[发明专利]一种制备高纯三氧化二砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备三氧化二砷的方法，属于材料制备领域。三氧化二砷用作杀虫剂，农药，搪瓷和玻璃的澄清剂和脱色剂，木材防腐剂，也用作制备元素形式的砷、砷合金及砷化物半导体的原料，用作抵抗性急性前骨髓性白血病的化学疗法的制剂。

背景技术

砷尽管是一种对人体及其他生物体有毒害作用的致癌物质，其急性中毒的致死量为0.2～0.6g，但也是人体所必须的微量元素。自然界中的砷大多数与有色金属矿共生或者伴生，常随精矿进入有色冶炼厂。砷在有色金属的提取过程中以氧化物、硫化物或砷酸盐的状态不同程度地进入烟气、废水和废渣中，除个别厂以As₂0₃的形式回收少量砷外，大部分厂家因找不到合适的处理方法，把大量的含砷废弃物堆存或以“三废”形式排放，这些含砷废弃物构成了我国有色冶金企业最主要的环境污染源，不但对企业的周边环境造成了很恶劣的影响，而且也时刻危害着人类的健康。

目前三氧化二砷的主要产品是湿法冶金工艺制备的99%白砷和火法冶金工艺制备的98%白砷，产品售价低，市场价格以金属砷计在3000—5000 元/吨之间，主要用作木材防腐剂和玻璃澄清剂等低端产品中，不但附加值低，且作为冶金工业中砷治理的主要开路产品，拥有制备技术的厂商多，产品无序竞争程度高。然而高纯白砷能够用于治疗肿瘤、癌症的医药行业，产品附加值高。高纯砷，作为第三代半导体材料，可通过掺杂于硅材料中及化合成砷化镓等形式，突破了硅材料的信息容量有限、运算速度有限、工作能耗较大、大容量需大体积、亮度与色彩不理想等等极限，已广泛应用于信息、 通信光电子、大规模集成电路、高清高亮大屏幕显示器、遥感、探测、远红外、自动控制、智能化、硫化光纤、合金材料、医药医疗设备、航天设备、航天航空、军事装备等等产业领域，并被世界各国定位为支撑高科技产业、现代化建设及智能化军事工业发展的重大战略基础材料（周立军. 半导体材料的发展及现状[J].新材料产业，2001，（5））。鉴于高纯砷独特的重大战略地位和广阔市场前景，引起了世界各国政府和厂商的高度关注与重视，对其产业化研发、生产、制备、外延等等，都给予了积极支持及鼓励。

三氧化二砷的制取方法大多以含砷废渣为原料采用火法或者湿法工艺。火法过程采用氧化焙烧、还原焙烧和真空挥发等技术处理含有砷的物料，从焙烧烟气中捕集回收三氧化二砷产品；湿法工艺即采用酸浸、碱浸或盐浸等方法，先把砷从渣中分离出来，然后再进一步加工成三氧化二砷（孟文杰，施孟华，李倩，等.硫化砷渣湿法制取三氧化二砷的处理技术现状[J].贵州化工，2008,33（5）：26—28。寇建军，朱昌洛．As₂0₃湿法提取工艺进展[J]．矿产综合利用，2002，(1)：26—31。董四禄．湿法处理硫化砷渣研究[J]．硫酸工业，1994，(5)：3—8。李岚，蒋开喜，刘大星，王海北．加压氧化浸出处理硫化砷渣[J]．矿冶，1998，7(4)：46—50。）。郑雅杰等采用氢氧化钠溶液浸出硫化砷渣、空气氧化脱硫和SO₂还原的方法制备As₂O₃，也进行沉淀还原法从含砷废水中制备三氧化二砷产品的研究，但所获得的产品纯度仅达到95%（郑雅杰，刘万宇，白猛，等.采用硫化砷渣制备三氧化工艺[J].中南大学学报，2008，39（6）：1157—1163.郑雅杰，罗园，王勇.采用含砷废水沉淀还原法制备三氧化二砷[J].中南大学学报(自然科学版)，2009，40（1）：48—54.）。

上述常规制备方法中，所得的三氧化二砷纯度不高。火法工艺收集得到的成品纯度一般在98%左右，湿法白砷的纯度可达99.5%，但皆达不到高端客户对高纯白砷的使用要求。虽然可以采用三氯化砷水解或者以三氯化砷为原料通过一系列的有机反应制备高纯三氧化二砷 (段长强.现代化学试剂手册，第一分册[M].北京， 化学工业出版社，1988； 韩汉民.特纯三氧化二砷的制备[J].四川化工,1994,(1):28~29.)，但由于三氯化砷水解反应是可逆的，不仅存在反应时间长的缺点，同时也存在As₂0₃的产率低的缺陷（产约为70%），此外也受制于原料三氯化砷的运输和采购。

发明内容

本发明要解决的技术问题是以含三氧化二砷的物料、丁醇或者戊醇或者是丁醇和戊醇的混合物为原料，提供一种制备高纯三氧化二砷的方法，制备能用于医药行业或者提取半导体材料高纯砷的原料——高纯三氧化二砷产品，实现有害杂质元素砷的资源化和无害化目的。