[发明专利]一种含砷烟尘的免蒸发制备白砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含砷烟尘的免蒸发制备白砷的方法，属于冶金工程领域。

背景技术

砷及其化合物一般皆有毒性，其毒性臭名昭著，几乎家喻户晓。但是，砷及其化合物在工业上却具有广泛的应用领域和优越的使用功能。作合金添加剂生产铅制弹丸、印刷合金、黄铜（冷凝器用）、蓄电池栅板、耐磨合金、高强结构钢及耐蚀钢等。黄铜中含有一定量的砷可防止脱锌。高纯砷是制取化合物半导体砷化镓、砷化铟等的原料，也是半导体材料锗和硅的掺杂元素。砷的化合物还用于农药、防腐剂、染料和医药制剂等的制造。

砷在地壳中含量并不大，但是它在自然界中到处都有，主要是以硫化物矿的形式存在。无论何种金属硫化物矿石中都含有一定量砷的硫化物，一般与铜、铅、锌、锡、钨、钼、汞等重金属及金、银贵金属矿伴生或者共生，随金属的精矿进入冶炼厂及化工厂。砷污染存在于有色冶金及化工行业的矿山开采、矿物选矿加工与分离、冶炼提纯及化工深加工等过程中，近年来，环境污染成为社会关注的焦点，特别是重金属及砷污染。砷的治理已经成为制约冶金工业发展的瓶颈。

冶金或者化工中的含砷烟尘往往还含有其他有价金属，一般采取提取其中的砷后将有价成分返回工艺流程。烟尘中砷的提取处理，一般有以下几种方法。用酸或者水在接近沸腾的温度下浸出，净化后蒸发浓缩制备白砷产品（黄干生，全昌荣．湿法提砷新工艺探索[J]．有色金属(冶炼部分)，1994(3)：3～4）。由于As₂O₃在水中溶解度不大，以蒸发浓缩的方法制备白砷还有待进一步解决能耗大、成本高的问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种含砷烟尘的免蒸发制备白砷的方法，能够充分利用五价砷溶解度高的特性，在低耗水量及低反应温度下，实现砷的高浸出率，减少了水的耗量和能源消耗。

本发明的技术方案是：利用砷酸在水中的溶解度大、亚砷酸溶解低，在用水浸出的过程中加入氧化剂将三价的亚砷酸氧化为五价的砷酸。净化除杂后通入还原剂将五价的砷酸还原为三价的亚砷酸，冷却后亚砷酸结晶为三氧化二砷。具体步骤包括如下：

（1）将水加热至60～90℃，在搅拌的状态下依次向水中加入含砷烟尘、双氧水和稀酸，稀酸控制混合溶液的pH值为1～3，反应0.5～3h后过滤，得到含有价金属的滤饼和含砷酸的溶液；

（2）向含砷酸的溶液中加入氨水调节溶液的pH值为4～7，在溶液温度为40～70℃的条件下搅拌反应0.5～2h，反应结束后过滤，得到的滤液和滤饼，滤饼为含有铜等有价金属的物料（可回收利用）；

（3）向步骤（2）制备的滤液中通入含SO_2---的气体进行还原反应，反应完毕后冷却至20～25℃后过滤，滤饼在60～80℃干燥8～24h后即得到白砷产品。

所述含砷烟尘为As₂O₃ > 30 wt%的烟尘。

所述步骤（1）中含砷烟尘与水的固液比为1:2～8g/ml。

所述稀酸为浓度10～20wt%的硫酸、盐酸或硝酸中的一种。

所述双氧水的浓度为25～30wt%，加入量为含砷烟尘中砷重量的1.8～3.0倍。

所述氨水为工业氨水，工业氨水是含氨25%～28%的水溶液。

所述含SO_2---的气体中SO_2---的体积大于5%，通入的气体中SO₂的重量为溶液中砷的

重量的0.8～1.5倍。

所述通入含SO_2---的气体的速率为150～170L/h。

本发明的原理是：利用砷酸在水中的溶解度大、亚砷酸溶解低，在用水浸出的过程中加入氧化剂将三价的亚砷酸氧化为五价的砷酸。净化除杂后通入还原剂将五价的砷酸还原为三家的亚砷酸，冷却后亚砷酸结晶为三氧化二砷。冷却结晶的产物过滤的滤液返回浸出，滤饼干燥后得到白砷产品。

本发明具备的优点和效果：

（1）    能够充分利用五价砷溶解度高的特性，在低耗水量及低反应温度下，实现砷

的高浸出率，减少了水的耗量和能源消耗；

（2）    浸出液净化除杂后的滤液加入冶炼厂制酸烟气将五价砷酸还原为三价砷酸，

冷却结晶，结晶产物过滤、干燥后制备白砷。过程无需进行蒸发浓缩作业，节省大量的能源消耗。

（3）将冶金过程产生的含砷烟尘的有害物料转化为白砷产品和回收了烟尘中的有