一种从含砷溶液中脱除砷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种除砷的方法，尤其涉及一种从含砷溶液中脱除砷的方法。
【背景技术】
[0002]在有色金属冶炼过程中，冶炼原料和冶炼中间产物中含有大量有价金属，同时也含有砷等有害的元素。在这些含砷物料进入冶炼过程前，往往需要进行预脱砷处理。预脱砷的方法可分为传统火法处理和湿法处理工艺。火法处理工艺是利用高砷烟尘中的含砷化合物易挥发的特点，通过火法挥发，实现砷的回收。火法处理工艺具有工艺成熟、适应性强、流程短、操作简单等优点，但是火法处理对环境的污染严重，脱砷率较低，限制了其应用。湿法处理工艺主要包括热水浸出脱砷法、酸浸脱砷法和碱浸脱砷法等。由于含砷物料中砷的物相复杂，限制了热水浸出法的应用。含砷物料中一般含有大量铅、锑、铁等有价重金属，酸浸会促使这些离子浸出，不利于砷与其他有价金属的分离，而且酸浸易于产生剧毒气体AsH3,恶化操作环境。碱浸脱砷法是利用砷具有两性的特点，而其他大多数重金属盐不溶于碱性溶液，从而实现砷与有价金属的高效分离，同时碱性脱砷法污染较小，因此被广大研究人员所青睐。
[0003]目前，对于含砷溶液的处理，国内外已经有了一定的研究。中国专利CN101954370A一种含砷废渣资源化的方法，将碱浸液用浓酸进行酸洗中和，结晶得到三氧化二砷。此法能够实现碱浸液中砷的资源化利用，但是该法对含有As (V)(五价砷)的碱浸液不适用，且需要大量的酸来中和碱浸液中的碱，水体积膨胀，不利于环境保护。中国专利CN1001010A从含砷烟尘中湿法直接制取砷酸钠，以锡焙烧烟尘为原料，加入碱液和氧化剂，50?75°C下搅拌浸出，调PH除杂后，浓缩结晶制备砷酸钠。该发明对碱性含砷浸出液进行浓缩结晶得到砷酸钠，实现了碱性含砷浸出液资源化利用，但是该法浓缩过程能耗较大，不利于能源节约，且对于含硫代砷酸钠及As (III)(三价砷)的溶液不适用，具有一定的局限性。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、清洁、成本低的从含砷溶液中脱除砷的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
[0006]—种从含砷溶液中脱除砷的方法，包括以下步骤:
[0007]I)在含砷溶液中加入氧化剂，得到氧化的含砷溶液；
[0008]2)加入氢氧化钠调节步骤I)得到的氧化的含砷溶液的碱度，使溶液中OH的浓度不低于2.5mol/L,控制溶液体系的温度为25?40°C进行控温沉淀，得到砷酸钠结晶和沉砷后液；其中所述含砷溶液中的As是以AsO2、AsS33和AsS 43中的一种或几种的离子形式存在。
[0009]上述的从含砷溶液中脱除砷的方法，优选的，所述步骤I)中，加入氧化剂使溶液的终点电位为_250mV?-160mV。
[0010]上述的从含砷溶液中脱除砷的方法，优选的，所述步骤I)中，含砷溶液中As的离子浓度大于5g/L。
[0011]上述的从含砷溶液中脱除砷的方法，优选的，所述步骤I)中，氧化剂为双氧水。
[0012]上述的从含砷溶液中脱除砷的方法，优选的，所述步骤2)中，控温沉淀的时间为I ?24h0
[0013]本发明的原理是:通过向含砷溶液中加入清洁氧化剂，将溶液中的As全部氧化为AsO43，再向氧化后液中加入氢氧化钠提高溶液中Na+浓度及OH离子浓度，降低砷酸钠在该溶液中的溶解度，再控制沉淀温度促进砷酸钠的有效结晶，结晶后的砷酸钠与反应溶液分离。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0015]I)本发明克服了现有技术中技术人员认为溶液的氢氧化钠浓度越大越利于As(V)(五价砷)溶解的技术偏见，本发明在高浓度的氢氧化钠溶液中实现砷酸钠的结晶析出，从而实现砷与反应溶液体系的分离。
[0016]2)本发明实现了含砷溶液中砷的脱除及其资源化，整个工艺过程中无有毒有害物质产生，不会对环境造成二次污染。
[0017]3)本发明的工艺相对于浓缩结晶的方法不需要加热浓缩，节约能耗，操作简单。
[0018]4)本发明的工艺砷的脱除率高，达到80%以上。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的工艺流程图。
[0020]图2为本发明实施例1得到的砷酸钠结晶的XRD图。
【具体实施方式】
[0021]为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0022]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0023]除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
[0024]实施例1:
[0025]一种本发明的从含砷溶液中脱除砷的方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤:
[0026]I)取300mL含砷溶液(含砷溶液的成分:总砷浓度Ast 13.30g/L ；As (III) 5.64g/L ；Sb2.20g/L ;Pb 0.95g/L ;碱度0.5mol/L)置于容器中，采用恒流栗加入质量浓度为30%的H2O2进行氧化(H 202加入速度为0.4mL/min,氧化温度为50°C )。当反应溶液的电位达到-182mV时停止加入H2O2,此时氧化完成。
[0027]2)再在氧化后的含砷溶液中加入氢氧化钠调节溶液的碱度至2.5mol/L。水浴控制溶液的体系温度为25°C并计时搅拌沉淀，沉淀时间Ih ;过滤分离，得到结晶物(其XRD图谱见图2所示，从图2中分析出该结晶物的主要成分是砷酸钠)和沉砷后液。测得沉砷后液的主要成分:AsT 1.02g/L ；As(III)Og/L ；Sb 0.05g/L ；Pb 0.73g/L ;碱度 2.2mol/L。砷酸钠成分:砷:17.8% ;钠:18.7% M:2.27% ;铅:0.027%。计算沉砷率为 92.33%。
[0028]实施例2:
[0029]一种本发明的从含砷溶液中脱除砷的方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤:
[0030]I)取 300mL 含砷溶液(含砷溶液的成分:AsT 21.52g/L ；As(III) 19.96g/L ；Sb1.84g/L ；Pb 0.85g/L ;碱度1.95mol/L)置于容器中，采用恒流栗加入质量浓度为30 %的H2O2进行氧化(H 202加入速度为0.4mL/min,氧化温度为40°C )。当反应溶液的电位达到-160mV时停止加入H2O2,此时氧化完成。
[0031]2)再在氧化后的含砷溶液中加入氢氧化钠调节溶液的碱度至4.0mol/L。水浴控制溶液的体系温度为30°C并计时搅拌沉淀，沉淀时间5h ;过滤分离，得到砷酸钠结晶和沉砷后液。测得沉砷后液的主要成分:Ast 1.20g/L ；As (III) Og/L ；Sb 0.05g/L ；Pb 0.69g/L ；碱度2.8mol/L0砷酸钠成分:砷:17.3% ;钠:19.2% ;锑:2.35% ;铅:0.03%。计算沉砷率为 94.42%。
[0032]实施例3:
[0033]一种本发明的从含砷溶液中脱除砷的方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤:
[0034]I)取 300mL 含砷溶液(含砷溶液的成分:AsT 9.03g/L ；As (III) 4.54g/L ;Sb1.73g/L ；Pb 0.56g/L;碱度l.0mol/L)置于容器中，采用恒流栗加入质量浓度为30 %的H2O2进行氧化(H 202加入速度为0.4mL/min,氧化温度为60°C )。当反应溶液的电位达到-250mV时停止加入H2O2,此时氧化完成。
[0035]2)再在氧化后的含砷溶液中加入氢氧化钠调节溶液的碱度至3.0mol/L。水浴控制溶液的体系温度为40°C并计时搅拌沉淀，沉淀时间24h ;过滤分离，得到砷酸钠结晶和沉砷后液。测得沉砷后液的主要成分:Ast 1.77g/L ；As (III) 0g/L ；Sb 0.07g/L ；Pb 0.54g/L ；碱度1.83mol/L0砷酸钠成分:砷:17.6% ;钠:18.2% ;锑:2.72% ;铅:0.02%。计算沉砷率为 80.40%o
【主权项】
1.一种从含砷溶液中脱除砷的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)在含砷溶液中加入氧化剂，得到氧化的含砷溶液； 2)加入氢氧化钠调节步骤I)后氧化的含砷溶液的碱度，使溶液中OH的浓度不低于2.5mol/L，控制溶液体系的温度为25?40°C进行控温沉淀，得到砷酸钠结晶和沉砷后液； 其中所述含砷溶液中的As是以AsO2、AsS33和AsS43中的一种或几种的离子形式存在。2.如权利要求1所述的从含砷溶液中脱除砷的方法，其特征在于，所述步骤I)中，加入氧化剂使溶液的终点电位为_250mV?-160mV。3.如权利要求1或2所述的从含砷溶液中脱除砷的方法，其特征在于，所述步骤I)中，含砷溶液中As的离子浓度大于5g/L。4.如权利要求1或2所述的从含砷溶液中脱除砷的方法，其特征在于，所述步骤I)中，氧化剂为双氧水。5.如权利要求1或2所述的从含砷溶液中脱除砷的方法，其特征在于，所述步骤2)中，控温沉淀的时间为I?24h。
【专利摘要】本发明公开了一种从含砷溶液中脱除砷的方法，包括以下步骤：1)在含砷溶液中加入氧化剂，得到氧化的含砷溶液；2)加入氢氧化钠调节步骤1)后氧化的含砷溶液的碱度，使溶液中OH-的浓度不低于2.5mol/L，控制溶液体系的温度为25～40℃进行控温沉淀，得到砷酸钠结晶和沉砷后液。本发明克服了现有技术中技术人员认为溶液的氢氧化钠浓度越大越利于As(V)溶解的技术偏见，在高浓度的氢氧化钠溶液中实现砷酸钠的结晶析出，从而实现砷与反应溶液体系的分离。本发明的工艺实现了含砷溶液中砷的预脱除及其资源化，沉砷后液可循环回用，整个工艺过程中无有毒有害物质产生，不会对环境造成二次污染。
【IPC分类】C22B30/04
【公开号】CN105063376
【申请号】CN201510484140
【发明人】田庆华, 石靖, 郭学益, 易宇, 李栋
【申请人】中南大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月10日