CN114059077B - 一种砷滤饼的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种本发明的砷滤饼的处理方法：将砷滤饼洗涤粉碎后加入碱液中进行搅拌浸出，得到滤液A和滤渣A；将滤液A加入隔膜电解槽阳极区进行电解氧化，氧化完成后过滤，得到滤液B和滤渣B；将所述滤液B加入隔膜电解阴极区进行电解还原，得到电解砷和电解废液。本发明创造性地将砷滤饼浸出液中硫代亚砷酸钠氧化、亚砷酸钠及砷酸钠还原制取电解砷集中在电解工序中完成，不仅节省单独的氧化工序，还节省了高昂的氧化剂成本。

Description

一种砷滤饼的处理方法
技术领域
本发明属于危险固废处理技术领域，尤其涉及一种砷滤饼的处理方法。
背景技术
有色金属火法冶炼时，会产生大量高浓度二氧化硫烟气，这些烟气在制酸之前，需要淋洗净化烟气中的烟尘，淋洗时产生的酸性污水成分复杂，主要包括砷、汞、镉、铜、锌等元素。目前我国冶炼企业多采用硫化法处理这些酸性污水，酸性污水中的砷和重金属以硫化物形态进入砷滤饼。一般的大型冶炼厂，每年产砷滤饼达800吨以上。
目前，国内外对砷滤饼处理方法主要包括硫酸铜置换法和稳定化固化法等方法。硫酸铜置换法主要是利用铜离子对硫离子的亲和力大于砷的特性，通过添加硫酸铜将砷滤饼中的砷置换生成As2O3，此方法工艺流程长，且生产1吨As2O3需要2吨铜粉，处理成本高；稳定化固化法通过吸附剂和固化剂降低砷的活性，使稳定化固化后砷渣的浸出毒性达到危险固废安全填埋标准，由于填埋只是将危废从厂区转移到填埋场，并未完全消除危险废物的环境影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种砷滤饼的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种砷滤饼的处理方法，包括以下步骤：
（1）将砷滤饼洗涤粉碎后加入碱液中进行搅拌浸出，得到滤液A和滤渣A；
（2）将滤液A加入隔膜电解阳极区进行电解氧化，氧化完成后过滤，得到滤液B和滤渣B；
（3）将所述滤液B加入隔膜电解阴极区进行电解还原，得到电解砷和电解废液。
上述的砷滤饼的处理方法，优选的，所述砷滤饼主要包括含量为28%-55%的As和含量为30%-50%的S，以及少量的Cu、Pb、Zn、Cd等金属。
上述的砷滤饼的处理方法，优选的，步骤（1）中，所述碱液为浓度为100-150g/L的碳酸钠溶液，所述碱液与砷滤饼的液固体积质量比3-4：1，比值单位为mL/g。
上述的砷滤饼的处理方法，优选的，步骤（1）中，所述浸出的温度为75-95℃，时间为4-6h，浸出过程搅拌的速率为80-150r/min。
上述的砷滤饼的处理方法，优选的，步骤（2）和步骤（3）中，隔膜电解采用的隔膜为均相阳离子交换膜，隔膜电解过程中极间距为4-5cm，槽电压为1.8-2.5V。
上述的砷滤饼的处理方法，优选的，将步骤（1）产生的废气鼓入步骤（3）产生的电解废液中使电解废液碳酸化，得到再生碳酸钠，所述再生碳酸钠返回步骤（1）中。
本发明技术原理如下：
步骤（1）主要发生如下化学反应：
As2S3+3Na2CO3→Na3AsS3+ Na3AsO3+3 CO2↑；
步骤（2）主要发生如下化学反应：
隔膜电解阳极区3H2O+AsS3 3--6e→AsO3 3-+6H++3S↓；
H2O+AsO3 3--2e→AsO4 3-+2H+；
步骤（3）主要发生如下化学反应：
隔膜电解阴极区3H2O +AsO3 3-+3e→As↓+6OH-；
4H2O +AsO4 5-+5e→As↓+8OH-；
电解废液碳酸化反应：
2NaOH+ CO2→Na2CO3+ H2O。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）采用本发明的方法处理砷滤饼，砷滤饼中砷的浸出率可以达到98%以上。
（2）本发明创造性地将砷滤饼浸出液中硫代亚砷酸钠氧化、亚砷酸钠及砷酸钠还原制取电解砷集中在电解工序中完成，不仅节省单独的氧化工序，还节省了高昂的氧化剂成本，同时，还能得到副产品硫磺，硫磺可返回到冶炼厂污酸除砷工序循环使用。
（3）本发明将砷滤饼碱浸过程中产生的废气鼓入电解废液再生碳酸钠再返回浸出，实现零药剂成本和废水的零排放。
综上，本发明的处理方法，操作简单，能够实现砷滤饼中的砷与其他有价金属较完全分离，并资源化生产电解砷以及废水的零排放，降低了碳排放，且节约了常规工艺大量使用的高价碱和氧化剂等药剂，极大地降低了处理成本，适合大规模化推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例1中砷滤饼的处理方法工艺流程图。
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文发明做更全面、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。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
本实施例处理的对象为某铅冶炼厂硫酸车间产生的砷滤饼，该砷滤饼中As的质量含量为30.10%，S的质量含量为45%，该砷滤饼中砷主要以As2S3形式存在。
本实施例中砷滤饼的处理方法，其工艺流程示意图如图1所示，包括以下步骤：
（1）将砷滤饼洗涤粉碎后加入到浓度为100g/L的碳酸钠溶液中，其中，碳酸钠溶液和砷滤饼的液固比为4:1，比值单位为mg/L，然后升温至95℃，在转速为120r/min的机械搅拌条件下进行浸出4小时，浸出完成后，过滤，得到滤液A和滤渣A，并将该过程中产生的废气通入步骤（3）产生的电解废液中；采用常规方式从滤渣A中分离回收其他有价金属；
（2）将滤液A加入到隔膜电解阳极区进行电解氧化，隔膜电解采用的隔膜为均相阳离子交换膜，槽电压为1.8V，极间距4cm，反应至溶液中Na3AsS3全部氧化后过滤，得到滤液B和滤渣B；滤渣B返回污酸硫化除砷工艺；
（3）将滤液B加入到隔膜电解阴极区进行电解还原，隔膜电解采用的隔膜为均相阳离子交换膜，槽电压为1.8V，极间距4cm，电解还原后得到电解砷和电解废液；电解废液中通入步骤（1）产生的废气后得到再生碳酸钠，再生碳酸钠返回步骤（1）浸出。
对本实施例处理后的浸出渣（即滤渣A）以及电解砷的成分及其含量进行检测，其中，以质量含量计，浸出渣中As含量为3.94%，As浸出率99%，Pb含量为13.23%，Bi含量4.73%。电解砷中的砷含量为99%。
实施例2：
本实施例处理的对象为某铅冶炼厂硫酸车间产生的砷滤饼，As的质量含量为29.10%，S的质量含量为48.08%，该砷滤饼中砷主要以As2S3形式存在。
本实施例中砷滤饼的处理方法，包括以下步骤：
（1）将砷滤饼洗涤粉碎后加入到浓度为135g/L的碳酸钠溶液中，其中，碳酸钠溶液和砷滤饼的液固比为3:1，比值单位为mg/L，然后升温至75℃，在转速为120r/min的机械搅拌条件下进行浸出6小时，浸出完成后，过滤，得到滤液A和滤渣A，并将该过程中产生的废气通入步骤（3）产生的电解废液中；
（2）将滤液A加入到隔膜电解阳极区进行电解氧化，隔膜电解采用的隔膜为均相阳离子交换膜，槽电压为1.8V，极间距4cm，反应至溶液中Na3AsS3全部氧化后过滤，得到滤液B和滤渣B；滤渣B返回污酸硫化除砷工艺；
（3）将滤液B加入到隔膜电解阴极区进行电解还原，隔膜电解采用的隔膜为均相阳离子交换膜，槽电压为1.8V，极间距4cm，电解还原后得到电解砷和电解废液；电解废液中通入步骤（1）产生的废气后得到再生碳酸钠，再生碳酸钠返回步骤（1）浸出。
对本实施例得到的浸出渣（即滤渣A）以及电解砷的成分及其含量进行检测，其中，以质量含量计，浸出渣中As含量为3.16%，As浸出率99%，Pb含量为14.05%，Bi含量5.01%。电解砷的砷含量为99.1%。

Claims (5)

1.一种砷滤饼的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将砷滤饼洗涤粉碎后加入碱液中进行搅拌浸出，得到滤液A和滤渣A；所述砷滤饼主要包括质量含量为28%-55%的As和质量含量为30%-50%的S，且砷滤饼中砷主要以As2S3形式存在；所述碱液为浓度为100-150g/L的碳酸钠溶液；
（2）将滤液A加入隔膜电解槽阳极区进行电解氧化，氧化完成后过滤，得到滤液B和滤渣B；
（3）将所述滤液B加入隔膜电解阴极区进行电解还原，得到电解砷和电解废液；且步骤（2）和步骤（3）中，隔膜电解采用的隔膜为均相阳离子交换膜。
2.如权利要求1所述的砷滤饼的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碱液与砷滤饼的液固体积质量比3-4：1，比值单位为mL/g。
3.如权利要求1所述的砷滤饼的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述浸出的温度为75-95℃，时间为4-6h，浸出过程搅拌的速率为80-150r/min。
4.如权利要求1所述的砷滤饼的处理方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中，隔膜电解过程中极间距为4-5cm，槽电压为1.8-2.5V。
5.如权利要求1-4中任一项所述的砷滤饼的处理方法，其特征在于，将步骤（1）浸出过程产生的废气鼓入步骤（3）产生的电解废液中使电解废液碳酸化，得到再生碳酸钠，所述再生碳酸钠返回步骤（1）中。
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