【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含砷锑碱渣综合利用领域，特别涉及一种含砷锑碱渣资源化、清洁化、全量化利用的方法。
技术介绍
1、锑在光伏材料制造、铅蓄储能、机械制造等领域中有着十分重要的作用。目前锑主要采用挥发熔炼-还原熔炼-碱性精炼的方式进行生产。其中氧化精炼过程中将产生大量含砷锑碱渣，全国锑冶炼领域产生2万吨/年以上，这种含砷锑碱渣中砷含量在3～20％，且砷常以砷酸钠形态存在，由于砷酸钠溶解度较大，若不合理处置，砷碱渣将给企业周边环境带来极大的风险。
2、目前我国大量采用含砷粗锑或含砷粗锑氧生产焦锑酸钠，产出含砷锑碱渣6万吨/年以上；同时，我国还有部分采用碱性电积工艺进行锑冶炼的企业，每年也产出大量含砷锑碱渣难以清洁资源化利用，给相关企业带来巨大的环境及经济压力。目前，含砷锑碱渣高效、清洁、全量资源化利用技术是本领域急需突破的瓶颈。
3、目前，含砷锑碱渣的处理主要采用湿法沉淀的方法，即先利用砷酸盐与锑酸盐水溶性的差异，实现砷、锑分离。分离得到的含砷溶液采用钙、铁盐沉淀和硫化沉淀的方式实现对砷的固化。但实践证明采用钙盐固砷的效果不理想，钙盐用量大且固砷渣中砷含量仅为4～9％，同时由于砷酸钙性质不稳定，固砷渣仍需要建设渣厂堆存；而采用铁盐沉淀法处理含砷锑碱渣，则需要在酸性条件下，耗费大量的酸调节ph。而且，由于含砷锑碱渣中碳酸钠可与钙盐和酸反应，采用钙盐和铁盐沉淀法均无法实现对碳酸钠的回收。也有文献报道采用硫化沉淀方法处理含砷锑碱渣，但该方法难以实现砷、锑分离，且成本较高难以实现大规模应用。为此zl 20041001336
技术实现思路
1、围绕含砷锑碱渣资源化利用的瓶颈，本专利技术的目的在于提供一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其是一种简单、易操作，且可实现含砷锑碱渣高效、清洁、全量资源化利用的新技术。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，将含砷锑碱渣、铁源和还原剂混合获得混合料，将混合料还原熔炼，分离获得feas-sb合金与含碱熔盐，将feas-sb合金于真空环境下进行挥发熔炼使锑挥发，获得锑粉和feas合金残渣。
4、本专利技术所提供的方法，首先将含砷锑碱渣、铁渣与还原剂均匀混合后还原熔炼，得到下层feas-sb合金和上层含碱熔盐，分离后将所得feas-sb合金置于真空挥发炉中进行真空挥发熔炼，熔炼结束后分别得到feas合金和单质锑。
5、专利技术人发现，含砷锑碱渣主要由砷酸钠、锑酸钠、碳酸钠构成，有时也含少量的氢氧化钠、硫酸钠等，在还原性条件下砷酸钠和锑酸钠可被还原为金属态。此外，还原过程还可得到碳酸钠产物等，可以与砷碱渣中的钠盐一起浮在金属熔体上层，实现碳酸钠等钠盐的再生。同时，由于铁能够与砷形成稳定的金属间化合物，如feas、fe2as、fe3as2、fesb2、fe3sb2，并且在fe-sb-as体系中，铁优先与as形成feas金属间化合物，且锑不会溶解于feas中。由于feas密度高，化学性质稳定，浸出毒性低，故可以作为配重块应用于设备制造领域。
6、因此本专利技术在操作过程中直接将含砷锑碱渣、铁渣和还原剂混合，进行高温还原熔炼。熔炼产生的碳酸钠等钠盐位于熔体上层，经扒渣后实现碳酸钠熔盐再生，熔体下层则得到feas-sb合金。
7、而feas-sb合金中，sb与feas不互溶，且feas合金性质稳定不易分解，高温下仍以feas合金的形式存在。但锑在高温下的蒸气压较大，单纯通过加热挥发即可实现feas与sb的分离。在生产中，为降低sb的挥发温度，降低挥发能耗，可采用真空挥发的方式，通过降低体系的真空度，实现锑的低温挥发。为此本专利技术将得到的feas-sb合金置于真空挥发炉中，进行sb在特定条件下的选择性挥发，feas合金则仍保留在挥发残渣中，而sb进入气相，最终在冷凝器中重新冷凝为固相得到收集，实现feas和sb的高效分离。收集得到的feas合金的性质稳定、浸出毒性低，可直接作为配重材料外售，挥发得到的sb纯度高也可直接外售。整体而言，本专利技术公开的含砷锑碱渣资源化利用的方法，流程简单、原料适应性好、清洁环保、社会和经济价值高，具有极大的应用潜力。
8、优选的方案，所述铁源选自铁和/或含铁化合物。
9、在本专利技术中，关于铁和/或含铁化合物可以选自纯铁或纯的含铁化合物，也可以采用含铁的废弃物，如含铁烟尘和/或含铁固废，其中纯铁选自铁粉和/或铁锭。
10、优选的方案，所述铁源中的铁与含砷锑碱渣中的砷的摩尔比为1～1.5:1。专利技术人发现，将铁源中的铁与含砷锑碱渣中的砷的摩尔比控制在该范围内，效果最优，若是加入的铁不足，则无法将as完全固定为feas合金，体系中仍有大量的as，其在真空挥发过程中与锑一同挥发，导致固砷率低，若是加入的铁过量，则多余的fe与sb形成fesb2金属间化合物，其降低了锑的挥发率，故降低了锑的回收率，砷锑分离效果差。
11、优选的方案，所述还原剂选自碳质还原剂和/或非碳质还原剂，所述碳质还原剂选自天然气、粉煤、重油、柴油、废机油、生物柴油、废食用油、生物质碳中的至少一种，所述非碳质还原剂为氢气。
12、优选的方案，所述还原剂的量为将含砷锑碱渣中的砷、锑均还原为单质以及将铁渣中的铁还原为单质所需理论量之和的1.05～2.5倍。
13、优选的方案，所述还原熔炼的温度为1000～1200℃。
14、专利技术人发现，还原熔炼的温度需要控制在本专利技术范围内，若还原熔炼的温度过低则合金相和渣相的流动性变差，大量气体无法有效排出，且合金与渣难以分离。
15、优选的方案，所述还原熔炼的时间为1～4h。
16、优选的方案，所述还原熔炼完成后，获得下层feas-sb合金和上层含碱熔盐，分离，分别获得feas-sb合金和含碱熔盐。
17、优选的方案，所述含碱熔盐返回粗锑精炼或焦锑酸钠制备工序。
18、优选的方案，所述挥发熔炼的温度为650～950℃。在本专利技术中，将挥发熔炼的温度控制在上述范围内，分离效果最优，若是真空挥发的温度较低，锑的饱和蒸汽压较低，挥发速度较慢，无法实现sb与feas的高效分离；若是真空挥发的温度过高，则feas也将逐步分解，部分as挥发到锑冷凝烟尘中，导致砷锑分离效果变差。
19、优选的方案，所述挥发熔炼的时间为1～6h。
20、优选的方案，所述挥发熔炼的真空度低于2000pa。
21、优选的方案，将feas-sb合金置于真空挥发炉中，所述真空挥发炉连接有冷凝室，于真空环境下进行挥发熔炼使锑挥发，通过冷凝室收集锑，挥发熔炼结束后，分别于冷凝室中获得锑粉，真空挥发炉中获得feas合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：将含砷锑碱渣、铁源和还原剂混合获得混合料，将混合料还原熔炼，分离，获得FeAs-Sb合金与含碱熔盐，将FeAs-Sb合金于真空环境下进行挥发熔炼使锑挥发，获得锑粉和FeAs合金残渣。
2.根据权利要求1所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：所述铁源中的铁与含砷锑碱渣中的砷的摩尔比为1～1.5:1。
4.根据权利要求1所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：
5.根据权利要求1或4所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：所述还原剂的量为将含砷锑碱渣中的砷、锑均还原为单质以及将铁渣中的铁还原为单质所需理论量之和的1.05～2.5倍。
6.根据权利要求1所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：
7.根据权利要求1或6所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：所述还原熔炼完成后，获得下层FeAs-Sb合金和上层含碱熔盐，分离，分别获得FeAs-Sb
8.根据权利要求1所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：
9.根据权利要求1或8所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：将FeAs-Sb合金置于真空挥发炉中，所述真空挥发炉连接有冷凝室，于真空环境下进行挥发熔炼使锑挥发，通过冷凝室收集锑，挥发熔炼结束后，分别于冷凝室中获得锑粉，真空挥发炉中获得FeAs合金残渣。
10.根据权利要求9所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：所述冷凝室的温度小于100℃。
...【技术特征摘要】
1.一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：将含砷锑碱渣、铁源和还原剂混合获得混合料，将混合料还原熔炼，分离，获得feas-sb合金与含碱熔盐，将feas-sb合金于真空环境下进行挥发熔炼使锑挥发，获得锑粉和feas合金残渣。
2.根据权利要求1所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：所述铁源中的铁与含砷锑碱渣中的砷的摩尔比为1～1.5:1。
4.根据权利要求1所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：
5.根据权利要求1或4所述的一种含砷锑碱渣资源化利用的方法，其特征在于：所述还原剂的量为将含砷锑碱渣中的砷、锑均还原为单质以及将铁渣中的铁还原为单质所需理论量之和的1.05～2.5倍。
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建广，唐施阳，朱强，唐朝波，刘将，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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