一种砷石膏深度脱砷的方法技术

本发明专利技术涉及砷石膏的高附加值综合利用，涉及一种砷石膏高效除砷的方法，尤其涉及一种深度脱除砷石膏中砷杂质的同时制备高品质高附加值石膏的方法。本发明专利技术首先通过酸浸预处理去除砷石膏中部分砷杂质，然后通过石膏物相调控的溶解过程充分释放石膏包裹体及晶格内部的砷杂质，同时调控砷在溶液中的存在形态避免其在重结晶过程中再次进入到石膏晶格中，并通过加入晶型调控剂调控重结晶产品的形貌和粒度减弱砷在石膏产品表面的吸附，最终通过释放砷杂质并减弱砷的共晶和吸附效应实现了砷杂质和石膏产品的高效分离，同时形成高纯度高强α

【技术实现步骤摘要】
一种砷石膏深度脱砷的方法


[0001]本专利技术属于有色金属冶炼固废处理处置
，具体涉及一种深度脱除砷石膏中砷杂质的方法，尤其涉及一种在石膏物相转化过程中通过调控晶体形貌粒度及砷的存在形态实现砷石膏中砷高效去除的方法。

技术介绍

[0002]在有色冶炼过程中，精矿中砷的价态或物相会发生变化，进而发生迁移，冶炼厂在火法冶炼过程中会产生大量的含硫含砷烟气，在进入制酸工艺之前，通常采用烟气洗涤的方式去除烟气中的杂质成分，进而产生大量的酸性重金属废水(又称为污酸)，污酸经石灰
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铁盐法处理后转化为达标的工业用水，同时也产生了大量的含砷石膏渣，从而产生新的含砷物料，即所谓二次含砷物料。每生产1吨污酸大约产生80公斤含砷石膏，照此计算一个年产60万吨污酸的企业，每年将产生4.8万吨含砷石膏。根据我国《危险废物鉴别标准毒性物质含量鉴别》(GB5085.6
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2007)中规定固体中砷及砷化合物含量超过总量的0.1wt％，被视为危险固体废物，具有剧毒和致癌性，同时国标规定堆放于环境中的含砷固体废物砷浸出量不得高于5mg/L，用于建材中时砷含量不得高于30mg/kg。而有色金属冶炼过程中的砷石膏砷含量从5％到40％不等，并且石膏中的砷具有易溶性，会对周边土壤、水体、大气造成严重污染，最终影响人类的健康，因此砷石膏是一种危害性极大的危险固体废物。专利CN115700221A公布了一种处理含砷酸性废水无固体危险废弃物产生的方法，在此方法中含砷中和石膏渣采用硫酸浸出，可使含砷石膏由危险固废转变为一般固废，但此石膏固体渣价值极低，不便于再利用，同时此方法对于石膏晶格中的砷杂质无法有效去除。专利CN110395919A公布了一种含砷石膏资源化处理及处理所得低砷石膏的应用方法，此方法在通过石膏在酸性溶液中的溶解
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重结晶实现了石膏晶格中砷的完全释放，同时在酸性环境中调控砷的存在形态使其在重结晶过程中难以再次进入到重结晶石膏产品中，从而制备出含砷量低的石膏产品。但是此方法中制备的石膏产品主要是无水石膏，价值不高，且砷含量不能保证低于30mg/kg，因此石膏产品附加值低；另外，此方法要求原料砷石膏中砷含量要小于5wt％，对于砷含量大于5wt％的砷石膏，此方法不能适用。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种深度去除高砷含量砷石膏中砷杂质并制备高品质高附加值石膏产品的方法。
[0004]作为优选方案，本专利技术一种砷石膏深度脱砷的方法，包括以下步骤：
[0005](1)将原料砷石膏加入到无机酸溶液中进行预处理，充分搅拌一段时间后固液分离，分离出的固相为预处理砷石膏，分离出的液相进行除砷达标后排放；无机酸溶液的pH值为1.0
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5.0；
[0006](2)将预处理砷石膏加入到盐溶液体系中，混匀后形成石膏悬浊浆液；所述盐溶液体系中，盐选自可溶性硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐中的至少一种，优选为硫酸盐，其所用盐溶液
体系中，盐的浓度10wt％
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20wt％；所得石膏悬浊浆液中固体含量(质量百分含量)为5％
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30％；
[0007](3)将石膏悬浊浆液加热到90℃以上，加入晶型调控剂，并在此温度下搅拌反应，所述晶型调控剂为短柱状α
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半水石膏晶体，晶型调控剂的粒度为12
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65μm；
[0008](4)反应一段时间后将悬浊浆液趁热固液分离，分离出的固相用沸水洗涤并干燥，得到高品质高附加值石膏产品，分离出的液相经处理后返回构成盐溶液体系的重要组成部分。
[0009]作为优选方案，本专利技术一种砷石膏深度脱砷的方法，所述步骤(1)中原料砷石膏中砷含量<20wt％，二水硫酸钙(CaSO4·
2H2O)的含量>75％，所述无机酸溶液为硫酸、盐酸或硝酸中的一种或几种、优选为硫酸，无机酸溶液的pH值为1.0
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5.0，优选为1.0
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4.0、进一步优选为1.0
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3.0，预处理温度为20
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40℃，预处理固液比(g/mL)为1/20
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1/5、优选为1/7
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1/20，预处理时间为15
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60min。
[0010]本专利技术步骤(1)中，采用大量浓度较低的无机酸是为对原料砷石膏进行预处理，初步去除砷石膏中部分砷杂质，并使砷石膏中砷含量保持在一定范围内；这样做的好处是：砷石膏中砷含量过高则会阻碍后续的相变反应，致使二水石膏相变为α
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半水石膏的过程无法进行，砷石膏中砷含量过低则会影响相变速率，致使相变时间延长。
[0011]步骤(2)中预处理砷石膏中砷含量在步骤(2)中预处理砷石膏中砷含量大于等于0.2wt％、优选为0.2wt％～2.5wt％之间，盐溶液的pH值为1.0
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2.5，石膏悬浊浆液中固体含量(质量百分含量)为5％
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30％、优选为15
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30％、进一步优选为20
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25％。
[0012]本专利技术步骤(2)中控制盐溶液体系的浓度为10wt％
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20wt％以及控制所得石膏悬浊浆液中固体含量(质量百分含量)为5％
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30％、优选为15
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30％、进一步优选为20
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25％是为了保证二水石膏向α
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半水石膏的相变过程正常进行且可得到高品质低砷含量的石膏产品，同时控制处理过程成本。盐浓度太低会导致二水石膏向α
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半水石膏的相变过程无法进行，太高会导致过多的杂质盐离子进入到最终的石膏产品中，降低石膏产品品质，固体含量过高会导致降低砷杂质的去除效率，无法实现深度除砷，固体含量过低会导致产生过量酸性液体，处理成本高。
[0013]步骤(3)中所述的反应温度为90
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105℃，优选95
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100℃，搅拌速率为100
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300rpm。
[0014]步骤(3)中晶型调控剂的加入量为添加量为预处理砷石膏质量的5％
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30％、优选为10％
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20％。
[0015]步骤(4)中反应时间为30min
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60min。
[0016]作为优选方案，本专利技术一种砷石膏深度脱砷的方法，所述的晶型调控剂为形貌规则的短柱状α
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半水石膏晶体，其平均长径比小于等于4.0，添加量为预处理砷石膏质量的5％
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30％，晶型调控剂的粒度优选为20
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50μm。本专利技术控制晶型调控剂的形貌和颗粒尺寸其主要原因是晶型调控剂的形貌和尺寸直接影响石膏产品的形貌和尺寸，理想的石膏产品为大粒度短柱状晶体，这样的产品一方面比表面积小、吸附性弱，抑制石膏产品对砷杂质的表面吸附，另一方面标准稠度需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种砷石膏深度脱砷的方法，其特征在于：包括下述步骤：(1)将原料砷石膏加入到无机酸溶液中进行预处理，充分搅拌一段时间后固液分离，分离出的固相为预处理砷石膏，分离出的液相进行除砷达标后排放；无机酸溶液的pH值为1.0
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5.0；(2)将预处理砷石膏加入到盐溶液体系中，混匀后形成石膏悬浊浆液；所述盐溶液体系中，盐选自可溶性硫酸盐、盐酸盐、硝酸盐中的至少一种，优选为硫酸盐，其所用盐溶液体系中，盐的浓度为10wt％
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20wt％；所得石膏悬浊浆液中固体含量为5％
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30％；(3)将石膏悬浊浆液加热到90℃以上，加入晶型调控剂，并在此温度下搅拌反应，所述晶型调控剂为短柱状α
‑
半水石膏晶体，晶型调控剂的粒度为12
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65μm；(4)反应一段时间后将悬浊浆液趁热固液分离，分离出的固相用沸水洗涤并干燥，得到高纯度高附加值石膏产品，分离出的液相经处理后返回构成水溶液体系的重要组成部分。2.根据权利要求1所述的一种砷石膏深度脱砷的方法，其特征在于：步骤(1)中原料砷石膏中砷含量<20wt％，二水硫酸钙的含量>75％。3.根据权利要求1所述的一种砷石膏深度脱砷的方法，其特征在于：步骤(1)中无机酸溶液为硫酸、盐酸或硝酸中的一种，优选硫酸溶液，无机酸溶液的pH值为1.0
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5.0。4.根据权利要求1所述的一种砷石膏深度脱砷的方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：管青军，陈国梁，徐文婷，余伟健，卜勇杰，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：