DE112022000075T5

DE112022000075T5 - Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess

Info

Publication number: DE112022000075T5
Application number: DE112022000075.9T
Authority: DE
Inventors: Wei Sun; Haisheng HAN; Jia TIAN; Jun Peng; Yufeng Wang; Xingfei Zhang; Wenjihao Hu; Yuehua Hu
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2023-11-23
Also published as: WO2023179002A1; CN114836635B; CN114836635A; JP2024516048A

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess. Bei dem Verfahren wird ein arsenhaltiger fester Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen einer oxidativen Alkalilaugung unterzogen, um eine arsenhaltige alkalische Laugungslösung zu erhalten; ein gemischtes Ammonium-Magnesium-Reagens, das aus einer wasserlöslichen polymeren organischen Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, sowie einer Magnesiumverbindung und einer Ammoniumverbindung besteht, und eine hydrophobe polymere organische Substanz mit einer periodischen Geometrie werden nacheinander zu der arsenhaltigen alkalischen Laugungslösung zugegeben, um durch Rühren und Reaktion einen mit organischer Substanz umhüllten Arsenat-Doppelsalzkristall zu erhalten; der mit organischer Substanz umhüllte Arsenat-Doppelsalzkristall wird kalziniert und dann mit Pulverkohle reduktiv kalziniert, um Metallarsen aus dem Rauchgas zu kondensieren und zurückzugewinnen. Das Verfahren kann nicht nur die sichere Entsorgung von arsenhaltigem festem Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen realisieren, sondern auch die Arsenkomponenten zur Herstellung von hochreinen Metallarsenprodukten verwenden. Das Verfahren ist einfach, schnell, effizient und kostengünstig und erfüllt die Anforderungen der industriellen Produktion.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ressourcennutzung von arsenhaltigem festem Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen, konkret auf ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen unter Verwendung von arsenhaltigem festem Abfall, das für das technische Gebiet der sicheren Entsorgung und Ressourcennutzung von arsenhaltigem festem Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen geeignet ist.
STAND DER TECHNIK
In der traditionellen Erkenntnis verursacht Arsen eine ernsthafte Umweltverschmutzung, die das Leben und die Gesundheit des Menschen bedroht und zu großer Besorgnis führt. Arsen ist jedoch ein amphoteres Element mit ganz besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Es ist der Kernrohstoff von Halbleitermaterialien und findet breite Anwendung in strategischen aufstrebenden Industrien wie Chips, elektronischer Information, Biomedizin, Photovoltaik, militärischer Luft- und Raumfahrt. Die Anwendung von High-End-Arsenprodukten mit hochreinem Arsen als Rohstoff in vielen Bereichen wie der Herstellung von High-End-Geräten für neuartige Materialien, elektronische Informationen und Biomedizin ersetzt schnell Low-End-Arsenprodukte mit Arsentrioxid als Rohstoff in Pestiziden, Korrosionsschutz, Glas, Keramik und anderen Bereichen und die weltweite Nachfrage nimmt ständig zu.
Der größte Teil des Arsens stammt aus dem Bergbau und der Aufbereitung von symbiotischen assoziierten Arsenmetallerzen, kommt hauptsächlich in Form von Schmelznebenprodukten in arsenhaltigen festen Abfällen wie Ruß, Arsen-Alkali-Schlacke, Anodenschlamm, Arsensulfid-Schlacke, Speise und anderen arsenhaltigen festen Abfällen vor und zeichnet sich durch hohen Arsengehalt, komplizierte Zusammensetzung und schwierige Behandlung aus, was eine große Bedrohung für die Umgebung darstellt. Tatsächlich ist der Arsengehalt in diesen festen Abfällen viel höher als der von traditionellem Arsenerz (Realgar) und hat das Potenzial, Arsenprodukte herzustellen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Der größte Teil des Arsens stammt aus dem Bergbau und der Aufbereitung von symbiotischen assoziierten Arsenmetallerzen, kommt hauptsächlich in Form von Schmelznebenprodukten in arsenhaltigen festen Abfällen wie Ruß, Arsen-Alkali-Schlacke, Anodenschlamm, Arsensulfid-Schlacke, Speise und anderen arsenhaltigen festen Abfällen vor und zeichnet sich durch hohen Arsengehalt, komplizierte Zusammensetzung und schwierige Behandlung aus, was eine große Bedrohung für die Umgebung darstellt. Tatsächlich ist der Arsengehalt in diesen festen Abfällen viel höher als der von traditionellem Arsenerz (Realgar) und hat das Potenzial, Arsenprodukte herzustellen.
Das traditionelle Verfahren verwendet Kalzinieren, um arsenhaltigen festen Abfall zu behandeln und gleichzeitig Arsentrioxidnebenprodukte zurückzugewinnen und dann Arsentrioxidprodukte zu verwenden, um hochreines Arsen weiter herzustellen. Das Arsentrioxidprodukt, das durch Kalzinieren erzeugt wird, enthält jedoch unvermeidlich einige Verunreinigungskomponenten wie Selen, Selen und Selen, die den Eigenschaften von Arsen ähnlich sind. Die Herstellung von hochreinem Arsen unter Verwendung solcher Rohmaterialien erfordert einen wiederholten Reinigungsprozess, der kompliziert und kostspielig ist. Um hochreines Arsen aus Arsentrioxid zu entfernen und somit hochreines Arsen herzustellen, wird im chinesischen Patent CN101935767B eine Kombination mehrerer Sublimationsdestillation mit Wasserstoffreduktion verwendet, was zu einem sehr komplizierten Vorgang führt. Gegenwärtig gibt es auch einige Studien, die sich der Entwicklung von Technologien zur Rückgewinnung von elementarem Arsen aus arsenhaltigen festen Abfällen widmen, aber der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Verbesserung der Rückgewinnungsrate von elementarem Arsen, ohne auf die Qualität von elementarem Arsen zu achten. Zum Beispiel stellt das chinesische Patent CN1068936864A ein Verfahren zur Rückgewinnung von Arsen aus schwarzem Kupferschlamm bereit. Die Technologie verwendet zuerst Kalk, um die Arsenkomponente in der schwarzen Kupferschlamm-Alkali-Laugungslösung auszufällen und dann die Arsenkomponente in der Arsen-Calciumschlacke durch reduktive Kalzinierung zurückzugewinnen, womit eine Umwandlung von arsenhaltigem festen Abfall in elementares Arsen erreicht wird, aber der Arsengehalt in dem hergestellten Arsenprodukt beträgt nur mehr als 95% und die anschließende Verwendung des elementaren Arsens zur Herstellung von hochreinem Arsen erfordert immer noch einen komplizierten Reinigungs- und Entfernungsprozess. Zusammenfassend ist ersichtlich, dass die Entwicklung einer Tiefentrennungstechnologie zum Trennen von Arsen aus ähnlichen Verunreinigungen wie Antimon, Selen und Wismut zur Herstellung von hochreinen Metallarsenrohstoffen der Schlüssel zur Herstellung von hochreinem Arsen ist. Das chinesische Patent CN108611494A schlägt ein Verfahren zur effizienten und umfassenden Nutzung von Arsen-Alkali-Schlacke vor. Das Verfahren löst das Problem der effizienten Trennung von Arsen und Alkali in alkalischer Laugungslösung durch Kristallisation und Ausfällung von Arsensäure-Doppelsalz und realisiert die Ressourcennutzung von Alkalikomponenten. Nachfolgende Studien ergaben, dass die hohe Selektivität des Kristallisationsprozesses von Arsenat-Doppelsalz nicht nur die Trennung von Arsen und Alkali sicherstellt, sondern auch die anfängliche Trennung von Arsen von den Verunreinigungskomponenten (Antimon, Selen und Aluminium usw.) in der Sickerlösung ermöglichte, was die Reinigung von Arsen ermöglichte. Eine kleine Menge von Verunreinigungsionen während der Kristallisation von Arsenat-Doppelsalz unter herkömmlichen Bedingungen kann jedoch immer noch durch Adsorption oder Einkapselung in die Kristallisation von Arsenat-Doppelsalz dotiert werden, um eine tiefe Reinigung von Arsen und Verunreinigungen zu erreichen. Wenn daher die Regulierung des Kristallisationsprozesses des Arsenat-Doppelsalzes verstärkt wird, um die Dotierung von Verunreinigungen in der Kristallisation zu reduzieren und ein hochreines Arsenat-Doppelsalz herzustellen, kann das Arsenat-Doppelsalz verwendet werden, um ein hochreines Metallarsenprodukt herzustellen.
Lösung des Problems
Technische Lösung
Im Hinblick auf das Problem der schwierigen Trennung von Arsen und ähnlichen Verunreinigungen bei der Herstellung von hochreinem Arsen aus arsenhaltigem festen Abfall im Stand der Technik liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen mit arsenhaltigem festem Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen in einem kurzen Prozess bereitzustellen. Das Verfahren verwendet die Zusammenwirkung der organisch-anorganischen Grenzflächenanpassung, die durch wasserlösliche polymere organische Substanz, die eine Carboxylgruppen und/oder eine Hydroxylgruppen enthält, und hydrophobe polymere organische Substanz mit periodischer Geometrie in dem Reaktionssystem erzeugt wird. Der Mineralisierungskristallisationsprozess von Arsensäure-Doppelsalz wird reguliert und durch hochpräzise Mineralisierungskristallisation von Arsensäure-Doppelsalz wird die tiefe Trennung von Arsen aus verschiedenen Verunreinigungen wie Antimon, Selen und Wismut in der Alkali-Laugungslösung arsenhaltigen festen Abfalls zu realisieren, und auf dieser Grundlage wird hochreines Arsen durch reduktive Kalzinierung erhalten. Das Verfahren ist schnell, effizient und kostengünstig und der Vorgang ist einfach und komfortabel, womit die Anforderungen industrieller Produktion erfüllt werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
1) ein arsenhaltiger fester Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen wird einer oxidativen Alkalilaugung unterzogen, um eine arsenhaltige alkalische Laugungslösung zu erhalten;
2) ein gemischtes Ammonium-Magnesium-Reagens, das aus einer wasserlöslichen polymeren organischen Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, sowie einer Magnesiumverbindung und einer Ammoniumverbindung besteht, und eine hydrophobe polymere organische Substanz mit einer periodischen Geometrie werden nacheinander zu der arsenhaltigen alkalischen Laugungslösung zugegeben, um durch Rühren und Reaktion einen mit organischer Substanz umhüllten Arsenat-Doppelsalzkristall zu erhalten;
3) der mit organischer Substanz umhüllte Arsenat-Doppelsalzkristall wird kalziniert und dann mit Pulverkohle gemischt, um eine reduktive Kalzinierung durchzuführen und somit Metallarsen aus dem Rauchgas zu kondensieren und zurückzugewinnen.
Im Stand der Technik wird berichtet, dass Ammonium-Magnesium-Reagenz verwendet wird, um den Ausfällungsprozess von Arsen in arsenhaltiger alkalischer Laugungslösung zu realisieren, aber während der Kristallisation von Arsenat-Doppelsalz wird immer noch eine kleine Menge von Verunreinigungsionen in Arsenat-Doppelsalzkristallen durch Adsorption oder Verkapselung dotiert, sodass keine tiefe Reinigung von Arsen und Verunreinigungen möglich ist und hochreines Arsen später nicht erhalten werden kann. Der Schlüssel zur technischen Lösung der Erfindung besteht darin, dass gleichzeitig eine wasserlösliche polymere organische Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, und eine hydrophobe polymere organische Substanz mit einer starken Komplexierungsfähigkeit für Metallionen verwendet werden, um den Arsenausfällungseffekt des Ammonium-Magnesium-Reagens synergistisch zu modifizieren. Ein hochreines Arsenat-Doppelsalz kann erhalten werden, indem die Dotierung von Verunreinigungen in der Kristallisation durch Regulierung des Kristallisationsprozesses des Arsenat-Doppelsalzes reduziert wird, womit ein hochreines Arsenprodukt erhalten werden kann. Bei der Ausfällung von Arsen durch Ammonium-Magnesium-Reagenz kann mittels der Anpassung der periodischen Geometrie organischer Substanz an die Kristallstruktur von Arsenat-Doppelsalz eine genaue Keimbildung von Arsenat-Doppelsalzkristallen auf ihrer Oberfläche induziert werden. Gleichzeitig wird die Grenzflächenwechselwirkung zwischen der funktionellen Funktionsgruppe, die in der organischen Substanz enthalten ist, und den Ionen in der Lösung verwendet, um die Kristallorientierung, die Keimbildungsstelle, die Kristallisationskeimbildungsrate und -anzahl des Arsenat-Doppelsalzes zu steuern, wodurch sichergestellt wird, dass die hohe Selektivität des Kristallisationsprozesses des Arsenat-Doppelsalzes eine Möglichkeit für die tiefe Trennung von Arsen und Verunreinigungen schafft. Weitere Erläuterung anhand eines Beispiels: Die periodische Geometrie des Chitosanmoleküls passt mit der Kristallstruktur des Arsenat-Doppelsalzes zusammen, womit eine genaue Keimbildung von Arsenat-Doppelsalzkristallen auf ihrer Oberfläche induziert werden kann. Nach der Keimbildung von Arsenat-Doppelsalz kann die Carboxylfunktionsgruppe (-COO-) auf beiden Seiten der Hauptkette des Natriumpolyacrylatmoleküls kann elektrostatisch mit dem Kation Mg2+ im Kern des Arsenat-Doppelsalzes zusammenwirken, sodass sie an der Oberfläche des Kristalls anhaftet, womit die Oberflächenenergie des Kristalls reduziert, der Wachstumsprozess von Arsenat-Doppelsalzkristallen geregelt und somit eine hochpräzise Mineralisierung und Kristallisation von Arsenat-Doppelsalz erreicht wird, so dass durch Einführen von zwei organischen Substanzen Arsenat-Doppelsalz, das fast keine Verunreinigungskomponenten enthält, die den Eigenschaften von Arsen ähnlich sind und u.a. Antimon, Selen und Wismut umfassen, erzeugt werden kann und der spätere Prozess zur Herstellung von hochreinem Arsen unter Verwendung des Metallarsens stark vereinfacht wird. Dieses Verfahren hilft, das Kernproblem des Mangels an hochwertigen Rohstoffen bei der Herstellung von hochreinem Arsen zu lösen und die nachhaltige Entwicklung der Nichteisenschmelzindustrie und strategischer aufstrebender Industrien zu fördern.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass der arsenhaltige feste Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen mindestens eine der Substanzen Arsen-Alkali-Schlacke, Kupfer-Ruß und Blei-Anodenschlamm umfasst. Diese festen Abfälle aus metallurgischer Verarbeitung sind häufige arsenhaltige feste Abfälle aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen im Stand der Technik.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass die Bedingung der oxidativen Alkaliauslaugung wie folgt lautet: Wasserstoffperoxid und/oder Ozon werden als Oxidationsmittel verwendet und Natriumhydroxid und/oder Natriumcarbonat werden als Alkaliauslaugungsmedium verwendet, wobei das Auslaugen bei einer Auslaugtemperatur von 50°C bis 90°C und einer Rührgeschwindigkeit von 200 bis 700 U/min für 1 bis 3 h erfolgt; wobei der arsenhaltige feste Abfall aus metallurgischer Verarbeitung auf eine Partikelgröße von < 1 mm zermahlt wird; wobei die Konzentration des alkalischen Auslaugungsmediums 0 bis 4 mol/L beträgt; und wobei das Flüssigkeit-Festkörper-Verhältnis 4 bis 10 ml/g beträgt. Unter bevorzugten Bedingungen wird die selektive Trennung der Arsenkomponente von den meisten Metallkomponenten erreicht, indem die Eigenschaft genutzt wird, dass Arsenat in der Lauge löslich ist und die meisten Metallkomponenten in der Lauge unlöslich sind. Der spezifische Auslaugungsprozess besteht darin, den festen Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen nach dem Zerkleinern mit Wasser zu mischen und dann Oxidationsmittel und Alkali hinzuzufügen. Um ein Einführen von Verunreinigungen zu verhindern, wird als Oxidationsmittel vorzugsweise Wasserstoffperoxid oder Ozon verwendet und die Menge des Oxidationsmittels entspricht dem 1,5- bis 2,0-Fachen der theoretischen Menge an Oxidationsmittel, das zum Oxidieren von dreiwertigem Arsen in arsenhaltigem festen Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen zu fünfwertigem Arsen erforderlich ist.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass das Molverhältnis der Magnesiumverbindung zu der Ammoniumverbindung in dem gemischten Ammonium-Magnesium-Reagens bei n (Mg/N) = 0,2 bis 1,0 liegt, wobei das Gesamtmassenverhältnis der wasserlöslichen polymeren organischen Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, zu der Magnesiumverbindung und der Ammoniumverbindung 1 bis 10 mg/g beträgt. Das gemischte Ammonium-Magnesium-Reagens wird durch Vorreaktion einer Magnesiumverbindung mit einer Ammoniumverbindung und einer wasserlöslichen Polymersubstanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, erhalten: Herstellen einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von 1 bis 5 g/L aus der wasserlöslichen Polymersubstanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, und Zugeben der Magnesiumverbindung und der Ammoniumverbindung in dem gewünschten Verhältnis.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass die wasserlösliche polymere organische Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, Natriumpolyacrylat und/oder Polyethylenglykol ist. Die wasserlösliche organische Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, wird bevorzugt, da sie hauptsächlich durch Koordination an der Oberfläche des Kristalls anhaften kann, um die Oberflächenenergie des Kristalls zu reduzieren, und das Wachstum des Arsenat-Doppelsalzkristalls zu steuern, wodurch eine hochpräzise Mineralisierungskristallisation des Arsenat-Doppelsalzes erreicht wird.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass die Magnesiumverbindung mindestens eine der Substanzen Magnesiumoxid, Magnesiumchlorid und Magnesiumsulfat ist;
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass die Ammoniumverbindung mindestens eine der Substanzen Ammoniumbicarbonat, Ammoniumchlorid und Ammoniumsulfat ist. Magnesiumverbindungen und Ammoniumverbindungen sind übliche Magnesiumsalze bzw. Ammoniumsalze, die mit Arsenat in eine chemisch stabile Magnesiumarsenat-Ammoniumablagerung umgewandelt werden können.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass die Zugabekonzentration der hydrophoben polymeren organischen Substanz mit periodischer Geometrie in der arsenhaltigen alkalischen Laugungslösung 1 bis 5 g/L beträgt; Zuerst wird in der Regel eine Lösung aus der hydrophoben polymeren organischen Substanz mit periodischer Geometrie hergestellt und dann zugegeben. Durch Erhitzen und Ultraschall wird sie in einer wässrigen Lösung dispergiert oder gelöst, zum Beispiel wird die hydrophobe polymere organische Substanz mit periodischer Geometrie mit 10 bis 20 ml/g 100°C heißem Wasser gemischt und für eine Zeit von 30 bis 50 min einer Ultraschallbehandlung unterzogen.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass die Zugabemenge des gemischten Ammonium-Magnesium-Reagens in der arsenhaltigen alkalischen Laugungslösung, angegeben in dem Molverhältnis von Magnesium zu Arsen, bei n (Mg/As) = 1,2 bis 2,5 liegt.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass die hydrophobe polymere organische Substanz mit periodischer Geometrie Polyvinylalkohol und/oder Chitosan ist. Organische Substanz mit periodischer Geometrie wird bevorzugt, um vor allem die Bildung von Kristallkeimen zu induzieren.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass das Rühren und die Reaktion bei einer Temperatur von 30°C bis 50°C und einer Rührgeschwindigkeit von 300 bis 500 U/min für 1 bis 3 h erfolgen. Unter der bevorzugten Bedingung für Rühren und Reaktion kann der schnelle Ausfällungsprozess der Ausfällung von Ammoniummagnesiumarsenat gesteuert werden.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass das Kalzinieren bei einer Temperatur von 200°C bis 300°C für eine Zeit von 2 bis 3 h erfolgt. Unter der bevorzugten Kalzinationsbedingung können Kristallwasser und freie Ammoniakkomponenten bei der Ablagerung von Magnesiumammoniumarsenat verflüchtigt werden, womit die Behandlungsmenge der reduktiven Kalzinierung reduziert wird.
Als eine bevorzugte Lösung ist vorgesehen, dass die reduktive Kalzinierung bei einer Kalzinierungstemperatur von 800°C bis 1200°C in einer inerten Atmosphäre für eine Zeit von 2 bis 4 h erfolgt; wobei die Verbrauchsmenge an Pulverkohle 10% bis 15% der Masse der Kalzinierungsschlacke beträgt. Die inerte Atmosphäre ist Stickstoff, Argon und so weiter. Der bevorzugte reduktive Kalzinierprozess kann den effizienten Reduktions- und Verflüchtigungsprozess von Arsen steuern.
Hochreines Metallarsen, das durch die Lösung der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, bezieht sich auf ein hochreines Metallarsenrohmaterial mit einer Reinheit von nicht weniger als 99%. Mit dem hochreinen Metallarsen mit einer Reinheit von nicht weniger als 99% kann ferner 5N- bis 7N-Metallarsen durch ein existierendes herkömmliches Vakuumdestillationsverfahren erhalten werden. Konkret wird 99% hochreines Metallarsen (nämlich 2N-Metallarsen) in einen Vakuumtank gegeben, Argon wird in den Lufteinlass eingeleitet, um Luft zu entfernen, und der Vakuumtank wird auf 610 bis 650 Grad Celsius erhitzt, um Arsendampf zu bilden, und dann wird Wasserstoff in den Lufteinlass eingegeben, womit ein gemischtes Gas gebildet wird. Der Luftauslass ist an ein Quarzreaktionsrohr angeschlossen, an dessen Innenwand der Arsendampf kondensiert, um hochreines Arsen mit einer Reinheit von 5N bis 7N zu bilden.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Vorteilhafte Auswirkungen
Angesichts des technischen Problems im Stand der Technik, dass bei der Verwendung von Ammonium-Magnesium-Reagenz zum Realisieren des Ausfällungsprozesses von Arsen in arsenhaltiger alkalischer Laugungslösung immer noch eine kleine Menge von Verunreinigungsionen in Arsenat-Doppelsalzkristallen durch Adsorption oder Verkapselung dotiert, sodass keine tiefe Reinigung von Arsen und Verunreinigungen möglich ist und hochreines Arsen später nicht erhalten werden kann, Liegt der Schlüssel der technischen Lösung der Erfindung darin, dass gleichzeitig eine wasserlösliche polymere organische Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, und eine hydrophobe polymere organische Substanz mit einer periodischen Geometrie verwendet werden, um den Arsenausfällungseffekt des Ammonium-Magnesium-Reagens synergistisch zu modifizieren. Die Zusammenwirkung der organisch-anorganischen Grenzflächenanpassung, die durch wasserlösliche organische Substanz, die eine Carboxylgruppen und/oder eine Hydroxylgruppen enthält, und organische Substanz mit periodischer Geometrie in dem Reaktionssystem erzeugt wird, wird verwendet. Der Mineralisierungskristallisationsprozess von Arsensäure-Doppelsalz wird reguliert und durch hochpräzise Mineralisierungskristallisation von Arsensäure-Doppelsalz wird die tiefe Trennung von Arsen aus verschiedenen Verunreinigungen wie Antimon, Selen und Wismut in der Alkali-Laugungslösung arsenhaltigen festen Abfalls zu realisieren, und auf dieser Grundlage wird hochreines Arsenrohmaterial durch reduktive Kalzinierung erhalten. Das Verfahren ist schnell, effizient und kostengünstig und der Vorgang ist einfach und komfortabel, womit die Anforderungen industrieller Produktion erfüllt werden
OPTIMALE AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Optimale Ausführungsformen der Erfindung
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen zur Erläuterung des Inhalts der vorliegenden Erfindung, ohne den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken.
Erstes Ausführungsbeispiel
5 kg Arsen-Alkali-Schlacke (Hauptbestandteile von As: 4,29%, Sb: 1,62%, Al: 2,41%, Fe: 0,89% und Base, hauptsächlich Natriumcarbonat: 54,71%) wird mit 20 L Wasser gemischt. Da die Arsen-Alkali-Schlacke selbst Alkali enthält, wird während des Auslaugungsprozesses nur eine geeignete Menge Wasserstoffperoxid hinzugefügt, ohne Natriumhydroxid oder Natriumcarbonat zu ergänzen. Die Auslaugungstemperatur wird bei 50 ° C geregelt. Die Rührgeschwindigkeit beträgt 500 U/min und die Auslaugungszeit beträgt 1,5 h. Nach dem Auslaugen erfolgt eine Festkörper-Flüssigkeit-Trennung, um die alkalische arsenhaltige Laugungslösung zu erhalten, deren Hauptbestandteile in Tabelle 1 gezeigt sind, wobei die Arsenauslaugungsrate 92,15% beträgt.
Nach dem Mischen von Magnesiumoxid und Ammoniumbicarbonat in einem Molverhältnis n (Mg/N) = 0,5 wird Natriumpolyacrylat mit dem Gemisch in einem Massenverhältnis von 5 mg/g gemischt, womit ein gemischtes Magnesiumammoniumreagens hergestellt wird. Chitosan wird mit 100°C heißem Wasser in einem Verhältnis von 15 ml/g gemischt und zum völligen Dispergieren einer Ultraschallbehandlung für 50 Minuten unterzogen. Dann werden das gemischte Magnesiumammoniumreagens und die Chitosanlösung nacheinander zu der alkalischen Laugungslösung gemäß n (Mg/As) = 1,5: 1 und einer Konzentration von 5 g/L zugegeben und der mit organischer Substanz umhüllte Arsenat-Doppelsalzkristall wird erhalten, indem nach einer Reaktion und einer vollständigen Rührung bei einer Rührgeschwindigkeit von 500 U/min bei 50°C für 3 h eine Filtration erfolgt.
Der Arsenat-Doppelsalzkristall wird 3 Stunden lang bei einer hohen Temperatur von 300°C kalziniert, dann wird die Kalzinierschlacke gleichmäßig mit Pulverkohle gemischt (die Pulverkohlemasse beträgt 15% der Kalzinierschlacke) und dann in einen Rohrofen gegeben und in einer Stickstoffatmosphäre auf 900°C erhitzt und für 3 Stunden gehalten. In dem Kondensationsrohrabschnitt wird Metallarsenprodukt zurückgewonnen, dessen Reinheit 99,84% erreicht, und der Gehalt der Verunreinigungen wie Wismut, Selen und Aluminium beträgt weniger als 0,01%. Tabelle 1. Chemische Zusammensetzung der Produkte der einzelnen Arbeitsgänge

As Sb Al Si Se Fe Mg

Laugungslösung (g/L) 9,81 0,12 0,86 0,37 0,29 0,05 -

Arsenat-Doppelsalz (%) 34,45 < 0,1 - - < 0,1 - 10,24

Metallarsen (%) 99,84 < 0,01 < 0,01 - < 0,01 - < 0,01
Ferner wird das erhaltene 99,84% Metallarsenprodukt in einen Vakuumtank gegeben, Argon wird in den Lufteinlass eingeleitet, um Luft zu entfernen, und der Vakuumtank wird auf 610 Grad Celsius erhitzt, um Arsendampf zu bilden, und dann wird Wasserstoff in den Lufteinlass eingegeben, womit ein gemischtes Gas gebildet wird. Der Luftauslass ist an ein Quarzreaktionsrohr angeschlossen, an dessen Innenwand der Arsendampf kondensiert, um hochreines Arsen mit einer höheren Reinheit von 6N zu bilden.
Erstes Vergleichsbeispiel
5 kg Arsen-Alkali-Schlacke und 15 L Wasser wurden gemischt, die Auslaugungstemperatur wird auf 40°C geregelt, die Rührgeschwindigkeit beträgt 500 U/min und die Auslaugungszeit beträgt 1,5 h. Nach dem Ende der Auslaugung wird die alkalische arsenhaltige Laugungslösung durch Festkörper-Flüssigkeit-Trennung erhalten, und die Arsenauslaugungsrate beträgt 85,32%.
Zweites Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung gemäß den experimentellen Parametern in dem ersten Ausführungsbeispiel. Während der Kristallisation bei der Herstellung von Arsenat-Doppelsalz wird kein Chitosan zugegeben und die anderen Bedingungen entsprechen denen in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Reaktionsparameter des reduktiven Kalzinationsprozesses für Arsenat-Doppelsalz sind die gleichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Reinheit des endgültigen Metallarsenprodukts beträgt 97,89%, der Gehalt der Verunreinig Selen beträgt 0,05% und der Gehalt der Verunreinigung Antimon beträgt 0,1%.
Drittes Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung gemäß den experimentellen Parametern in dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei der Herstellung von Arsenat-Doppelsalz wird kein Natriumpolyacrylat zu der Lösung der Magnesiumammoniummischung zugegeben und die anderen Bedingungen entsprechen denen in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Reaktionsparameter des reduktiven Kalzinationsprozesses für Arsenat-Doppelsalz sind die gleichen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Reinheit des endgültigen Metallarsenprodukts beträgt 96,98%, der Gehalt der Verunreinig Selen beträgt 0,09% und der Gehalt der Verunreinigung Antimon beträgt 0,15%.
Viertes Vergleichsbeispiel
Kontrolle der Reaktionsparameter der Arsen-Alkali-Schlackenauslaugung und der Arsenat-Komplexsalzkristallisation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Masse des Pulverkohles während des Reduktionsröstprozesses beträgt 8% der Masse der Kalzinierschlacke. Andere Bedingungen stimmen mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein. Die Reinheit des endgültigen Metallarsenprodukts beträgt 81,55%. Der Sauerstoffgehalt erreicht 15,31%. Die Gehalte der Verunreinigungen wie Wismut, Selen und Aluminium betragen jeweils weniger als 0,01%.
Fünftes Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung gemäß den experimentellen Parametern in dem ersten Ausführungsbeispiel. Zu der Laugungslösung wird eine ausreichende Menge Kalk in einem Verhältnis von n (Ca/As)=3,0 zugegeben. Eine Kaustifizierung erfolgt bei einer Temperatur von 80°C für 1 h und einer Rührgeschwindigkeit von 300 U/min, wonach eine Festkörper-Flüssigkeit-Trennung erfolgt. Da eine große Menge an Calciumcarbonat und Arsen-Calciumschlacke zusammen ausfällen, liegt der Gehalt an Arsen nur bei 8,49% in der Arsenschlacke und Ausfällungsrate von Arsen beträgt nur 67,44%.
Zweites Ausführungsbeispiel
5 kg Bleianodenschlamm (konkrete Bestandteile: Pb: 12,88%, As: 27,53%, Sb: 24,92%, Ag: 5,08%, wobei Arsen hauptsächlich in elementarer und oxidierter Form vorhanden ist) wird einer oxidativen Alkalilaugung unterzogen. Eine geeignete Menge Wasserstoffperoxid wird als Oxidationsmittel während des Auslaugungsprozesses zur Kontrolle des Flüssigkeit-Festkörper-Verhältnisses von 10: 1 zugegeben. Die Verbrauchsmenge an Natriumcarbonat und Natriumhydroxid beträgt 1 mol/L. Die Temperatur liegt bei 60°C. Die Auslaugungszeit beträgt 2 h. Die Rührgeschwindigkeit beträgt 500 U/min. Die alkalische arsenhaltige Laugungslösung, deren Hauptbestandteile in Tabelle 2 gezeigt sind, wird durch Festkörper-Flüssigkeit-Trennung nach der Auslaugung und der Reaktion erhalten, wobei die Arsenauslaugungsrate 90,47% beträgt.
Nach dem Mischen von Magnesiumchlorid und Ammoniumchlorid in einem Molverhältnis n (Mg/N) = 0,4 wird Polyethylenglykol mit dem Gemisch in einem Massenverhältnis von 8 mg/g gemischt, womit ein gemischtes Magnesiumammoniumreagens hergestellt wird. Polyethylenglykol wird mit 100°C heißem Wasser in einem Verhältnis von 18 ml/g gemischt und zum völligen Dispergieren einer Ultraschallbehandlung für 50 Minuten unterzogen. Dann werden das gemischte Magnesiumammoniumreagens und die Polyethylenglykollösung nacheinander zu der alkalischen Laugungslösung gemäß n (Mg/As) = 2,0: 1 und einer Konzentration von 5 g/L zugegeben und der mit organischer Substanz umhüllte Arsenat-Doppelsalzkristall wird erhalten, indem nach einer Reaktion und einer vollständigen Rührung bei einer Rührgeschwindigkeit von 500 U/min bei 50°C für 3 h eine Filtration erfolgt.
Der Arsenat-Doppelsalzkristall wird 3 Stunden lang bei einer hohen Temperatur von 250°C kalziniert, dann wird die Kalzinierschlacke gleichmäßig mit Pulverkohle gemischt (die Pulverkohlemasse beträgt 12% der Kalzinierschlacke) und dann in einen Rohrofen gegeben und in einer Stickstoffatmosphäre auf 1100°C erhitzt und für 3 Stunden gehalten. In dem Kondensationsrohrabschnitt wird Metallarsenprodukt zurückgewonnen, dessen Reinheit 99,89% erreicht, und der Gehalt der Verunreinigungen wie Blei, Antimon und Silber beträgt weniger als 0,01%. Tabelle 2. Chemische Zusammensetzung der Produkte der einzelnen Arbeitsgänge

As Sb Pb Ag Mg

Laugungslösung (g/L) 24,92 0,35 0,86 0,05 -

Arsenat-Doppelsalz 38,34 < 0,1 < 0,1 < 0,1 11,24

Metallarsen (%) 99,89 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01
Ferner wird das erhaltene 99,89% Metallarsen in einen Vakuumtank gegeben, Argon wird in den Lufteinlass eingeleitet, um Luft zu entfernen, und der Vakuumtank wird auf 620 Grad Celsius erhitzt, um Arsendampf zu bilden, und dann wird Wasserstoff in den Lufteinlass eingegeben, womit ein gemischtes Gas gebildet wird. Der Luftauslass ist an ein Quarzreaktionsrohr angeschlossen, an dessen Innenwand der Arsendampf kondensiert, um Metallarsen mit einer höheren Reinheit von 5N zu höheren bilden.
Sechstes Vergleichsbeispiel
5 kg Bleianodenschlamm wird einer oxidativen Alkalilaugung unterzogen. Eine geeignete Menge Wasserstoffperoxid wird als Oxidationsmittel während des Auslaugungsprozesses zur Kontrolle des Flüssigkeit-Festkörper-Verhältnisses von 10: 1 zugegeben. Die Verbrauchsmenge an Natriumcarbonat und Natriumhydroxid beträgt 0,5 mol/L. Die Temperatur liegt bei 60°C. Die Auslaugungszeit beträgt 2 h. Die Rührgeschwindigkeit beträgt 500 U/min. Die alkalische arsenhaltige Laugungslösung wird durch Festkörper-Flüssigkeit-Trennung nach der Auslaugung und der Reaktion erhalten, wobei die Arsenauslaugungsrate 74,52% beträgt.
Siebtes Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung gemäß den experimentellen Parametern in dem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Mischungsverhältnis von löslicher organischer Substanz zu der Gesamtmasse von Magnesiumchlorid und Ammoniumchlorid bei der Herstellung von gemischtem Magnesiumammoniumreagens beträgt 0,5 mg/g. Andere Bedingungen stimmen mit dem zweiten Ausführungsbeispiel überein. Die Reaktionsparameter des reduktiven Kalzinationsprozesses für Arsenat-Doppelsalz sind die gleichen wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Reinheit des endgültigen Metallarsenprodukts beträgt 98,38% und der Gehalt der Verunreinigung Antimon beträgt 0,02%.
Achtes Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung gemäß den experimentellen Parametern in dem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei der Herstellung von hydrophober organischer Substanz liegt die Heißwassertemperatur von 50°C und andere Bedingungen stimmen mit dem zweiten Ausführungsbeispiel überein. Die Reaktionsparameter des reduktiven Kalzinationsprozesses für Arsenat-Doppelsalz sind die gleichen wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Reinheit des endgültigen Metallarsenprodukts beträgt 97,18% und der Gehalt der Verunreinigung Antimon beträgt 0,15%.
Neuntes Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung gemäß den experimentellen Parametern in dem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Mischungsverhältnis von Magnesiumchlorid und Ammoniumchlorid bei der Herstellung von gemischtem Magnesiumammoniumreagens beträgt n (Mg/N)=2,0. Andere Bedingungen stimmen mit dem zweiten Ausführungsbeispiel überein. Die Reaktionsparameter des reduktiven Kalzinationsprozesses für Arsenat-Doppelsalz sind die gleichen wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Reinheit des endgültigen Metallarsenprodukts beträgt 96,33% und der Gehalt der Verunreinigung Blei, Antimon, Silber usw. beträgt höher als 0,02%.
Drittes Ausführungsbeispiel
5 kg Kupfer-Ruß (konkrete Bestandteile: Pb: 24,95%, Cu: 14,21%, As: 5,78%, Bi: 2,50%, Zn: 2,335%, wobei Arsen hauptsächlich in gemischtem Sulfat vorhanden ist) wird einer oxidativen Alkalilaugung unterzogen. Eine geeignete Menge Wasserstoffperoxid wird als Oxidationsmittel während des Auslaugungsprozesses zur Kontrolle des Flüssigkeit-Festkörper-Verhältnisses von 5: 1 zugegeben. Die Verbrauchsmenge an Natriumcarbonat und Natriumhydroxid beträgt 1,5 mol/L bzw. 0,5 mol/L. Die Temperatur liegt bei 50°C. Die Auslaugungszeit beträgt 1 h. Die Rührgeschwindigkeit beträgt 600 U/min. Die alkalische arsenhaltige Laugungslösung, deren Hauptbestandteile in Tabelle 2 gezeigt sind, wird durch Festkörper-Flüssigkeit-Trennung nach der Auslaugung und der Reaktion erhalten, wobei die Arsenauslaugungsrate 82,38% beträgt.
Nach dem Mischen von Magnesiumsulfat und Ammoniumsulfat in einem Molverhältnis n (Mg/N) = 0,5 wird Natriumpolyacrylat mit dem Gemisch in einem Massenverhältnis von 6 mg/g gemischt, womit ein gemischtes Magnesiumammoniumreagens hergestellt wird. Chitosan wird mit 100°C heißem Wasser in einem Verhältnis von 20 ml/g gemischt und zum völligen Dispergieren einer Ultraschallbehandlung für 50 Minuten unterzogen. Das gemischte Magnesiumammoniumreagens und die Chitosanlösung werden nacheinander zu der alkalischen Laugungslösung gemäß n (Mg/As) = 2,5: 1 und einer Konzentration von 5 g/L zugegeben und der mit organischer Substanz umhüllte Arsenat-Doppelsalzkristall wird erhalten, indem nach einer Reaktion und einer vollständigen Rührung bei einer Rührgeschwindigkeit von 600 U/min bei 50°C für 2 h eine Filtration erfolgt.
Der Arsenat-Doppelsalzkristall wird 3 Stunden lang bei einer hohen Temperatur von 300°C kalziniert, dann wird die Kalzinierschlacke gleichmäßig mit Pulverkohle gemischt (die Pulverkohlemasse beträgt 10% der Kalzinierschlacke) und dann in einen Rohrofen gegeben und in einer Stickstoffatmosphäre auf 1000°C erhitzt und für 2,5 Stunden gehalten. In dem Kondensationsrohrabschnitt wird Metallarsenprodukt zurückgewonnen, dessen Reinheit 99,38% erreicht, und der Gehalt der Verunreinigungen wie Kupfer, Blei und Zink beträgt weniger als 0,01%. Tabelle 3. Chemische Zusammensetzung der Produkte der einzelnen Arbeitsgänge

As Cu Pb Zn Mg

Laugungslösung (g/L) 9,12 0,12 0,16 0,16 -

Arsenat-Doppelsalz 35,78 < 0,1 < 0,1 < 0,1 11,24

Metallarsen (%) 99,38 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01
Metallarsen wird in einen Vakuumtank gegeben, Argon wird in den Lufteinlass eingeleitet, um Luft zu entfernen, und der Vakuumtank wird auf 650 Grad Celsius erhitzt, um Arsendampf zu bilden, und dann wird Wasserstoff in den Lufteinlass eingegeben, womit ein gemischtes Gas gebildet wird. Der Luftauslass ist an ein Quarzreaktionsrohr angeschlossen, an dessen Innenwand der Arsendampf kondensiert, um hochreines Arsen mit einer Reinheit von 7N zu bilden.
Zehntes Vergleichsbeispiel
5 kg Kupfer-Ruß wird einer oxidativen Alkalilaugung unterzogen. Eine geeignete Menge Wasserstoffperoxid wird als Oxidationsmittel während des Auslaugungsprozesses zur Kontrolle des Flüssigkeit-Festkörper-Verhältnisses von 2: 1 zugegeben. Die Verbrauchsmenge an Natriumcarbonat und Natriumhydroxid beträgt 1,5 mol/L bzw. 0,5 mol/L. Die Temperatur liegt bei 50°C. Die Auslaugungszeit beträgt 1 h. Die Rührgeschwindigkeit beträgt 600 U/min. Die alkalische arsenhaltige Laugungslösung wird durch Festkörper-Flüssigkeit-Trennung nach der Auslaugung und der Reaktion erhalten, wobei die Arsenauslaugungsrate 61,37% beträgt.
Elftes Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung und eines gemischten Magnesiumammoniumreagens gemäß den experimentellen Parametern in dem dritten Ausführungsbeispiel. Bei der Herstellung von Arsensäure-Doppelsalz wird das gemischte Magnesiumammoniumreagens gemäß n (Mg/As) = 1: 1 zugegeben. Die anderen Bedingungen entsprechen jenen des dritten Ausführungsbeispiels. Die Entfernungsrate von Arsen in der endgültigen alkalischen Laugungslösung beträgt 71,69%. Der Arsengehalt in dem Arsensäure-Doppelsalz beträgt 28,38% und die Reinheit von Metallarsen liegt bei 98,94%.
Zwölftes Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung und eines Arsensäure-Doppelsalzes gemäß den experimentellen Parametern in dem dritten Ausführungsbeispiel. Die Kalzinierungstemperatur beträgt 600°C während der reduktiven Kalzinierung. Andere Bedingungen sind die gleichen wie in dem dritten Ausführungsbeispiel. Kein Metallarsenprodukt kann schließlich gesammelt werden.
Dreizehntes Vergleichsbeispiel
Herstellung einer alkalischen Laugungslösung und eines Arsensäure-Doppelsalzes gemäß den experimentellen Parametern in dem dritten Ausführungsbeispiel. Die Pulverkohlemasse beträgt 5% der Kalzinierschlacke während der reduktiven Kalzinierung beim Mischen der Kalzinierschlacke mit der Pulverkohle. Andere Bedingungen sind die gleichen wie in dem dritten Ausführungsbeispiel. Kein Metallarsenprodukt kann schließlich gesammelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 101935767 B [0005]
CN 1068936864 A [0005]
CN 108611494 A [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: 1) ein arsenhaltiger fester Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen wird einer oxidativen Alkalilaugung unterzogen, um eine arsenhaltige alkalische Laugungslösung zu erhalten; 2) ein gemischtes Ammonium-Magnesium-Reagens, das aus einer wasserlöslichen polymeren organischen Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, sowie einer Magnesiumverbindung und einer Ammoniumverbindung besteht, und eine hydrophobe polymere organische Substanz mit einer periodischen Geometrie werden nacheinander zu der arsenhaltigen alkalischen Laugungslösung zugegeben, um durch Rühren und Reaktion einen mit organischer Substanz umhüllten Arsenat-Doppelsalzkristall zu erhalten; 3) der mit organischer Substanz umhüllte Arsenat-Doppelsalzkristall wird kalziniert und dann mit Pulverkohle reduktiv kalziniert, um Metallarsen aus dem Rauchgas zu kondensieren und zurückzugewinnen.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der arsenhaltige feste Abfall aus metallurgischer Verarbeitung von Nichteisenmetallen mindestens eine der Substanzen Arsen-Alkali-Schlacke, Kupfer-Ruß und Blei-Anodenschlamm umfasst.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung der oxidativen Alkaliauslaugung wie folgt lautet: Wasserstoffperoxid und/oder Ozon werden als Oxidationsmittel verwendet und Natriumhydroxid und/oder Natriumcarbonat werden als Alkaliauslaugungsmedium verwendet, wobei das Auslaugen bei einer Auslaugtemperatur von 50°C bis 90°C und einer Rührgeschwindigkeit von 200 bis 700 U/min für 1 bis 3 h erfolgt; wobei der arsenhaltige feste Abfall aus metallurgischer Verarbeitung auf eine Partikelgröße von < 1 mm zermahlt wird; wobei die Konzentration des alkalischen Auslaugungsmediums 0 bis 4 mol/L beträgt; und wobei das Flüssigkeit-Festkörper-Verhältnis 4 bis 10 ml/g beträgt.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Molverhältnis der Magnesiumverbindung zu der Ammoniumverbindung in dem gemischten Ammonium-Magnesium-Reagens bei n (Mg/N) = 0,2 bis 1,0 liegt, wobei das Gesamtmassenverhältnis der wasserlöslichen polymeren organischen Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, zu der Magnesiumverbindung und der Ammoniumverbindung 1 bis 10 mg/g beträgt.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlösliche polymere organische Substanz, die eine Carboxylgruppe und/oder eine Hydroxylgruppe enthält, Natriumpolyacrylat und/oder Polyethylenglykol ist.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumverbindung mindestens eine der Substanzen Magnesiumoxid, Magnesiumchlorid und Magnesiumsulfat ist; wobei die Ammoniumverbindung mindestens eine der Substanzen Ammoniumbicarbonat, Ammoniumchlorid und Ammoniumsulfat ist.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabekonzentration der hydrophoben polymeren organischen Substanz mit periodischer Geometrie in der arsenhaltigen alkalischen Laugungslösung 1 bis 5 g/L beträgt; wobei die Zugabemenge des gemischten Ammonium-Magnesium-Reagens in der arsenhaltigen alkalischen Laugungslösung, angegeben in dem Molverhältnis von Magnesium zu Arsen, bei n (Mg/As) = 1,2 bis 2,5 liegt.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe polymere organische Substanz mit periodischer Geometrie Polyvinylalkohol und/oder Chitosan ist.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rühren und die Reaktion bei einer Temperatur von 30°C bis 50°C und einer Rührgeschwindigkeit von 300 bis 500 U/min für 1 bis 3 h erfolgen.
Verfahren zur Herstellung von hochreinem Metallarsen aus arsenhaltigem festem Abfall in einem kurzen Prozess gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalzinieren bei einer Temperatur von 200°C bis 300°C für eine Zeit von 2 bis 3 h erfolgt; wobei die reduktive Kalzinierung bei einer Kalzinierungstemperatur von 800°C bis 1200°C in einer inerten Atmosphäre für eine Zeit von 2 bis 4 h erfolgt; wobei die Verbrauchsmenge an Pulverkohle 10% bis 15% der Masse der Kalzinierungsschlacke beträgt.