CN103466677A

CN103466677A - 一种从石灰石粉中脱砷脱铅的方法

Info

Publication number: CN103466677A
Application number: CN2013103866726A
Authority: CN
Inventors: 孙彦辉; 殷雪; 赵勇
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2013-12-25

Abstract

一种从石灰石粉中脱砷脱铅的方法，具体来说是采用智能纤维电阻炉通过高温焙烧将石灰石粉中的铅砷挥发去除。所述方法如下：（1）将原石灰石粉放入坩埚内；（2）将坩埚放入电阻炉内温度升高到600℃~700℃，保温20~30min，升温速率11~12℃/min；（3）继续升温到1200℃~1300℃，保温20~30min，升温速率11~12℃/min，后冷却到室温。本发明的有益效果在于：成本低廉、处理规模较大且工艺简单、容易操作；经过XRF分析，焙烧前PbO、As₂O₃的含量分别为0.0108%、0.0088%，而在焙烧后没有检测到PbO、As₂O₃的含量，说明焙烧对石灰石粉中极低的Pb、As的挥发去除具有一定的作用。且石灰石粉中CaO的质量百分含量由焙烧前的93.15%变为焙烧后的91.74%，变化较小，说明焙烧过程中Ca的损失较小。

Description

一种从石灰石粉中脱砷脱铅的方法

技术领域

本发明涉及一种石灰石粉中极低含量有害杂质元素的去除，属于脱除杂质元素铅砷的技术领域。

背景技术

石灰石是一种主要由方解石（CaCO₃）组成的矿物，其资源丰富，大量应用于建筑材料、冶金、化工以及建筑业中。例如在水泥工业中，它主要作为煅烧水泥熟料用的生料来使用^[1]。石灰石除了应用于工业生产外，还可以作为畜禽的主要钙源饲料及饲料企业的大宗原料，在畜牧生产中应用广泛。将石灰石做成粉状（石灰石粉），其作为天然的碳酸钙，是家禽补充钙质最廉价、最方便的矿物质饲料，一般含纯钙33%～38%左右。但是石灰石粉中常含有铅、砷等重金属及有毒有害元素，继而通过畜禽沉积在动物产品中，引起畜禽中毒及食品安全问题。

现行的《国家饲料卫生标准GB13078-2001》^[2]要求石灰石粉中的砷、铅指标分别为≤2.0mg/kg、≤10mg/kg，此外陕西省^[3]、辽宁省^[4]也相应出台了饲用石粉省级专项标准，扩大了要求范围，进一步明确饲用石灰石粉的使用规范。国家及地方饲用石灰石粉营养及卫生指标如下表所示。

现阶段，脱除矿石中的杂质元素主要有生物预氧化法（具有环境友好、费用低等特点，但其主要用于黄金矿中砷的脱除）、选择性氯化焙烧（存在环境污染和设备腐蚀等问题）、采用煤基回转窑强还原焙烧（工艺可实现砷的利用，对环境及设备要求不高，但是所需时间长，能耗高，导致成本较高）^[5]。以上几种脱除杂质元素方法存在能耗高、成本高、环境污染等负面影响。因此，对畜牧生产中使用的石灰石粉来说，极低含量的杂质元素脱除采用本技术方案具有较好的经济效益。

本发明对石灰石粉中极低的有毒有害元素砷、铅进行气化脱除，具有成本低廉、处理规模大及工艺简单、易操作等特点，是对石灰石粉中的极少量的砷、铅有害元素去除的一种有效途径。

发明内容

本发明的目的在于脱除石灰石粉中含量极低的铅、砷等重金属及有毒有害元素，使其达到畜禽的主要钙源饲料及饲料企业的大宗原料所要求的有害元素的含量范围。

本发明主要将石灰石粉在智能纤维电阻炉（型号SX3-4-13A）中加热焙烧，使微量元素As、Pb挥发去除。砷熔点817℃（28大气压），加热到613℃，便可不经液态，直接升华，成为蒸气。单质砷在空气中加热易氧化为As₂O₃或As₂O₅，As₂O₃易挥发，而As₂O₅是砷的高价氧化物，不易挥发。在有其他氧化物存在的情况下，As₂O₅易转化成不挥发的nMO·As₂O₅等物质。为避免不挥发物质的生成，可以采用提高焙烧温度或降低体系中氧位的方法。但提高温度是有限的，因此，常采用弱氧化气氛或弱还原气氛的方法，以防止As₂O₅的生成。重金属元素Pb是半挥发性元素，熔点327℃，沸点1740℃。在焙烧过程中，随着升温速率及温度的提高，Pb的挥发率都是不断增加的，最终逐渐趋于稳定。氮气气氛下Pb的挥发率高于空气气氛下Pb的挥发率，即还原性气氛可以促进Pb的挥发。因此，在焙烧过程中采用弱还原气氛有助于铅、砷的挥发。

本发明的技术方案如下：一种从石灰石粉中脱砷脱铅的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

（1）取石灰石粉进行XRF分析，测定其原始成分中各物质组成；

（2）用电子天平称量一定重量的石灰石粉放入坩埚内；

（3）将坩埚放入智能纤维电阻炉内，温度设定在600℃～700℃之间，在电阻炉内保温20～30min，智能纤维电阻炉的升温速率保持在11～12℃/min；

（4）保温时间过后，继续升高温度，设定温度为1200℃～1300℃，在电阻炉内保温20min～30min，升温速率11～12℃/min，后随炉冷却到室温。

（5）待焙烧后的石灰石粉冷却到室温后，取石灰石粉进行XRF分析，测定焙烧后各物质的组成，特别是石灰石粉内铅砷的含量。

本发明和现有技术相比所具有的有益效果在于：

(1)本发明成本低廉、处理规模较大且工艺简单、容易操作，对环境及设备要求也不高，同时不存在设备腐蚀等问题，具有较好的经济效益。

(2)此石灰石粉中的铅砷含量非常低，经过对原石灰石粉XRF分析，焙烧前PbO、As₂O₃的含量分别为0.0108%、0.0088%，而焙烧后，石灰石粉中的铅砷含量降低，经过XRF分析后，未检测到铅砷含量，说明焙烧对Pb、As的挥发去除具有一定的作用。

(3)石灰石粉中CaO的质量百分含量由焙烧前的93.15%变为焙烧后的91.74%，变化较小，说明焙烧过程中Ca的损失较小。

因此，此方法对于这种含量极低的石灰石粉中杂质元素铅砷的去除非常有效，同时又能保证焙烧过程中较小的Ca损失。

附图说明

图1为焙烧前对石灰石粉原材料进行XRF分析。

具体实施方式

一种从石灰石粉中脱砷脱铅的方法，其特征在于：首先用电子天平称取一定量的石灰石粉，其次将称量好的石灰石粉放入坩埚内，于智能纤维电阻炉（型号SX3-4-13A）内焙烧，在高温下利用铅砷的挥发性将石灰石粉中的有害元素铅砷去除，从而达到石灰石粉除杂的目的。具体步骤如下：

(1)取少量石灰石粉进行XRF分析，测定其原始成分中各物质组成；

(2)用电子天平称量一定重量的石灰石粉放入坩埚内；

(3)将坩埚放入智能纤维电阻炉内，温度设定在600℃～700℃之间，在电阻炉内保温20～30min，智能纤维电阻炉的升温速率保持在11～12℃/min；

(4)保温时间过后，继续升高温度，设定温度为1200℃～1300℃，在电阻炉内保温20min～30min，升温速率11～12℃/min，后随炉冷却到室温。

(5)待焙烧后的石灰石粉冷却到室温后，取少量石灰石粉进行XRF分析，测定焙烧后各物质的组成，特别是石灰石粉内铅砷的含量。

焙烧前后经过XRF分析，石灰石粉中氧化物含量变化如下表1所示，由表1可以看出：加热前PbO、As₂O₃的含量分别为0.0108%、0.0088%，而在焙烧后没有检测到PbO、As₂O₃的含量，说明焙烧对Pb、As的挥发去除具有一定的作用。

表1

如图1所示，对比标准卡片后看出该石灰石粉中CaCO₃含量较高，换算成CaO后质量百分含量达到93.15%，也就是说除了其他的杂质元素外，铅砷的含量是极低的。

Claims

1.一种从石灰石粉中脱砷脱铅的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

（2）用电子天平称量一定重量的石灰石粉放入坩埚内；

（3）将坩埚放入智能纤维电阻炉内，温度设定在600℃~700℃之间，在电阻炉内保温20~30min，智能纤维电阻炉的升温速率保持在11~12℃/min；

（4）保温时间过后，继续升高温度，设定温度为1200℃~1300℃，在电阻炉内保温20min~30min，升温速率11~12℃/min，后随炉冷却到室温；