CN113755696A - 一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法。本发明包括如下步骤：含三价铁离子和三价砷离子的酸性溶液加入清洁氧化剂进行氧化还原，控制溶液的电位为350‑450mV，得到氧化后的溶液；接着调整溶液pH值为1.5‑2.8；然后升温至60‑80℃进行搅拌沉淀，过滤分离得到沉淀物和沉砷后液；所述的酸性溶液，三价砷离子的浓度为0.30‑1.0g/L，三价铁离子的浓度为4.0‑6.0g/L，酸性溶液的pH为0.8‑1.3。本发明在低pH值条件下实现砷酸铁的形核长大，从而实现砷与反应溶液体系的分离；本发明实现了含砷溶液中砷的脱除及其资源化，整个工艺过程中无有毒有害物质产生，不会对环境造成二次污染。

Description

一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金除砷技术领域，尤其是一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法。
背景技术
砷在自然界及矿物原料中主要以三价砷和五价砷形式存在，湿法冶金用酸或碱浸出矿物时均能将物料中的砷浸出，而砷对冶金和环境的危害是众所周知的，必须使溶液中的砷转化为难溶砷酸盐加以脱除。
目前，除砷方法主要是氢氧化铁或氢氧化铝吸附法，而且只是物理吸附，且主要吸附三价砷离子，当遇酸或遇水时，砷离子容易被溶解洗脱，造成二次砷污染。迄今为止，还没有发现三价砷离子与铁、铝、锰、锌等金属离子生成难溶的亚砷酸盐。因此，要优异化解决浸出液中砷的危害，需要将溶液中的砷转化为难溶砷酸盐沉淀。
采用强氧化剂，例如高锰酸钾可以将三价砷离子氧化为五价砷离子，但由于五价砷离子本身是强氧化剂，使高锰酸钾消耗很大，脱砷成本高。
为此，有研究者采用富氧空气和/或工业纯氧氧化处理，但采用富氧空气和/或工业纯氧氧化处理时，常压低温条件是很难将三价砷离子氧化为五价砷离子，必须采用150℃以上高温和0.5MPa以上高压才能稳定地将三价砷离子氧化为五价砷离子，导致能耗较高，成本较大。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种在含铜钴复杂酸性溶液中选择性脱砷的方法，其采用清洁氧化剂控制溶液的氧化还原电位为350-450mV，在60-80℃、pH1.5-2.8和搅拌条件下，使得溶液中的三价砷离子被氧化成五价砷离子，进而能够与三价铁离子生成难溶砷酸盐沉淀，达到脱砷的目的。
本发明采用的技术方案如下：一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其包括步骤：含三价铁离子和三价砷离子的酸性溶液加入清洁氧化剂进行氧化还原，控制溶液的电位为350-450mV，得到氧化后的溶液；接着调整溶液pH值为1.5-2.8；然后升温至60-80℃进行搅拌沉淀，过滤分离得到沉淀物和沉砷后液；
所述的酸性溶液，三价砷离子的浓度为0.30-1.0g/L，三价铁离子的浓度为4.0-6.0g/L，酸性溶液的pH为0.8-1.3。
本发明的原理为：通过向含砷溶液中加入清洁氧化剂，将溶液中的三价砷离子全部氧化为五价砷离子，接着向氧化后液中加入氢氧化钠调整溶液pH值，使五价砷能与溶液中的三价铁离子生成难溶砷酸盐(即砷酸铁)，然后控制沉淀温度促进砷酸铁进一步形核长大，颗粒度长大后的砷酸铁再与反应溶液分离，实现砷与反应溶液体系分离。
本发明采用氧化还原电位及沉淀晶型定向控制方式实现溶液中砷的选择性沉淀分离。
进一步地，所述的酸性溶液还包含浓度为2-3g/L的钴离子。
进一步地，所述的酸性溶液还包含浓度为0.2-0.3g/L的铜离子。
进一步地，所述的酸性溶液还包含浓度为2.0-2.5g/L的镍离子。
进一步地，采用NaOH调整溶液的pH值。
进一步地，所述的清洁氧化剂为双氧水。
进一步地，所述搅拌的转速为150-300r/min。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
1)本发明克服了现有技术中认为控制溶液的pH值难以脱除砷的技术偏见，本发明在低pH值条件下实现砷酸铁的形核沉淀，从而实现了砷与反应溶液体系的分离。
2)本发明实现了含砷溶液中砷的脱除及其资源化，整个工艺过程中无有毒有害物质产生，不会对环境造成二次污染。
3)相对于氢氧化铁或氢氧化铝吸附法，本发明不必担心砷的反溶，沉淀物固砷效果好，操作简单。
4)本发明使砷的脱除率高，达到80％以上。
5)本发明的反应条件简单易控、能源辅料成本低廉，有价金属损失量极低，脱砷效果优异，沉淀物固砷效果良好。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明实施例1得到的砷酸铁的SEM图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
实施例1
一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
1)取8L含砷溶液(含砷溶液的成分：总As0.55g/L；Fe(III)5.64g/L；Co2.78g/L；Cu0.25g/L；Ni2.20g/L；pH0.89)置于反应釜中，采用蠕动泵加入质量浓度为30％的H2O2进行氧化(H2O2加入速度为3mL/min，氧化温度为70℃)。当反应溶液的电位达到370mV时停止加入H2O2，此时氧化完成。
2)再在氧化后的含砷溶液中加入氢氧化钠调节溶液的pH至2.2。水浴控制溶液的体系温度为70℃并计时搅拌沉淀，沉淀时间30min；过滤分离，得到沉淀物(其SEM图谱如图2所示)和沉砷后液。测得沉砷后液的主要成分：总As0.034g/L；Fe(III)3.24g/L；Co2.58g/L；Cu0.23g/L；Ni1.89g/L。沉淀物成分：砷：5.275％；铁：26.8％；Co：0.112％；Cu：0.087％；Ni：0.07％。计算沉砷率为91.43％。
实施例2
一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
1)取8L含砷溶液(含砷溶液的成分：总As0.45g/L；Fe(III)5.24g/L；Co2.58g/L；Cu0.19g/L；Ni2.11g/L；pH1.25)置于反应釜中，采用蠕动泵加入质量浓度为30％的H2O2进行氧化(H2O2加入速度为3mL/min，氧化温度为70℃)。当反应溶液的电位达到430mV时停止加入H2O2，此时氧化完成。
2)再在氧化后的含砷溶液中加入氢氧化钠调节溶液的pH至2.2。水浴控制溶液的体系温度为70℃并计时搅拌沉淀，沉淀时间30min；过滤分离，得到沉淀物和沉砷后液。测得沉砷后液的主要成分：总As0.059g/L；Fe(III)3.076g/L；Co2.75g/L；Cu 0.18g/L；Ni2.09g/L。沉淀物成分：砷：4.62％；铁：25.51％；Co：0.172％；Cu：0.075％；Ni：0.071％。计算沉砷率为89.54％。
实施例3
一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
1)取8L含砷溶液(含砷溶液的成分：总As0.74g/L；Fe(III)5.84g/L；Co2.68g/L；Cu0.27g/L；Ni2.38g/L；pH1.19)置于反应釜中，采用蠕动泵加入质量浓度为30％的H2O2进行氧化(H2O2加入速度为3mL/min，氧化温度为70℃)。当反应溶液的电位达到430mV时停止加入H2O2，此时氧化完成。
2)再在氧化后的含砷溶液中加入氢氧化钠调节溶液的pH至2.4。水浴控制溶液的体系温度为70℃并计时搅拌沉淀，沉淀时间30min；过滤分离，得到沉淀物和沉砷后液。测得沉砷后液的主要成分：总As0.048g/L；Fe(III)3.256g/L；Co2.95g/L；Cu 0.24g/L；Ni2.39g/L。沉淀物成分：砷：5.62％；铁：28.45％；Co：0.152％；Cu：0.094％；Ni：0.065％。计算沉砷率为90.99％。

Claims (7)

1.一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其特征在于，包括步骤：含三价铁离子和三价砷离子的酸性溶液加入清洁氧化剂进行氧化还原，控制溶液的电位为350-450mV，得到氧化后的溶液；接着调整溶液pH值为1.5-2.8；然后升温至60-80℃进行搅拌沉淀，过滤分离得到沉淀物和沉砷后液；
所述的酸性溶液，三价砷离子的浓度为0.30-1.0g/L，三价铁离子的浓度为4.0-6.0g/L，酸性溶液的pH为0.8-1.3。
2.根据权利要求1所述的一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其特征在于，所述的酸性溶液还包含浓度为2-3g/L的钴离子。
3.根据权利要求1所述的一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其特征在于，所述的酸性溶液还包含浓度为0.2-0.3g/L的铜离子。
4.根据权利要求1所述的一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其特征在于，所述的酸性溶液还包含浓度为2.0-2.5g/L的镍离子。
5.根据权利要求1所述的一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其特征在于，采用NaOH调整溶液的pH值。
6.根据权利要求1所述的一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其特征在于，所述的清洁氧化剂为双氧水。
7.根据权利要求1所述的一种从含砷酸性溶液中选择性脱砷的方法，其特征在于，所述搅拌的转速为150-300r/min。
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