CN103551025B - 一种含砷烟尘的无害化处理方法 - Google Patents

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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。

Description

一种含砷烟尘的无害化处理方法
技术领域
[0001] 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。
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,砷及其化合物在工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砷化镓、砷化铟等的原料,也是半导体材料锗和硅的掺杂元素。砷的化合物还用于农药、防腐剂、染料和医药制剂等的制造。
[0003] 砷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砷的硫化物,一般与铜、铅、锌、锡、钨、钼、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。砷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,特别是重金属及砷污染。砷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工艺流程。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,净化后蒸发浓缩制备白砷或者砷酸铜产品(黄干生,全昌荣.湿法提砷新工艺探索[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砷(张志伟.电热竖罐还原蒸馏高砷锡烟尘生产金属砷[J].云锡科技,1997,24 (2):31~35.)。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一步解决能耗大、成本高的问题。在浸出液中加入消石灰中和溶溶液的砷,形成砷酸钙沉淀渣,砷在渣中主要以FeAsO4、FeAsO3Xa3 (AsO4) 2、Ca3 (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,会造成砷的二次污染。制备白砷、砷酸铜或者初级金属砷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,本发明涉及一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,减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。具体步骤包括如下:
[0007] (I)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;
[0008] (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砷酸铁渣,滤液作进一步处理;
[0009] (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(砷含量低于0.5mg/L的排放标准)或返回步骤(I)代替水进行氧化酸浸。
[0010] 所述含砷烟尘为As2O3 > 30 «七%的烟尘。
[0011] 所述步骤(I)中含砷烟尘与水的固液比为1:2〜8g/ml。
[0012] 所述稀酸为浓度10〜20wt%的硫酸、盐酸或硝酸。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 所述氨水为工业氨水,工业氨水是含氨25%〜28%的水溶液。
[0016] 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。
[0017] 本发明具备的优点和效果:
[0018] (I)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;
[0019] (2)将烟尘中的砷转变为在环境中难容的砷酸铁,减少了工业过程中排放到环境中砷的量,有利于环境保护;
[0020] (3)本方法能有效解决冶金及化工过程中砷的开路,避免因白砷或者金属砷滞销时出现涨库或者停产的局面。
具体实施方式
[0021] 下面结合具体实施方式,对本发明作进一步说明。
[0022] 实施方式一:本发明的含砷烟尘的无害化处理方法为:
[0023] (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%、Pbl8.6%、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;
[0024] (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砷酸铁渣,滤液作进一步处理;
[0025] (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。
[0026] 实施方式二:本发明的含砷烟尘的无害化处理方法为:
[0027] (I)将水加热至75°C,在搅拌的状态下依次向水中加入As2O3 35wt%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;
[0028] (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砷酸铁渣,滤液作进一步处理;
[0029] (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。
[0030] 实施方式三:本发明的含砷烟尘的无害化处理方法为:
[0031] (I)将水加热至60°C,在搅拌的状态下依次向水中加入As20342 wt%的含砷烟尘(含砷烟尘与水的固液比为1:2g/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;
[0032] (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砷酸铁渣,滤液作进一步处理;
[0033] (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。
[0034] 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旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一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界七%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。
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