一种含砷烟尘的无害化处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种含砷烟尘的无害化处理方法，属于环境工程与科学领域。在水浸出含砷烟尘过程中，加入的稀酸和双氧水实现酸性氧化浸出，在浸出液中加入砷重量0.8～2.5倍的高价铁使砷形成难于溶解的砷酸铁渣进行高价铁盐脱砷，在高价铁盐脱砷的滤液中加入溶液中砷量3～6倍的高价铁并用氨水调节pH至6～9，进行深度吸附脱砷，滤液中砷含量低于0.5mg/L的排放标准，实现含砷烟尘的无害化处理的目的。能够充分利用五价砷溶解度高的特性，浸出过程中使用的水量比现有的技术要求的低，反应过程的温度低于沸腾温度，也可以实现砷的高浸出率，减少了水的耗量和能源消耗。
【专利说明】ー种含砷烟尘的无害化处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及ー种含砷烟尘的无害化处理方法，属于环境工程与科学领域。
【背景技术】
[0002]砷及其化合物一般皆有毒性，其毒性臭名昭著，几乎家喻户晓。但是，神及其化合物在エ业上却具有广泛的应用领域和优越的使用功能。作合金添加剂生产铅制弹丸、印刷合金、黄铜(冷凝器用)、蓄电池栅板、耐磨合金、高强结构钢及耐蚀钢等。黄铜中含有一定量的砷可防止脱锌。高纯砷是制取化合物半导体神化镓、神化铟等的原料，也是半导体材料锗和硅的掺杂元素。神的化合物还用于农药、防腐剂、染料和医药制剂等的制造。 [0003]神在地壳中含量并不大，但是它在自然界中到处都有，主要是以硫化物矿的形式存在。无论何种金属硫化物矿石中都含有一定量神的硫化物，一般与铜、铅、锌、锡、钨、钥、汞等重金属及金、银贵金属矿伴生或者共生，随金属的精矿进入冶炼厂及化工厂。神污染存在于有色冶金及化工行业的矿山开采、矿物选矿加工与分离、冶炼提纯及化工深加工等过程中，近年来，环境污染成为社会关注的焦点，特别是重金属及神污染。神的治理已经成为制约冶金工业发展的瓶颈。
[0004]冶金或者化工中的含砷烟尘往往还含有其他有价金属，一般采取提取其中的砷后将有价成分返回エ艺流程。烟尘中砷的提取处理，一般有以下几种方法。用酸或者水在接近沸腾的温度下浸出，浄化后蒸发浓缩制备白砷或者砷酸铜产品(黄干生，全昌荣.湿法提砷新エ艺探索[J].有色金属(冶炼部分)，1994 (3):3~4.唐谟堂，李鹏，何静，等.CR法处理铜转炉烟灰制取砷酸铜[J].中国有色冶金，2009，(6):55^59.)。采用真空或者密闭体系下碳热还原制备初级金属神(张志伟.电热竖罐还原蒸馏高砷锡烟尘生产金属神[J].云锡科技，1997,24 (2):3f35.)。在酸或者水接近沸腾的温度下浸出的溶液中，加入硝石灰等碱性物料将砷中和为砷酸钙等砷盐堆存(柏宏明.砷烟尘脱砷及含砷残渣的无污染处理[J].云南冶金，1999，28(6):25^26, 55.)。As2O3在水中溶解度不大，以蒸发浓缩的方法制备白砷还有待进ー步解决能耗大、成本高的问题。在浸出液中加入消石灰中和溶溶液的神，形成砷酸钙沉淀洛，砷在洛中主要以FeAs04、FeAs03、Ca3(AsO4)2Xa3(AsO3)2等形式存在。由于As的这种形态在水中具有较大的可溶性，仍属于有害渣，会造成神的二次污染。制备白神、砷酸铜或者初级金属神常常因为市场的问题，出现涨库的问题，限制了含砷烟尘的处理。
【发明内容】
[0005]为克服现有技术的不足，本发明涉及ー种含砷烟尘的无害化处理方法，能够充分利用五价砷溶解度高的特性，浸出过程中使用的水量比现有的技术要求的低，反应过程的温度低于沸腾温度，也可以实现砷的高浸出率，減少了水的耗量和能源消耗。
[0006]本发明的技术方案是:在水浸出含砷烟尘过程中，加入的稀酸和双氧水实现酸性氧化浸出，在浸出液中加入砷重量0.8~2.5倍的高价铁使砷形成难于溶解的砷酸铁洛进行高价铁盐脱砷，在高价铁盐脱砷的滤液中加入溶液中砷量3~6倍的高价铁并用氨水调节pH至6?9，进行深度吸附脱神，滤液中砷含量低于0.5mg/L的排放标准，实现含砷烟尘的无害化处理的目的。具体步骤包括如下:
(1)将水加热至60?90°C，在搅拌的状态下依次向水中加入含砷烟尘、双氧水和稀酸，稀酸控制混合溶液的pH值为I?3，反应0.5?3h后过滤，得到含有价金属的滤饼和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入高价铁盐和氨水，氨水调节溶液的pH为3?5，然后在温度为40?70°C的条件下搅拌反应0.5?2h，反应结束后过滤，得到的滤饼为可以安全堆放的神酸铁渣，滤液作进ー步处理；
(3)向步骤(2)得到的滤液中继续加入高价铁盐和氨水,氨水调节滤液的pH值为6?9，并在温度20?50°C的条件下反应0.5?2h，过滤后得到的滤饼与步骤(2)的滤饼合并堆放、滤液直接排放(神含量低于0.5mg/L的排放标准)或返回步骤(I)代替水进行氧化酸浸。
[0007]所述含砷烟尘为As2O3 > 30 wt%的烟尘。
[0008]所述步骤(I)中含砷烟尘与水的固液比为1:2?8g/ml。
[0009]所述稀酸为浓度10?20wt%的硫酸、盐酸或硝酸。
[0010]所述双氧水的浓度为25?30wt%，加入量为含砷烟尘中砷重量的1.8?3.0倍。
[0011]所述高价铁盐为硫酸鉄、氯化铁或硝酸铁，步骤(2)中高价铁盐的加入量按照铁与溶液中砷的重量比0.8?2.5:1加入；步骤(3)中高价铁盐的加入量按照铁与溶液中砷的重量比3?6:1加入。
[0012]所述氨水为エ业氨水，エ业氨水是含氨25%?28%的水溶液。
[0013]本发明的原理是:利用砷酸在水中的溶解度大及砷酸铁难溶于水的特性，在用水浸出的过程中加入氧化剂将三价的砷氧化为五价，五价的砷同加入的高价铁离子形成砷酸铁。
[0014]本发明具备的优点和效果:
(1)能够充分利用五价砷溶解度高的特性，浸出过程中使用的水量比现有的技术要求的低，反应过程的温度低于沸腾温度，也可以实现砷的高浸出率，減少了水的耗量和能源消耗；
(2)将烟尘中的砷转变为在环境中难容的砷酸铁，减少了エ业过程中排放到环境中砷的量，有利于环境保护；
(3)本方法能有效解决冶金及化工过程中神的开路，避免因白砷或者金属神滞销时出现涨库或者停产的局面。
【具体实施方式】
[0015]下面结合【具体实施方式】，对本发明作进ー步说明。
[0016]实施方式一:本发明的含砷烟尘的无害化处理方法为:
(I)将水加热至90°C，在搅拌的状态下依次向水中加入含As20339.6%,Pb 18.6%,H2O 8%的铅冶金过程产生的烟尘(含砷烟尘与水的固液比为1: 7g/ml )、双氧水(双氧水的浓度为30wt%，加入量为含砷烟尘中砷重量的1.8倍)和浓度10wt%的硫酸，硫酸控制混合溶液的PH值为1，反应2h后过滤，得到含有价金属的滤饼和含砷酸的溶液； (2)向含砷酸的溶液中加入硫酸铁(加入量按照铁与溶液中砷的重量比0.8:1加入)和氨水，氨水调节溶液的pH为4，然后在温度为50°C的条件下搅拌反应lh，反应结束后过滤，得到的滤饼为可以安全堆放的神酸铁渣，滤液作进ー步处理；
(3)向步骤(2)得到的滤液中继续加入硫酸铁(加入量按照铁与溶液中砷的重量比3:1加入)和氨水，氨水调节滤液的PH值为7.5，并在温度20°C的条件下反应2h，过滤后得到的滤饼与步骤(2)的滤饼合并堆放、得到的滤饼为砷酸铁和氢氧化铁的混合物，滤液砷含量为0.35mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出过程。
[0017]实施方式ニ:本发明的含砷烟尘的无害化处理方法为:
(1)将水加热至75°C，在搅拌的状态下依次向水中加入As2O335wt%的含砷烟尘(含砷烟尘与水的固液比为1: 8g/ml)、双氧水(双氧水的浓度为25wt%，加入量为含砷烟尘中砷重量的2倍)和稀酸(浓度15wt%的盐酸)，稀酸控制混合溶液的pH值为2，反应0.5h后过滤，得到含有价金属的滤饼和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入氯化铁(加入量按照铁与溶液中砷的重量比2.5:1加入)和氨水，氨水调节溶液的pH为3，然后在温度为70°C的条件下搅拌反应0.5h,反应结束后过滤，得到的滤饼为可以安全堆放的神酸铁渣，滤液作进ー步处理；
(3)向步骤(2)得到的滤液中继续加入氯化铁(加入量按照铁与溶液中砷的重量比6:1加入)和氨水，氨水调节滤液的PH值为6，并在温度50°C的条件下反应0.5h，过滤后得到的滤饼与步骤(2)的滤饼合并堆放，得到的滤饼为砷酸铁和氢氧化铁的混合物，滤液砷含量为0.32mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出过程。
[0018]实施方式三:本发明的含砷烟尘的无害化处理方法为:
(1)将水加热至60°C，在搅拌的状态下依次向水中加入As20342wt%的含砷烟尘(含砷烟尘与水的固液比为l:2g/ml)、双氧水(双氧水的浓度为28wt%，加入量为含砷烟尘中砷重量的3.0倍)和稀酸(浓度20wt%的硝酸)，稀酸控制混合溶液的pH值为3，反应3h后过滤，得到含有价金属的滤饼和含砷酸的溶液；
(2)向含砷酸的溶液中加入硝酸铁(加入量按照铁与溶液中砷的重量比2:1加入)和氨水，氨水调节溶液的pH为5,然后在温度为40°C的条件下搅拌反应2h,反应结束后过滤,得到的滤饼为可以安全堆放的神酸铁渣，滤液作进ー步处理；
(3)向步骤(2)得到的滤液中继续加入硝酸铁(加入量按照铁与溶液中砷的重量比4:1加入)和氨水，氨水调节滤液的PH值为9，并在温度30°C的条件下反应2h，过滤后得到的滤饼与步骤(2)的滤饼合并堆放，得到的滤饼为砷酸铁和氢氧化铁的混合物，滤液砷含量为
0.28mg/L，可以直接排放或者返回氧化酸性浸出过程。
[0019]以上对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗g的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.ー种含砷烟尘的无害化处理方法，其特征在于具体步骤包括: (1)将水加热至60?90°C，在搅拌的状态下依次向水中加入含砷烟尘、双氧水和稀酸，稀酸控制混合溶液的pH值为I?3，反应0.5?3h后过滤，得到含有价金属的滤饼和含砷酸的溶液； (2)向含砷酸的溶液中加入高价铁盐和氨水，氨水调节溶液的pH为3?5，然后加热至40?70°C搅拌反应0.5?2h，反应结束后过滤，得到的滤饼安全堆放； (3)向步骤(2)过滤后得到的滤液中继续加入高价铁盐和氨水,氨水调节滤液的pH值为6?9，并在温度20?50°C的条件下反应0.5?2h，过滤后得到的滤饼与步骤(2)的滤饼合并堆放、滤液直接排放或返回步骤(I)代替水进行反应。
2.根据权利要求1所述的含砷烟尘的无害化处理方法，其特征在于:所述含砷烟尘为As2O3 > 30 wt% 的烟尘。
3.根据权利要求1所述的含砷烟尘的无害化处理方法，其特征在于:所述步骤(I)中含砷烟尘与水的固液比为1:2?8g/ml。
4.根据权利要求1所述的含砷烟尘的无害化处理方法，其特征在于:所述稀酸为浓度10?20wt%的硫酸、盐酸或硝酸。
5.根据权利要求1所述的含砷烟尘的无害化处理方法，其特征在于:所述双氧水的浓度为25?30wt%，加入量为含砷烟尘中砷重量的1.8?3.0倍。
6.根据权利要求1所述的含砷烟尘的无害化处理方法，其特征在于:所述高价铁盐为硫酸铁、氯化铁或硝酸铁，步骤(2)中高价铁盐的加入量按照铁与溶液中砷的重量比0.8?.2.5:1加入；步骤(3)中高价铁盐的加入量按照铁与溶液中砷的重量比3?6:1加入。
【文档编号】C02F9/04GK103551025SQ201310377630
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】廖亚龙, 彭志强, 周娟 申请人:昆明理工大学