CN108950248A - 一种低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)分离工序，在密闭的反应釜内加入分离原料高砷锑氧和催化剂，采用电加热蒸馏分离后得到锑渣，即粗锑氧；(2)还原，加入还原煤和纯碱，还原步骤(1)所得粗锑氧；(3)深度除砷，对步骤(2)所得反应物除渣后，在800～1000℃条件下，加入片碱，片碱的质量为分离原料质量的3～5％；(4)除铅，在800～1000℃条件下，加入液体除铅剂；(5)熔铸，包装即得精锑。该方法综合回收高砷锑氧的锑和砷，解决矿区企业高砷锑氧堆放而存在的环保安全隐患，同时，给企业带来了新的产品，新的活力。

Description

一种低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体是涉及一种低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法。
背景技术
冷水江市矿产资源丰富，其中锑矿资源现保有储量达30万吨，锑产品生产量居全国第一，素有“世界锑都”之称。自1897年开始锑矿开采至今已有120余年的开采、冶炼历史。锑原料含有一定的砷，火法炼锑产生的高砷锑氧及砷碱渣大量堆积，而高砷锑氧中的砷是以三氧化二砷的形式存在，三氧化二砷有剧毒且能少量溶于水，大量的高砷锑氧火法炼锑产生大量的砷碱渣，给锡矿山矿区带来了非常严重的环境污染和安全隐患。由于历史上缺乏相应的环保规划及环境管理，多年来含重金属砷、锑的废渣及炉渣随意堆放，含有植物养分的腐植土层及红色黏土层都被废渣覆盖，裸露的废渣地不保水也不保肥，每逢雨季大量废渣及炉渣受雨水冲袭，有害重金属浸出，严重污染厂区及周边生活环境与生态环境，土地已失去原有的生态平衡，有些区域几乎寸草不生。
此外，锑产品近几年价格一直在下跌，但锑原料有限，且环保要求越来越严，锑产品价格开始上扬，而金属砷价格，基本上是稳中有升，销售前景看好。因此，有必要处理锡矿山矿区炼锑所产生的高砷锑氧，减少火法炼锑时所产生砷碱渣，如此不但可以从源头上减轻锡矿山砷碱渣环保压力，还可变废为宝。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，综合回收高砷锑氧的锑和砷，解决矿区企业高砷锑氧堆放而存在的环保安全隐患，同时，给企业带来了新的产品，新的活力。
为达到本发明的目的，本发明的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法包括以下步骤：
(1)分离工序，在密闭的反应釜内加入分离原料高砷锑氧和催化剂，采用电加热蒸馏分离后得到锑氧和砷氧，其中锑氧一部分是蒸馏分离分离原料直接得到的，一部分是砷氧还原除杂后得到的锑渣，即含锑50～60％粗锑氧，还有一部分来源于深度除砷中砷渣挥发后的渣料；
(2)还原，加入还原煤和纯碱，还原步骤(1)所得锑氧；
(3)深度除砷，对步骤(2)所得反应物除砷渣，在800～1000℃条件下，加入片碱，片碱的质量为分离原料质量的3～5％；
(4)除铅，在800～1000℃条件下，加入液体除铅剂；
(5)熔铸，包装即得精锑。
所述步骤(1)中催化剂是硫酸和硫酸铵盐。
所述步骤(1)中砷氧还原除杂是在密闭的电炉内加入还原木炭进行的。
所述步骤(1)中分离工序的分离原料可以为锡矿山矿区的高砷锑氧，其主要化学成分如下：
所述步骤(1)中电加热蒸馏的加热温度可以为450～550℃，加热时间可以为20～30h。
优选的，所述步骤(1)中电加热蒸馏分离步骤可以为：升温至450℃，保温6小时，然后升温至550℃，保温20小时。
优选的，所述步骤(1)中砷氧还原除杂反应温度为200～800℃，反应时间为14～18小时，还原木炭的质量为分离原料质量的55～65％。
优选的，所述步骤(2)中还原在1000～1300℃条件下进行，其中，还原煤的质量为分离原料质量的15～25％，还原时间为2.5～4小时。
进一步优选的，所述步骤(1)中按锑：硫酸：硫酸铵盐的摩尔比 0.98～1.02：0.78～0.82：0.18～0.22加入催化剂，例如1：0.8：0.2。
步骤(1)中高砷锑氧的主要成分是锑和砷的氧化物，砷的氧化物挥发率很高，可进行回收利用。挥发后的锑渣，是含锑40～60％粗锑氧，必须进行还原反应才能形成粗锑。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明中低温蒸馏法处理高砷锑氧，是使三氧化二砷一次性直接转化为金属砷，因金属砷是无毒且不溶于水，在生产过程中也不会造成二次污染；
(2)采用本发明的方法在生产过程中无废渣产生，废气为二氧化碳、二氧化硫气体等，通过吸收塔片碱吸收，变成粗亚硫酸钠出售；
(3)采用本发明的方法在生产过程中无废水排放，水完全循环利用；
(4)采用本发明的方法综合回收后，高砷锑氧的砷和锑，分别以单质砷和三氧化锑的形式形成金属砷和锑氧粉，锑氧粉通过反射炉冶炼成精锑，而因低温蒸馏是在密闭的电炉进行，生产过程无三废产生，只有少量的二氧化碳排出，一年处理2千吨砷含量，就能减少近4万吨砷碱渣的产生，真正做到了砷的无害化处理。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
若无特别说明，实施例中片碱的质量为分离原料质量的3～5％，还原木炭的质量为分离原料质量的55～65％，还原煤的质量为分离原料质量的 15～25％。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1 至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
先将30千克原料，取样化验锑\砷含量为：含锑16.53％，锑质量为 30*16.53％＝4.959千克，砷48.28％，砷质量30*48.28＝14.48。按锑：硫酸：硫酸铵盐的摩尔比1∶0.8∶0.2加入催化剂，放入分离炉，升温至450℃，保温6小时，然后升温至550℃，保温20小时，加入木炭升温至800℃，还原16小时，并在密闭的电炉内加入还原木炭，对所得砷氧还原除杂，得到含砷99.31％，含锑0.38％的单质砷13.75千克，锑渣10.13千克(即粗锑氧，一部分是蒸馏分离分离原料直接得到的，一部分是砷氧还原除杂后得到的锑渣，即含锑50～60％粗锑氧，还有一部分来源于深度除砷中砷渣挥发后的渣料)，含锑45.34％，含砷2.13％，往锑渣中加入还原煤、纯碱，升温至1200℃，保温3小时，除渣后加片碱，调整温度为950℃，保温1小时后除渣加入除铅剂，调整温度为950℃，保温1小时，除渣后得到含锑 99.57％的精锑3.67千克。
实施例2
先将30千克原料，取样化验锑\砷含量为：含锑16.53％，锑质量为 30*16.53％＝4.959千克，砷48.28％，砷质量30*48.28＝14.48。按锑：硫酸：硫酸铵盐的摩尔比1∶0.6∶0.4加入催化剂，放入分离炉，升温至450℃，保温6小时，然后升温至550℃，保温20小时，加入木炭升温至800℃，还原16小时，并在密闭的电炉内加入还原木炭，对所得砷氧还原除杂，得到含砷97.03％，含锑0.46％的单质砷12.87千克，锑渣9.01千克(即粗锑氧，一部分是蒸馏分离分离原料直接得到的，一部分是砷氧还原除杂后得到的锑渣，即含锑50～60％粗锑氧，还有一部分来源于深度除砷中砷渣挥发后的渣料)，含锑45.30％，含砷2.26％，往锑渣中加入还原煤、纯碱，升温至1200℃，保温3小时，除渣后加片碱，调整温度为950℃，保温1小时后除渣加入除铅剂，调整温度为950℃，保温1小时，除渣后得到含锑 95.22％的精锑3.02千克。
实施例3
先将30千克原料，取样化验锑\砷含量为：含锑16.53％，锑质量为 30*16.53％＝4.959千克，砷48.28％，砷质量30*48.28＝14.48。按锑：硫酸：硫酸铵盐的摩尔比1∶0.8∶0.2加入催化剂，放入分离炉，升温至550℃，保温26小时，加入木炭升温至800℃，还原16小时，并在密闭的电炉内加入还原木炭，对所得砷氧还原除杂，得到含砷96.89％，含锑0.46％的单质砷12.64千克，锑渣10.96千克(即粗锑氧，一部分是蒸馏分离分离原料直接得到的，一部分是砷氧还原除杂后得到的锑渣，即含锑50～60％粗锑氧，还有一部分来源于深度除砷中砷渣挥发后的渣料)，含锑41.57％，含砷 2.35％，往锑渣中加入还原煤、纯碱，升温至1200℃，保温3小时，除渣后加片碱，调整温度为950℃，保温1小时后除渣加入除铅剂，调整温度为 950℃，保温1小时，除渣后得到含锑96.31％的精锑3.11千克。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)分离工序，在密闭的反应釜内加入分离原料高砷锑氧和催化剂，采用电加热蒸馏分离后得到锑氧和砷氧，其中锑氧一部分是蒸馏分离分离原料直接得到的，一部分是砷氧还原除杂后得到的锑渣，即含锑50～60％粗锑氧，还有一部分来源于深度除砷中砷渣挥发后的渣料；
(2)还原，加入还原煤和纯碱，还原步骤(1)所得锑氧；
(3)深度除砷，对步骤(2)所得反应物除砷渣，即在800～1000℃条件下，加入片碱，片碱的质量为分离原料质量的3～5％；
(4)除铅，在800～1000℃条件下，加入液体除铅剂；
(5)熔铸，包装即得精锑。
2.根据权利要求1所述的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，所述步骤(1)中催化剂是硫酸和硫酸铵盐。
3.根据权利要求1所述的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，所述步骤(1)中砷氧还原除杂是在密闭的电炉内加入还原木炭进行的。
4.根据权利要求1所述的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，所述步骤(1)中分离工序的分离原料为锡矿山矿区的高砷锑氧，其主要化学成分如下：
5.根据权利要求1所述的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，所述步骤(1)中电加热蒸馏的加热温度为450～550℃，加热时间为20～30h。
6.根据权利要求4所述的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，所述步骤(1)中电加热蒸馏分离步骤为：升温至450℃，保温6小时，然后升温至550℃，保温20小时。
7.根据权利要求3所述的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，所述步骤(1)中砷氧还原除杂反应温度为200～800℃，反应时间为14～18小时，还原木炭的质量为分离原料质量的55～65％。
8.根据权利要求1所述的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，所述步骤(2)中还原在1000～1300℃条件下进行，其中，还原煤的质量为分离原料质量的15～25％，还原时间为2.5～4小时。
9.根据权利要求2所述的低温蒸馏无害化处理高砷锑氧的方法，其特征在于，所述步骤(1)中按锑：硫酸：硫酸铵盐的摩尔比0.98～1.02：0.78～0.82：0.18～0.22加入催化剂，例如1：0.8：0.2。
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