JP3999805B1 - 砒素含有溶液の処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】10g/L以上の砒素を含む溶液に2価の鉄イオンを加えて、溶液中の砒素に対する鉄のモル比(Fe/As)を1以上にし、酸化剤を加えて撹拌しながら70℃以上に昇温させて反応させた後、固液分離して得られる固形分を乾燥する。
【選択図】図1
Description
まず、上記の砒素含有物質を酸化剤とともにアルカリ溶液に添加してpH10以上、好ましくはpH12以上にし、液温50〜100℃に加熱して撹拌しながら反応させることにより、砒素含有物質を酸化しながら浸出する。このアルカリ浸出・酸化工程における反応は、pH10以上、好ましくはpH12以上の強アルカリ性で起こる反応であり、反応速度は非常に速い。
次に、固液分離後の浸出液(主にNaとAsを含む液)にアルカリ土類を添加する。アルカリ浸出後の浸出液にCaOなどのアルカリ土類を添加すると、アルカリ土類金属が砒素と反応してアルカリ土類金属と砒素の化合物を生成するとともに、NaOHのようなアルカリ液を再生する。
次に、固形分として得られた砒素とアルカリ土類金属の化合物に付着したアルカリ液を水洗する。この水洗では、固形分中に砒素をとどめておく必要がある。砒素が洗浄排水中に溶出すると、その排水中の砒素を除去するための煩雑な操作が必要になるからである。そのような操作を回避するために、洗浄によってアルカリ液を除去するが砒素を除去しないようにすることが必要である。このような洗浄を可能にするために、上述したようにアルカリ土類を添加する際にアルカリ土類リッチにしてアルカリ性にするのが好ましい。また、アルカリ土類リッチにすると、洗浄によってアルカリ液が洗い流されるだけでなく、アルカリ土類金属が優先的に溶出し、砒素とアルカリ土類金属の化合物はそのまま保持される。なお、アルカリ土類の添加量は、洗浄水の量の増加に伴って多くなるが、Asと反応する量よりも0.5〜1.0質量%だけ過剰にするのが好ましい。
次に、洗浄後の砒素とアルカリ土類金属の化合物を硫酸溶液に添加して、強く撹拌しながら反応させて、砒素を再溶解させるとともに石膏を生成する。この砒素とアルカリ土類金属の化合物は、アルカリ側では不溶性であるが、pHが4以下ではほぼ全量が溶解するので、鉱酸によってpHを4以下にすれば、ほぼ全量を溶解させることが可能である。しかし、砒素とアルカリ土類金属を分離するためには、硫酸を用いて石膏と砒素含有溶液に分離するのが好ましい。砒素とアルカリ土類金属の化合物を硫酸溶液に添加すると、砒素の溶解と同時に、アルカリ土類と硫酸塩の析出反応が起こる。
次に、得られた砒素含有溶液に2価の鉄イオンを加えて、溶液中の砒素に対する鉄のモル比(Fe/As)を1以上にし、酸化剤を加えて撹拌しながら70℃以上に昇温させて反応させた後、固液分離して得られる固形分を乾燥する。
まず、出発原料として表1に示す組成の砒素含有物質を用意した。この砒素含有物質400gをNaOH濃度100g/LのNaOH溶液(Na濃度57.5g/L)4Lに入れ、液温90℃に加熱し、2L/分の流量で空気(ガス/液比率=0.5)を吹き込んで、撹拌しながら1時間反応させ、砒素化合物を酸化しながらアルカリ浸出した。なお、砒素含有物質をNaOH溶液に入れた後のpHは約12であった。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)を用いて、撹拌速度を1000rpm、反応温度(最終的な設定温度)を95℃にした以外は、実施例1と同様の方法によって反応させた。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)に40g/LのZnを共存させて用いた以外は、実施例1と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)に40g/LのZnを共存させて用いた以外は、実施例2と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例2と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)を容量2Lのガラス製の開放容器(反応槽)に入れて、撹拌速度を1000rpm、反応温度(最終的な設定温度)を95℃、反応時間を7時間にした以外は、実施例1と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)を水で希釈して溶液中のAs濃度を30.02g/L、Fe濃度を33.63g/L(Fe/As比=1.5)にした以外は、実施例5と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)を水で希釈して溶液中のAs濃度を20.07g/L、Fe濃度を22.41g/L(Fe/As比=1.5)にした以外は、実施例5と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)の代わりに(500g/Lの砒素を含む)1級試薬の砒素液(5価の砒素液)を希釈して容量5Lの密閉容器(反応槽)に入れ、その溶液中のAs濃度を10.00g/L、Fe濃度を11.18g/L(Fe/As比=1.5)にし、撹拌速度を360rpm、酸素の分圧を0.3MPaにし、固液分離後のリパルプ洗浄を2回行った以外は、実施例1と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
容量2Lのガラス製の開放容器(反応槽)に入れた溶液中のAs濃度を10.01g/L、Fe濃度を11.21g/L(Fe/As比=1.5)にした以外は、実施例5と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
1級試薬のFeSO4・7H2Oの代わりにポリ鉄(Fe3+)を使用し、As濃度を47.97g/L、Fe濃度53.77g/L、Fe/As比=1.5)にした以外は、実施例1と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)の代わりに、亜砒酸を溶解してAs濃度47.97g/Lにした溶液を使用した以外は、比較例2と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
最終的な設定温度(反応温度)を70℃にした以外は、実施例5と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
最終的な設定温度(反応温度)を50℃にして酸素ガスの代わりに空気を吹き込んだ以外は、実施例5と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)に80g/LのZnを共存させて用いた以外は、実施例1と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例1と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)に40g/LのZnを共存させて用いた以外は、実施例5と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例5と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)に40g/LのCuを共存させて用いた以外は、実施例5と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例5と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)に40g/LのNaを共存させて用いた以外は、実施例5と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例5と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
実施例1と同様の砒素含有溶液(表2に示す組成の溶液)に40g/LのCuを共存させて用いた以外は、実施例6と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例6と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
酸素ガスの代わりに空気を吹き込んだ以外は、実施例12と同様の方法によって反応させた後、反応生成物の固液分離によって得られた固形分を実施例12と同様に処理し、得られた粉体について実施例1と同様の測定および計算を行った。その条件および結果を表3〜表8に示す。
Claims (5)
- 砒素含有物質をアルカリ溶液に加えてpH10以上にして酸化しながらアルカリ浸出した後に固液分離して砒素を含む浸出液を得る工程と、この浸出液にアルカリ土類金属またはその塩を添加した後に固液分離して砒素とアルカリ土類金属の化合物を含む残渣を得る工程と、この残渣を洗浄して硫酸溶液に添加した後に固液分離して砒素含有溶液を得る工程とを備えた方法によって砒素含有溶液を製造し、このようにして製造された10g/L以上の砒素を含む砒素含有溶液に2価の鉄イオンを加えて、溶液中の砒素に対する鉄のモル比を1以上にし、酸化剤を加えて撹拌しながら70℃以上で反応させた後、固液分離して固形分を回収することを特徴とする、砒素含有溶液の処理方法。
- 前記溶液中の砒素の濃度が20g/L以上であることを特徴とする、請求項1に記載の砒素含有溶液の処理方法。
- 前記2価の鉄イオンとして硫酸鉄(II)七水塩を前記溶液に加えることを特徴とする、請求項1または2に記載の砒素含有溶液の処理方法。
- 前記酸化剤が酸素ガスであることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の砒素含有溶液の処理方法。
- 前記砒素含有溶液の製造の際に、前記砒素含有物質として硫黄を含む砒素含有物質を使用するか、あるいは前記砒素含有物質が硫黄を含まない場合には前記砒素含有物質または前記浸出液に硫黄を添加し、さらに、前記浸出液に添加する前記アルカリ土類金属またはその塩の量を、前記砒素とアルカリ土類金属の化合物を生成するのに必要なアルカリ土類金属またはその塩の量以上にすることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の砒素含有溶液の処理方法。
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