[发明专利]一种从含砷溶液中沉淀得到高浸出稳定性臭葱石的方法

说明书

本发明涉及一种从含砷溶液中沉淀得到高浸出稳定性臭葱石的方法，该方法以连续加料的方式加入亚铁盐溶液作为沉砷剂，同时加入一定浓度的中和剂，持续通入氧气将亚铁离子氧化为三价铁离子，再与溶液中的砷反应生成高浸出稳定性的臭葱石。所得臭葱石在pH值范围为2～11及强还原性条件下能稳定堆存。

技术领域

本发明属于矿物固砷技术领域，涉及一种处理有色金属冶金过程中产生的含砷废液的固砷方法。

背景技术

砷是一种剧毒元素，且有高致癌性，广泛伴生于各种有色金属冶炼工艺系统中。近三十年来，随着我国有色金属行业飞速发展，砷污染问题愈发严峻，严重威胁着人们的生命健康。因此，进行砷污染治理研究是一项急迫且有重大意义的课题。

目前固砷技术主要包括包封和矿物固砷两类。包封就是用水泥、玻璃等材料，对含砷物料进行包覆，使其能够稳定堆存。这一方法固废量大、成本高，难以广泛应用。矿物固砷即将砷转化为稳定性高的含砷矿物堆存。固砷矿物的选择，应从浸出稳定性、矿物含砷量、浸出产物毒性、制备难易程度和成本等多方面综合权衡。原生和次生砷矿物，尽管总数多达300余种，但其中能用于固砷的“满意之选”实属难得。在Ca(II)-As(V)-H₂O体系中，不同条件下能合成一系列砷酸钙矿物，其稳定性较高；但是，砷酸钙在酸性条件下溶解度较大，且其中的Ca(II)离子可与溶解态CO₂反应，生成碳酸钙而重新释放出砷。因此，砷酸钙类矿物并不宜用作固砷矿物。在Fe(III)-As(V)-H₂O体系中，改变反应条件能制备出一系列组成、晶型和结晶度各异的砷酸铁沉淀。其中，臭葱石(FeAsO₄·2H₂O)，因其稳定性高、理论含砷量高达32％、呈结晶态易于液固分离、渣含水低等优点，是目前公认的最佳固砷矿物。

目前臭葱石的制备方法主要分为三大类：水热法、常压法和改进常压法。其中水热法由于需要的高温高压，能耗较大，难以工业应用；常压法在常压下制备臭葱石，但其周期较长；改进常压法在常压，75～90℃条件下通过缓慢氧化亚铁离子控制过饱和度，在7小时内制备了高结晶度臭葱石，是目前公认的最佳制备方法。臭葱石具有较强的稳定性，在以往的研究中砷的浸出浓度最低达0.5mg/L，但这仅限于弱酸性(pH值2～6)和氧化条件下，而在强酸性或碱性区域、或在还原性条件下，其浸出稳定性较差。因此，进一步研究制备对碱性和强还原性环境稳定的臭葱石是十分有必要的。

目前公布的专利中，日本同和矿业有限公司的发明专利(CN 102153145 A，CN101952204 A)首次提出用二价铁为铁源，处理含砷溶液，并制备得到臭葱石和砷酸铁粉末，该方法沉砷彻底，简单方便，但是制备的臭葱石和砷酸铁仅在较窄的pH(2～6)范围内能稳定堆存，在碱性或强还原性条件下砷的毒性浸出远超过GB5085.3-2007国家标准规定的限值(<5mg/L)。本发明在上述基础上进行加料方式的改进，并采用连续中和的方法，制备能在pH范围为2～11以及强还原性条件下稳定堆存的臭葱石。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从含砷溶液中沉淀得到高浸出稳定性臭葱石的方法，可以制备得到一种在碱性和强还原性条件下稳定的臭葱石。本发明的工艺简单，操作方便，制备的臭葱石含砷量较高，毒性浸出浓度非常低，且稳定区域宽，能在强还原性条件下稳定堆存。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案：

一种从含砷溶液中沉淀得到高浸出稳定性臭葱石的方法，包括以下步骤：

(1)将含砷溶液中的As³⁺氧化成As⁵⁺；再调节其pH值至1.5～3，预热至75～90℃并搅拌；

(2)向步骤(1)所得反应体系中同时以滴料的方式加入亚铁盐溶液和中和剂，控制反应体系中Fe/As摩尔比为2～5:1，并用酸调节pH值至1.5～3；反应过程中持续通入氧气进行氧化反应；