一種含砷煙塵的無害化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含砷煙塵的無害化處理方法，屬于環(huán)境工程與科學(xué)領(lǐng)域。在水浸出含砷煙塵過程中，加入的稀酸和雙氧水實(shí)現(xiàn)酸性氧化浸出，在浸出液中加入砷重量0.8～2.5倍的高價(jià)鐵使砷形成難于溶解的砷酸鐵渣進(jìn)行高價(jià)鐵鹽脫砷，在高價(jià)鐵鹽脫砷的濾液中加入溶液中砷量3～6倍的高價(jià)鐵并用氨水調(diào)節(jié)pH至6～9，進(jìn)行深度吸附脫砷，濾液中砷含量低于0.5mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)含砷煙塵的無害化處理的目的。能夠充分利用五價(jià)砷溶解度高的特性，浸出過程中使用的水量比現(xiàn)有的技術(shù)要求的低，反應(yīng)過程的溫度低于沸騰溫度，也可以實(shí)現(xiàn)砷的高浸出率，減少了水的耗量和能源消耗。
【專利說明】ー種含砷煙塵的無害化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種含砷煙塵的無害化處理方法，屬于環(huán)境工程與科學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]砷及其化合物一般皆有毒性，其毒性臭名昭著，幾乎家喻戶曉。但是，神及其化合物在エ業(yè)上卻具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和優(yōu)越的使用功能。作合金添加劑生產(chǎn)鉛制彈丸、印刷合金、黃銅(冷凝器用)、蓄電池柵板、耐磨合金、高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼及耐蝕鋼等。黃銅中含有一定量的砷可防止脫鋅。高純砷是制取化合物半導(dǎo)體神化鎵、神化銦等的原料，也是半導(dǎo)體材料鍺和硅的摻雜元素。神的化合物還用于農(nóng)藥、防腐劑、染料和醫(yī)藥制劑等的制造。 [0003]神在地殼中含量并不大，但是它在自然界中到處都有，主要是以硫化物礦的形式存在。無論何種金屬硫化物礦石中都含有一定量神的硫化物，一般與銅、鉛、鋅、錫、鎢、鑰、汞等重金屬及金、銀貴金屬礦伴生或者共生，隨金屬的精礦進(jìn)入冶煉廠及化工廠。神污染存在于有色冶金及化工行業(yè)的礦山開采、礦物選礦加工與分離、冶煉提純及化工深加工等過程中，近年來，環(huán)境污染成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是重金屬及神污染。神的治理已經(jīng)成為制約冶金工業(yè)發(fā)展的瓶頸。
[0004]冶金或者化工中的含砷煙塵往往還含有其他有價(jià)金屬，一般采取提取其中的砷后將有價(jià)成分返回エ藝流程。煙塵中砷的提取處理，一般有以下幾種方法。用酸或者水在接近沸騰的溫度下浸出，浄化后蒸發(fā)濃縮制備白砷或者砷酸銅產(chǎn)品(黃干生，全昌榮.濕法提砷新エ藝探索[J].有色金屬(冶煉部分)，1994 (3):3~4.唐謨堂，李鵬，何靜，等.CR法處理銅轉(zhuǎn)爐煙灰制取砷酸銅[J].中國有色冶金，2009，(6):55^59.)。采用真空或者密閉體系下碳熱還原制備初級(jí)金屬神(張志偉.電熱豎罐還原蒸餾高砷錫煙塵生產(chǎn)金屬神[J].云錫科技，1997,24 (2):3f35.)。在酸或者水接近沸騰的溫度下浸出的溶液中，加入硝石灰等堿性物料將砷中和為砷酸鈣等砷鹽堆存(柏宏明.砷煙塵脫砷及含砷殘?jiān)臒o污染處理[J].云南冶金，1999，28(6):25^26, 55.)。As2O3在水中溶解度不大，以蒸發(fā)濃縮的方法制備白砷還有待進(jìn)ー步解決能耗大、成本高的問題。在浸出液中加入消石灰中和溶溶液的神，形成砷酸鈣沉淀洛，砷在洛中主要以FeAs04、FeAs03、Ca3(AsO4)2Xa3(AsO3)2等形式存在。由于As的這種形態(tài)在水中具有較大的可溶性，仍屬于有害渣，會(huì)造成神的二次污染。制備白神、砷酸銅或者初級(jí)金屬神常常因?yàn)槭袌龅膯栴}，出現(xiàn)漲庫的問題，限制了含砷煙塵的處理。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明涉及ー種含砷煙塵的無害化處理方法，能夠充分利用五價(jià)砷溶解度高的特性，浸出過程中使用的水量比現(xiàn)有的技術(shù)要求的低，反應(yīng)過程的溫度低于沸騰溫度，也可以實(shí)現(xiàn)砷的高浸出率，減少了水的耗量和能源消耗。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:在水浸出含砷煙塵過程中，加入的稀酸和雙氧水實(shí)現(xiàn)酸性氧化浸出，在浸出液中加入砷重量0.8~2.5倍的高價(jià)鐵使砷形成難于溶解的砷酸鐵洛進(jìn)行高價(jià)鐵鹽脫砷，在高價(jià)鐵鹽脫砷的濾液中加入溶液中砷量3~6倍的高價(jià)鐵并用氨水調(diào)節(jié)pH至6?9，進(jìn)行深度吸附脫神，濾液中砷含量低于0.5mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)含砷煙塵的無害化處理的目的。具體步驟包括如下:
(1)將水加熱至60?90°C，在攪拌的狀態(tài)下依次向水中加入含砷煙塵、雙氧水和稀酸，稀酸控制混合溶液的pH值為I?3，反應(yīng)0.5?3h后過濾，得到含有價(jià)金屬的濾餅和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入高價(jià)鐵鹽和氨水，氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為3?5，然后在溫度為40?70°C的條件下攪拌反應(yīng)0.5?2h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，得到的濾餅為可以安全堆放的神酸鐵渣，濾液作進(jìn)ー步處理；
(3)向步驟(2)得到的濾液中繼續(xù)加入高價(jià)鐵鹽和氨水,氨水調(diào)節(jié)濾液的pH值為6?9，并在溫度20?50°C的條件下反應(yīng)0.5?2h，過濾后得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合并堆放、濾液直接排放(神含量低于0.5mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn))或返回步驟(I)代替水進(jìn)行氧化酸浸。
[0007]所述含砷煙塵為As2O3 > 30 wt%的煙塵。
[0008]所述步驟(I)中含砷煙塵與水的固液比為1:2?8g/ml。
[0009]所述稀酸為濃度10?20wt%的硫酸、鹽酸或硝酸。
[0010]所述雙氧水的濃度為25?30wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的1.8?3.0倍。
[0011]所述高價(jià)鐵鹽為硫酸鉄、氯化鐵或硝酸鐵，步驟(2)中高價(jià)鐵鹽的加入量按照鐵與溶液中砷的重量比0.8?2.5:1加入；步驟(3)中高價(jià)鐵鹽的加入量按照鐵與溶液中砷的重量比3?6:1加入。
[0012]所述氨水為エ業(yè)氨水，エ業(yè)氨水是含氨25%?28%的水溶液。
[0013]本發(fā)明的原理是:利用砷酸在水中的溶解度大及砷酸鐵難溶于水的特性，在用水浸出的過程中加入氧化劑將三價(jià)的砷氧化為五價(jià)，五價(jià)的砷同加入的高價(jià)鐵離子形成砷酸鐵。
[0014]本發(fā)明具備的優(yōu)點(diǎn)和效果:
(1)能夠充分利用五價(jià)砷溶解度高的特性，浸出過程中使用的水量比現(xiàn)有的技術(shù)要求的低，反應(yīng)過程的溫度低于沸騰溫度，也可以實(shí)現(xiàn)砷的高浸出率，減少了水的耗量和能源消耗；
(2)將煙塵中的砷轉(zhuǎn)變?yōu)樵诃h(huán)境中難容的砷酸鐵，減少了エ業(yè)過程中排放到環(huán)境中砷的量，有利于環(huán)境保護(hù)；
(3)本方法能有效解決冶金及化工過程中神的開路，避免因白砷或者金屬神滯銷時(shí)出現(xiàn)漲庫或者停產(chǎn)的局面。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。
[0016]實(shí)施方式一:本發(fā)明的含砷煙塵的無害化處理方法為:
(I)將水加熱至90°C，在攪拌的狀態(tài)下依次向水中加入含As20339.6%,Pb 18.6%,H2O 8%的鉛冶金過程產(chǎn)生的煙塵(含砷煙塵與水的固液比為1: 7g/ml )、雙氧水(雙氧水的濃度為30wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的1.8倍)和濃度10wt%的硫酸，硫酸控制混合溶液的PH值為1，反應(yīng)2h后過濾，得到含有價(jià)金屬的濾餅和含砷酸的溶液； (2)向含砷酸的溶液中加入硫酸鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比0.8:1加入)和氨水，氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為4，然后在溫度為50°C的條件下攪拌反應(yīng)lh，反應(yīng)結(jié)束后過濾，得到的濾餅為可以安全堆放的神酸鐵渣，濾液作進(jìn)ー步處理；
(3)向步驟(2)得到的濾液中繼續(xù)加入硫酸鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比3:1加入)和氨水，氨水調(diào)節(jié)濾液的PH值為7.5，并在溫度20°C的條件下反應(yīng)2h，過濾后得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合并堆放、得到的濾餅為砷酸鐵和氫氧化鐵的混合物，濾液砷含量為0.35mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出過程。
[0017]實(shí)施方式ニ:本發(fā)明的含砷煙塵的無害化處理方法為:
(1)將水加熱至75°C，在攪拌的狀態(tài)下依次向水中加入As2O335wt%的含砷煙塵(含砷煙塵與水的固液比為1: 8g/ml)、雙氧水(雙氧水的濃度為25wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的2倍)和稀酸(濃度15wt%的鹽酸)，稀酸控制混合溶液的pH值為2，反應(yīng)0.5h后過濾，得到含有價(jià)金屬的濾餅和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入氯化鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比2.5:1加入)和氨水，氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為3，然后在溫度為70°C的條件下攪拌反應(yīng)0.5h,反應(yīng)結(jié)束后過濾，得到的濾餅為可以安全堆放的神酸鐵渣，濾液作進(jìn)ー步處理；
(3)向步驟(2)得到的濾液中繼續(xù)加入氯化鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比6:1加入)和氨水，氨水調(diào)節(jié)濾液的PH值為6，并在溫度50°C的條件下反應(yīng)0.5h，過濾后得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合并堆放，得到的濾餅為砷酸鐵和氫氧化鐵的混合物，濾液砷含量為0.32mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出過程。
[0018]實(shí)施方式三:本發(fā)明的含砷煙塵的無害化處理方法為:
(1)將水加熱至60°C，在攪拌的狀態(tài)下依次向水中加入As20342wt%的含砷煙塵(含砷煙塵與水的固液比為l:2g/ml)、雙氧水(雙氧水的濃度為28wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的3.0倍)和稀酸(濃度20wt%的硝酸)，稀酸控制混合溶液的pH值為3，反應(yīng)3h后過濾，得到含有價(jià)金屬的濾餅和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入硝酸鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比2:1加入)和氨水，氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為5,然后在溫度為40°C的條件下攪拌反應(yīng)2h,反應(yīng)結(jié)束后過濾,得到的濾餅為可以安全堆放的神酸鐵渣，濾液作進(jìn)ー步處理；
(3)向步驟(2)得到的濾液中繼續(xù)加入硝酸鐵(加入量按照鐵與溶液中砷的重量比4:1加入)和氨水，氨水調(diào)節(jié)濾液的PH值為9，并在溫度30°C的條件下反應(yīng)2h，過濾后得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合并堆放，得到的濾餅為砷酸鐵和氫氧化鐵的混合物，濾液砷含量為
0.28mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出過程。
[0019]以上對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗g的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.ー種含砷煙塵的無害化處理方法，其特征在于具體步驟包括: (1)將水加熱至60?90°C，在攪拌的狀態(tài)下依次向水中加入含砷煙塵、雙氧水和稀酸，稀酸控制混合溶液的pH值為I?3，反應(yīng)0.5?3h后過濾，得到含有價(jià)金屬的濾餅和含砷酸的溶液； (2)向含砷酸的溶液中加入高價(jià)鐵鹽和氨水，氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為3?5，然后加熱至40?70°C攪拌反應(yīng)0.5?2h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，得到的濾餅安全堆放； (3)向步驟(2)過濾后得到的濾液中繼續(xù)加入高價(jià)鐵鹽和氨水,氨水調(diào)節(jié)濾液的pH值為6?9，并在溫度20?50°C的條件下反應(yīng)0.5?2h，過濾后得到的濾餅與步驟(2)的濾餅合并堆放、濾液直接排放或返回步驟(I)代替水進(jìn)行反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特征在于:所述含砷煙塵為As2O3 > 30 wt% 的煙塵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特征在于:所述步驟(I)中含砷煙塵與水的固液比為1:2?8g/ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特征在于:所述稀酸為濃度10?20wt%的硫酸、鹽酸或硝酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特征在于:所述雙氧水的濃度為25?30wt%，加入量為含砷煙塵中砷重量的1.8?3.0倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷煙塵的無害化處理方法，其特征在于:所述高價(jià)鐵鹽為硫酸鐵、氯化鐵或硝酸鐵，步驟(2)中高價(jià)鐵鹽的加入量按照鐵與溶液中砷的重量比0.8?.2.5:1加入；步驟(3)中高價(jià)鐵鹽的加入量按照鐵與溶液中砷的重量比3?6:1加入。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK103551025SQ201310377630
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月27日
【發(fā)明者】廖亞龍, 彭志強(qiáng), 周娟 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)