥石濾渣，即完成酸性含砷溶液中砷的去除。本發明利用新生高活性晶種沉砷，得到的沉淀為晶型良好的砷酸鐵，具有含砷高，體積小，晶型結構完整，砷毒性浸出濃度低，長期穩定性好，易澄清、過濾和分離等優勢。本發明的工藝條件更加溫和，工藝簡單，操作方便，藥劑用量少，砷鐵渣量小，原料價格低廉，成本低，可從銅冶煉煙塵酸性含砷液中生成晶型良好的砷酸鐵沉淀物?臭蔥石。

技術領域

本發明屬于濕法冶金技術領域，尤其涉及一種從酸性含砷溶液中除砷的方法。

背景技術

有色金屬硫化礦的冶金過程及黃金提取過程中會產生各種含砷廢液、廢渣以及煙塵，是有色金屬提取冶金過程中的主要污染物。這類含砷物料有劇毒，并具有生物累積性和致癌性，必須經無害化處理后方可排放。現階段，處理含砷廢水、含砷溶液的方法主要有化學沉淀法、物理法及微生物法，其中化學沉淀法被廣泛采用。化學沉淀法是利用(亞)砷酸根(AsO₃^3-/AsO₃^4-)與鈣鹽、鐵鹽及硫化物等沉淀劑形成低溶解度砷酸鹽(砷酸鈣、砷酸鐵及硫化砷)以達到除砷目的。然而，生成的沉淀渣穩定性差，長期露天堆存/填埋，經生物遷移、雨雪沖刷、淋溶會釋放出砷，如果滲入河流和土壤，將對生態環境造成嚴重危害。

鐵鹽除砷是化學沉淀法中用于處理含砷溶液最典型的方法。除砷過程中三價鐵離子與五價砷反應生成砷酸鐵沉淀，其溶度積比砷酸鈣、硫化砷高出約兩個數量級，穩定性相對較好，脫砷率高。但砷酸鐵是一種非晶型沉淀，砷毒性浸出濃度高，長期穩定性差，不能滿足長期露天堆存/填埋處理要求。此外，鐵鹽在pH高于1.7的溶液中易水解生成氫氧化鐵膠體，該膠體有極強的吸附能力，能吸附水中的砷酸鐵并發生共沉淀，雖然能提高脫砷效率，但會導致其他有價金屬的吸附夾雜，造成金屬損失且難以澄清過濾。

臭蔥石(FeAsO₄·2H₂O)是晶型良好的砷酸鐵，該晶體含砷高(30％)，Fe、As比為1：1，體積小，由于具有晶體結構，臭蔥石穩定性好，毒性浸出度低(5mg/LAs)，易澄清、過濾，是鐵鹽沉砷的理想選擇。目前，已經有不少研究報道了臭蔥石的各種形成方法和機理，但均有優缺點。高溫高壓氧化(HTPO)是在溫度和氧氣壓力分別為150-230℃和2000kPa的條件下，將硫酸鐵加入到含有As(III)溶液的高壓釜中形成晶型良好的砷酸鐵沉淀，該方法主要應用障礙是成本高。另一種技術是在環境壓力下從富砷溶液中生成臭蔥石，即調節溶液pH4，添加亞鐵離子后經氧化劑氧化，As³⁺和Fe²⁺被H₂O₂或純氧氧化成As⁵⁺和Fe³⁺，在溫度為80-90℃條件下生成臭蔥石，但高pH導致溶液中砷和鐵的過飽和度急劇上升，小固相核的生成增多，會形成無定形的含鐵砷沉淀。

在常壓、溫度低于水的沸點(80-95℃)的條件下，嚴格控制反應臨界pH(一般pH＝0.9)，鐵砷摩爾比(一般為1.08)，添加晶種(石膏、赤鐵礦、臭蔥石等晶種)，也能夠生成臭蔥石晶體。這種方法與其他方法相比，具有較低的成本和較高的通用性，但反應條件苛刻，超過臨界狀態將會產生無定型砷酸鐵。并且由于原生晶種臭蔥石不易得，石膏、赤鐵礦等外來晶種活性低，需添加的晶種濃度高(50-80g/L)，沉淀反應時間長達5-7h，形成的砷鐵渣量大。此外，由于晶種強烈的表面效應，固體顆粒間容易相互碰撞吸引聚集成團，影響沉淀過程。因此，對上述方法添加晶種的方法進行改進，對于鐵鹽除砷的進一步推廣應用具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種利用鐵鹽從酸性含砷溶液中除砷的方法，該方法具有藥劑消耗少、成本低、生成的砷沉淀渣少且穩定性高等優點。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：