一种臭氧微气泡氧化法处理含砷烟尘制备臭葱石的方法技术

本发明专利技术提供了一种臭氧微气泡氧化法处理含砷烟尘制备臭葱石的方法，所述方法包括以下步骤：将含砷烟尘与水混合调浆，得到矿浆；向得到的矿浆中通入臭氧微气泡进行氧化反应，反应后固液分离，得到浸出渣和含砷浸出液；向得到的含砷浸出液中加入亚铁源，并调节pH至酸性，然后通入臭氧微气泡进行反应，反应后固液分离，得到臭葱石和含砷残液；所述方法采用臭氧微气泡浸出含砷烟尘后制备臭葱石，处理效果好，臭氧利用率高，且工艺流程简单，便于操作，经济效益好，有利于工业化应用。有利于工业化应用。有利于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧微气泡氧化法处理含砷烟尘制备臭葱石的方法


[0001]本专利技术属于含砷危险废弃物处理
，具体涉及一种臭氧微气泡氧化法处理含砷烟尘制备臭葱石的方法。

技术介绍

[0002]自然界的大多数有色金属矿石中均含有砷，在铜、铅、锌等有色金属的火法冶炼过程中，砷会转化为沸点较低的砷氧化物，并挥发进入烟道富集形成含砷烟尘。近年来，大量低品位、砷含量高的矿石被开发利用，导致含砷烟尘产量逐年增加。砷氧化物有剧毒，冶炼厂若将此类烟尘返回生产系统，会造成系统内砷的循环累积，不利于安全生产，也会损害产品质量；若将此类烟尘堆存处理，则易对环境造成污染，且含砷危险废弃物的堆存成本较高。含砷烟尘中砷的无害化处理是冶炼厂面临的一大难题。
[0003]目前，含砷烟尘的脱砷处理工艺主要有火法、湿法等。其中湿法工艺中砷的分离效率较高，可避免火法工艺中含砷粉尘的扩散污染，环境危害小，是未来的主要发展方向，但也存在试剂成本高，操作繁琐等问题。此外，含砷烟尘经脱砷处理后的含砷废水仍需进一步无害化处理。砷作为一种化学元素是不能被分解并完全除掉的，只能将其转化为性质稳定的固体废渣进行堆存。
[0004]目前，处理含砷废水的方法主要有石灰铁盐法、硫化法、臭葱石法等。石灰铁盐法主要通过生成砷酸钙沉淀除砷和生成氢氧化铁胶体吸附除砷，该法对设备要求较低，处理成本较低，但产生的大量中和废渣不稳定，易产生二次污染。硫化沉淀法主要通过投加硫化剂反应生成硫化砷沉淀除砷，该法除砷率高，但会产生剧毒气体硫化氢，安全生产要求较高，且硫化砷的稳定性一般，不适合长期堆存。臭葱石法是指将含砷废水中的砷转化为臭葱石(FeAsO4·
2H2O)并稳定堆存的方法，与砷酸钙、硫化砷等危险废弃物相比，臭葱石属于一般固体废弃物，且含砷量高、稳定性好、铁砷摩尔比低、易过滤分离，是国际公认的最佳砷固定化合物。传统合成臭葱石的方法需要高温高压，对反应器要求较高，操作难度大，难以大规模应用。
[0005]CN107365912A公开了一种砷锑烟尘中砷、锑高效综合利用的方法，具体包括先将砷锑烟尘热水浸出后进行固液分离，然后向浸出液中加入过氧化氢和次氯酸钠作为氧化剂继续搅拌后固液分离，得到含砷浸出液，进一步向含砷浸出液中加入钠盐溶液后进行低温结晶得到砷酸钠晶体。该方法中以过氧化氢和次氯酸钠作为氧化剂，成本较高，且砷酸钠的销售市场有限，大量砷酸钠作为危险废弃物堆存，未能实现砷的安全处置。
[0006]CN105734300A公开了一种从铜烟尘中回收铜、砷固化为臭葱石的方法，具体包括将铜烟尘酸浸得到的浸出液在铁砷质量比为1
‑
2、氧气分压为0.6
‑
1.3MPa、反应时间为2
‑
3h的条件下进行氧压沉砷，得到臭葱石和沉砷后液。该法沉砷率高，生成的臭葱石性质稳定，但操作过程需要高温高压，对反应器要求高，操作难度大。
[0007]CN102153145A提出以亚铁盐为铁源加入到含砷溶液中，在70
‑
95℃常压下通入空气或氧气缓慢氧化亚铁盐，制备臭葱石，该方法除砷效果好、操作要求低，但要求含砷溶液
中砷浓度至少大于10g/L，远高于一般工业含砷废水，浓缩预处理成本较高。
[0008]CN108164030A提出了一种含砷溶液中砷的固定化方法，具体是用臭氧依次氧化三价砷和二价铁，生成臭葱石晶体，该方法可处理较低浓度的含砷溶液，但高温下直接通气的操作方式存在臭氧消耗量大、利用率低、停留时间短、分布不均匀等问题，且处理对象为含砷溶液，未涉及含砷烟尘等含砷危险固体废弃物。
[0009]综上所述，含砷烟尘中砷的无害化处理的方法仍存在一定的缺陷，还需进一步改进，如何提供一种将含砷烟尘中的砷绿色高效浸出后在常压下制备为臭葱石的处理方法成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种臭氧微气泡氧化法处理含砷烟尘制备臭葱石的方法，所述方法采用臭氧微气泡浸出含砷烟尘后制备臭葱石，臭氧利用率高，且工艺流程简单，便于操作，经济效益好，有利于工业化应用。
[0011]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本专利技术提供了一种臭氧微气泡氧化法处理含砷烟尘制备臭葱石的方法，所述方法包括以下步骤：
[0013](1)将含砷烟尘与水混合调浆，得到矿浆；
[0014](2)向步骤(1)得到的矿浆中通入臭氧微气泡进行氧化反应，反应后固液分离，得到浸出渣和含砷浸出液；
[0015](3)向步骤(2)得到的含砷浸出液中加入亚铁源，并调节pH至酸性，然后通入臭氧微气泡进行反应，反应后固液分离，得到臭葱石和含砷残液。
[0016]本专利技术中，微气泡是指直径小于100μm的微小气泡。所述方法采用臭氧微气泡处理含砷烟尘，仅需一步操作即可将含砷烟尘中的三价砷浸出到溶液中，同时将溶液中的三价砷氧化为五价砷，且以臭氧微气泡作为氧化剂不会带入其他离子导致废水成分复杂化；此外，采用臭氧微气泡处理含砷浸出液制备臭葱石时，还能形成限域内高压富氧环境，逐渐将二价铁转化为三价铁，从而控制三价铁的过饱和度，促进五价砷与三价铁反应生成臭葱石晶体，同时避免了高温下直接通入臭氧的操作方式中存在的臭氧消耗量大、利用率低、停留时间短、分布不均匀等问题，具有较好的工业化应用前景。
[0017]本专利技术中，含砷烟尘中的砷以As2O3的形式存在，在使用臭氧微气泡对其进行氧化时，无需预先将pH调节至酸性，即可将其高效转化为易溶于水的As2O5，简化流程，节约成本。
[0018]本专利技术中的臭氧以空气为原料由臭氧发生器便捷制取。
[0019]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述含砷烟尘包括铜精矿火法冶炼过程中产生的含砷铜烟尘和/或铅阳极泥火法冶炼过程中的含砷锑烟尘。
[0021]本专利技术中，所述含砷烟尘并不仅限于上述来源，其他生产过程中产生的含砷烟尘亦可。
[0022]优选地，步骤(1)所述含砷烟尘的粒度为50
‑
100μm，例如50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(1)所述含砷烟尘中砷的含量大于10wt％，例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％或40wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述含砷烟尘与所述水的质量体积比为1g:(40
‑
200)mL，例如1g:40mL、1g:60mL、1g:80mL、1g:100mL、1g:120mL、1g:140mL、1g:160mL、1g:180mL或1g:本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种臭氧微气泡氧化法处理含砷烟尘制备臭葱石的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将含砷烟尘与水混合调浆，得到矿浆；(2)向步骤(1)得到的矿浆中通入臭氧微气泡进行氧化反应，反应后固液分离，得到浸出渣和含砷浸出液；(3)向步骤(2)得到的含砷浸出液中加入亚铁源，并调节pH至酸性，然后通入臭氧微气泡进行反应，反应后固液分离，得到臭葱石和含砷残液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含砷烟尘包括铜精矿火法冶炼过程中产生的含砷铜烟尘和/或铅阳极泥火法冶炼过程中的含砷锑烟尘；优选地，步骤(1)所述含砷烟尘的粒度为50
‑
100μm；优选地，步骤(1)所述含砷烟尘中砷的含量大于10wt％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含砷烟尘与所述水的质量体积比为1g:(40
‑
200)mL。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化反应的温度为80
‑
95℃；优选地，步骤(2)所述氧化反应的时间为3
‑
4h。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中所述臭氧微气泡采用微气泡发生装置发生；优选地，通入到所述微气泡发生装置中的臭氧流量独立地为80
‑
100mg/min；优选地，步骤(2)所述臭氧微气泡的直径独立地为10
‑
100μm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述含砷浸出液中砷的浓度为2
‑
10g/L。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述亚铁源包括硫酸亚铁和/或氯化亚铁；优选地，步骤(3)所述亚铁源中亚铁离子的加入量与所述含砷浸出液中砷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广积，沈蔡龙，李可心，杨超，
申请(专利权)人：南京九章化工科技有限公司中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：