CN106495215A - 一种含砷废液生产砷酸镁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含砷废液生产砷酸镁的方法，以采用“火法冶炼－烟气制酸系统”工艺从事有色金属冶炼企业制酸过程中形成的含砷废液为原料生产砷酸镁。首先依次除铁、除锌和除铜，然后将液体中的As3+氧化成As5+与Mg2+进行充分化合，生产出Mg3(AsO4)2粗品，最后对Mg3(AsO4)2粗品进行提纯，生产出砷酸镁产品。本发明在生产高纯度砷酸镁的同时对含砷废液进行了处理，达到了节能减排，循环利用资源的效果。

Description

一种含砷废液生产砷酸镁的方法
技术领域
本发明是一种含砷废液生产砷酸镁的方法。具体地说，在有色金属冶炼行业，冶炼企业采用“火法冶炼烟气制酸生产系统”对精矿粉进行脱硫、脱砷砷处理，利用生成的烟气生产硫酸过程中的稀酸喷淋洗涤烟气工序中，形成酸性含砷液体，本发明涉及利用这类酸性含砷液体生产砷酸镁的方法。
背景技术
砷及其化合物大多是剧毒物质且易致癌，对人体和环境危害大，属国家规定的一类污染物。目前，有色金属冶炼企业生产过程中产生了大量的含砷废液，主要采用石灰中和含砷废液，将生成的含砷中和渣集中堆放的方法。但该方法存在以下缺陷：一是处置过程中产生中和渣属于危险品废物；二是中和渣中的 Ca3(AsO4)2在一定的条件下会出现反溶，引起二次污染，需要二次处理；三是建设堆放危险品废物的专门存放场地，需投入大量资金，占用土地资源；四是废液中含有的有用物质一同被处置，造成资源浪费。因此需要发明一种新方法，克服以上缺陷，满足生产的需要。
公布号为CN103031442A的中国发明专利申请公布了“一种冶铜过程中产生的含砷废液综合利用的方法”，该方法向含砷废液中加入氧化镁，反应得到砷酸镁和硫酸镁，分离提纯后得到砷酸镁产品，起到了消除环境污染，回收有用物质，实现循环利用的作用。但这种方法存在以下主要缺陷：一是反应过程不易控制，不能满足生产需要；二是不能有效除去产品中含有的Mg(OH)2成份，产品中Mg3(AsO4)2含量较低，一般低于60%；三是砷酸镁合成时间较长，生产效率低；四是采用了一步除去杂质的方法，该方法回收的Fe、Zn和Cu等元素混合物不易提纯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含砷废液生产砷酸镁的方法，用于克服现有技术的缺陷，所要解决的技术问题是：一是通过精细地原料投入，有效地控制反应速度，更有利于实现工业化生产；二是大幅度提高产品纯度；三是加快砷酸镁合成速度，提高生产效率；四是通过分步除去Fe、Zn和Cu等元素，使回收的物质纯度更高，便于进一步提纯，可直接销售。
本发明的技术方案如下：
一种含砷废液生产砷酸镁的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、制备氧化镁料浆：将氧化镁和水混合搅拌均匀得到氧化镁料浆；
第二步、含砷废液中和：启动反应装置A搅拌桨，泵入含砷废酸，向反应装置A中泵入氧化镁料浆，搅拌均匀使液体pH值至1～2， 然后加入絮凝剂使液体中的固体充分沉淀，将液体进行过滤，将滤液泵入反应装置B；
第三步、含砷废液除Fe3+：启动反应装置B搅拌桨，向反应装置B中泵入氧化镁料浆，搅拌均匀使体系pH值至2～3使铁离子析出，然后加入絮凝剂使析出的固体充分沉淀，将液体进行过滤，将滤液泵入反应装置C；
第四步、含砷废液除Zn2+：启动反应装置C搅拌盘，向反应装置C中泵入氧化镁料浆，搅拌均匀使液体pH值至3～4使锌离子析出，然后加入絮凝剂使析出的固体充分沉淀，将液体进行过滤，将滤液泵入加热反应装置D；
第五步、含砷废液除Cu2+：启动加热反应装置D加热器，使液体温度大于50℃，启动搅拌盘，向反应装置D中泵入氧化镁料浆，搅拌均匀使液体pH值至5～6使铜离子析出，然后加入絮凝剂使析出的固体充分沉淀，将液体进行过滤，将滤液泵入加热反应装置E；
第六步、合成砷酸镁：测定第五步所得滤液中As3+和As5+的含量，根据亚砷酸与氧化剂反应生成砷酸的化学反应式计算氧化剂的用量；根据砷酸与氧化镁反应生成砷酸镁的化学反应式计算氧化镁的用量；
启动加热反应装置E搅拌桨，加入氧化镁和氧化剂，充分搅拌，液体pH值达到9时，将液体进行过滤，收集滤饼为砷酸镁粗品；
第七步、砷酸镁提纯：开启反应罐F的分散盘，将砷酸镁粗品投入到反应罐中，制成砷酸镁料浆；然后开启碳化装置并通入CO2气体，将砷酸镁料浆进行碳化，检测体系固体中氢氧化镁含率低于3%时将过滤碳化后的料浆进行过滤，收集滤饼得到经提纯的砷酸镁产品。
所述的含砷废液可以是冶炼企业利用焙烧或融炼工艺对有色金属精矿粉进行脱硫、脱砷处理，利用形成的烟气生产硫酸的过程中形成的含砷废液。
优选地，第一步制备氧化镁料浆：将氧化镁中加入水，使液面高于氧化镁固体，然后进行搅拌制成料浆。
絮凝剂优选聚丙烯酰胺。
氧化剂优选为双氧水；根据反应式H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O计算H2O2的用量；根据反应式2H3AsO4+3MgO=Mg3(AsO4)2↓+3H2O计算氧化镁的用量。
本发明的经济效果在于：
本发明以有色金属冶炼企业生产过程中形成的含砷废液为原料，添加适量的氧化镁，通过控制反应过程，分步除去Fe、Zn、Cu等元素后，通过过氧化氢将液体中的As3+氧化成As5+并与Mg2+进行充分化合，生产出含有Mg3(AsO4)2成份的粗品。对粗品进行提纯，除去Mg(OH)2成份，经干燥、粉碎处理后得到纯度更高的砷酸镁产品。
相对于背景技术所述的方法，本发明还具有以下优势：
第一、本发明首先进行了去除Fe、Zn、Cu等元素的前期处理，这样做的优点在于：一是除去液体中的杂质，有利于提高砷酸镁产品的纯度；二是通过分步除去Fe、Zn、Cu等元素，使回收的Fe(OH)3、Zn(OH)2、Cu(OH)2纯度较高，便于进一步提纯，可直接销售。
第二、本发明首先利用过氧化氢将液体中的As3+氧化成As5+，然后As5+与Mg2+进行化合，生产出Mg3(AsO4)2。这样做的优点在于：一是As5+较As3+化学性质活泼，有利有合成Mg3(AsO4)2；二是砷酸物比亚砷酸物毒性小，市场需求量较大。
第三、经过检测，本发明方法制备的成品砷酸镁纯度达到95%，远高于公布号为CN103031442A的中国发明专利申请公布的“一种冶铜过程中产生的含砷废液综合利用的方法”制备的砷酸镁的纯度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例
含砷废液准备：取某冶铜企业利用“火法冶炼－烟气制酸生产系统”生产硫酸过程中，形成的含砷废液1m³，泵入不锈钢反应罐A；经测定废液的酸度为12%，含砷量为18000mg/L。
第一步、调制氧化镁料浆：取含量为80%的氧化镁30Kg倒入搅拌罐，加入50Kg清水，进行连续搅拌，制成氧化镁料浆。
第二步、含砷废液中和：在常温环境下，启动不锈钢反应罐A搅拌桨，使罐中的含砷废液（即废酸）匀速流动，分三次将总计30Kg氧化镁料浆泵入不锈钢反应罐，搅拌30分钟测定液体pH值＝2，加入200g聚丙烯酰胺絮凝剂，加完后停止搅拌。将液体泵入离心式过滤机进行过滤，将滤液泵入不锈钢反应罐B，收集滤渣集中处理。
本步骤的作用是中和废液，提高pH值，除去未反应完全的氧化镁及杂质。
第三步、含砷废液除Fe：启动不锈钢反应罐B搅拌桨，使罐中的液体匀速流动，泵入10Kg氧化镁料浆，搅拌15分钟测定液体pH值＝3，加入800g聚丙烯酰胺絮凝剂，加完后停止搅拌。将液体泵入离心式过滤机进行过滤，将滤液泵入不锈钢反应罐C，收集滤饼集中处理。
本步骤的作用是使析出的Fe3+絮凝沉淀，通过过滤除去Fe3+。
第四步、含砷废液除Zn：启动不锈钢反应罐C搅拌盘，使罐中的液体快速转动，泵入8Kg氧化镁料浆，搅拌30分钟测定液体pH值＝4，加入多少300g聚丙烯酰胺絮凝剂，加完后停止搅拌。将液体泵入离心式过滤机进行过滤，将滤液泵入不锈钢加热反应罐D，收集滤饼集中处理。
本步骤的作用是使析出的Zn 2+絮凝沉淀，通过过滤除去Zn 2+。
第五步、含砷废液除Cu：启动不锈钢加热反应罐D加热器，使液体温度升高到60℃，启动搅拌盘，使液体快速转动，泵入5Kg氧化镁料浆，搅拌30分钟测定液体pH值＝6，加入200g聚丙烯酰胺絮凝剂，加完后停止搅拌。将液体泵入离心式过滤机进行过滤，将滤液泵入不锈钢加热反应釜，收集滤饼集中处理。
本步骤的作用是使析出的Cu2+絮凝沉淀，通过过滤除去Cu2+。
第六步、合成砷酸镁：测定第五步所得滤液中As3+和As5+的含量，根据反应式H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O计算作为氧化剂的H2O2的用量；根据反应式2H3AsO4+3MgO=Mg3(AsO4)2↓+3H2O计算氧化镁的用量；在计算所得用量基础上，为了促进反应进行，增加一定幅度，确定以下用量：85%氧化镁用量50Kg，35%双氧水用量1.5Kg。
开启不锈钢加热反应釜搅拌桨，使液体均匀流动，液体温度升高到105℃，加入氧化镁和双氧水，充分搅拌，随着反应进行，液体pH值逐渐升高，开启加热器1小时后测得液体pH值＝10，关闭加热器和搅拌桨，将液体泵入板框式压滤机进行过滤，将硫酸镁滤液泵入储罐，收集滤饼为砷酸镁粗品。
第七步：砷酸镁提纯：开启不锈钢反应罐的分散盘，加水2000 Kg，使水均匀流动，调整水的温度为20℃，分次将砷酸镁粗品投入到反应罐中，制成砷酸镁料浆；然后开启碳化塔并通入CO2气体，将砷酸镁料浆泵入碳化塔，二小时后检测体系固体中氢氧化镁含率为2.5%，将过滤碳化后的料浆泵入板框式压滤机进行过滤，收集滤饼放入烘干箱，温度设定为150℃，5小时后取出经提纯的砷酸镁滤饼，称重为85 Kg。
第八步：检测：取第七步得到的经提纯的砷酸镁滤饼5克，采用荧光光度分析法检测产品含砷量，检测出产品中Mg3(AsO4)2含量为96%。

Claims (5)

1.一种含砷废液生产砷酸镁的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、制备氧化镁料浆：将氧化镁和水混合搅拌均匀得到氧化镁料浆；
第二步、含砷废液中和：启动反应装置A搅拌桨，泵入含砷废酸，向反应装置A中泵入氧化镁料浆，搅拌均匀使液体pH值至1～2， 然后加入絮凝剂使液体中的固体充分沉淀，将液体进行过滤，将滤液泵入反应装置B；
第三步、含砷废液除Fe3+：启动反应装置B搅拌桨，向反应装置B中泵入氧化镁料浆，搅拌均匀使体系pH值至2～3使铁离子析出，然后加入絮凝剂使析出的固体充分沉淀，将液体进行过滤，将滤液泵入反应装置C；
第四步、含砷废液除Zn2+：启动反应装置C搅拌盘，向反应装置C中泵入氧化镁料浆，搅拌均匀使液体pH值至3～4使锌离子析出，然后加入絮凝剂使析出的固体充分沉淀，将液体进行过滤，将滤液泵入加热反应装置D；
第五步、含砷废液除Cu2+：启动加热反应装置D加热器，使液体温度大于50℃，启动搅拌盘，向反应装置D中泵入氧化镁料浆，搅拌均匀使液体pH值至5～6使铜离子析出，然后加入絮凝剂使析出的固体充分沉淀，将液体进行过滤，将滤液泵入加热反应装置E；
第六步、合成砷酸镁：测定第五步所得滤液中As3+和As5+的含量，根据亚砷酸与氧化剂反应生成砷酸的化学反应式计算氧化剂的用量；根据砷酸与氧化镁反应生成砷酸镁的化学反应式计算氧化镁的用量；
启动加热反应装置E搅拌桨，加入氧化镁和氧化剂，充分搅拌，液体pH值达到9时，将液体进行过滤，收集滤饼为砷酸镁粗品；
第七步、砷酸镁提纯：开启反应罐F的分散盘，将砷酸镁粗品投入到反应罐中，制成砷酸镁料浆；然后开启碳化装置并通入CO2气体，将砷酸镁料浆进行碳化，检测体系固体中氢氧化镁含率低于3%时将过滤碳化后的料浆进行过滤，收集滤饼得到经提纯的砷酸镁产品。
2.如权利要求1所述的含砷废液生产砷酸镁的方法，其特征在于：所述的含砷废液是冶炼企业利用焙烧或融炼工艺对有色金属精矿粉进行脱硫、脱砷处理，利用形成的烟气生产硫酸的过程中形成的含砷废液。
3.如权利要求1所述的含砷废液生产砷酸镁的方法，其特征在于：第一步制备氧化镁料浆：将氧化镁中加入水，使液面高于氧化镁固体，然后进行搅拌制成料浆。
4.如权利要求1所述的含砷废液生产砷酸镁的方法，其特征在于：絮凝剂是聚丙烯酰胺。
5.如权利要求1所述的含砷废液生产砷酸镁的方法，其特征在于：氧化剂为双氧水；根据反应式H3AsO3+H2O2=H3AsO4+H2O计算H2O2的用量；根据反应式2H3AsO4+3MgO=Mg3(AsO4)2↓+3H2O计算氧化镁的用量。
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