[发明专利]降低水溶液中溶解的金属和准金属的浓度的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及水溶液的处理，更特别地涉及降低水溶液如高温冶金设备洗涤器溶液中存在的溶解金属和准金属的浓度的方法。

发明背景

现代贱金属熔炉从熔炼所产生的废气中捕获大部分二氧化硫气体(SO₂)和烟尘。由水洗涤器清洗废气一般产生富含SO₂和溶解的金属如铬、钴、铜、铁、铅、镍、锌等，以及溶解的准金属如硒、碲、砷等的酸性溶液。洗涤器溶液中某些溶解物质的浓度可能超过政府的水管理指标(例如见“Water Management Policies，Guideline，Provincial Water Quality Objectives(地方水质量目标的水管理政策方针)”，Ministry of Environment and Energy，Ontario，加拿大，1994年7月)。所以从洗涤器溶液中除去这些物质是希望的。使用例如石灰的中和反应通过沉淀可以去除大多数这些物质(例如见Jackson，E.，Hydrometallurgical Extraction and Reclamation(水法冶金的提取和回收)，Wiley，Toronto，1986)。但是，仅用中和反应对于去除溶解的硒、碲和砷通常不是有效的。例如，熔炉洗涤器溶液可能含有1-60毫克/升(mg/L)或更多的亚硒酸盐(Se(IV))离子和/或硒酸盐(Se(VI))离子形式的溶解硒，1-5mg/L或更多的亚碲酸盐(Te(IV))离子和/或碲酸盐(Te(VI))离子形式的溶解碲，和50-230mg/L或更多的亚砷酸盐(As(III))离子和/或砷酸盐(As(V))离子形式的溶解砷。

从洗涤器溶液中除去溶解砷的过程在Krause等人的美国专利5,820,966中公开。这种方法包括通过加入例如空气来氧化溶液的成分，然后在存在足够量的溶解的三价铁(Fe(III))离子的条件下通过加入例如消石灰进行中和。Fe(III)离子与溶解的砷共沉淀，产生环境方面优选的固体铁-砷化合物，从而减小溶液中溶解砷的浓度。溶液中的许多溶解金属的浓度降低也会发生。但是，这种方法本身对于从含有显著浓度的溶解硒，特别是Se(VI)离子的溶液中除去硒不是有效的。

从溶液中除去硒离子的已知方法包括向含有Se(IV)离子的溶液中提供SO₂和热量，把Se(IV)离子还原成元素硒(例如见Kudryavtsev，A.A.，The Chemistry and Technology of Selenium and Tellurium，Collet’s(硒和碲的化学与工艺)，London，1974)。该方法需要长的停留时间并且对于从溶液中除去Se(VI)离子不是有效的。

Baldwin等人的美国专利4,405,464公开了一种通过在把溶液的pH值调节到低于约6.0时与金属铁接触，从水溶液中除去Se(VI)离子的方法。Baldwin等人的专利中的实施例涉及含有小于约0.5mg/LSe(VI)的溶液的处理。这种方法对于降低高浓度的Se(VI)不是有效的。

Murphy的美国专利4,806,264公开了一种从水溶液中除去Se(IV)和Se(VI)离子的方法。该方法包括使溶液在约8-10的pH值和约10-35℃的优选温度下与一定量的氢氧化亚铁固体接触。Murphy专利中的实施例涉及含有小于约1mg/L Se(VI)的溶液的处理，但是，该方法对于降低高浓度的Se(VI)不是有效的。

上述现有技术的方法对于从溶液中除去溶解的碲的效果还不知道。

对于能够从水溶液中除去溶解的金属和准金属的新型有效的方法，特别是能够除去较高浓度(例如大于1mg/L)的溶解准金属如硒、碲和砷的方法存在需求。

发明概述

因此，提供了一种降低水溶液中准金属离子浓度的方法，它包括向反应区中引入含有初始浓度的准金属离子的水溶液；在反应区内使亚铁(Fe(II))离子与氢氧根(OH^-)离子反应，以便在准金属离子的存在下沉淀Fe(II)离子，以沉淀准金属离子，导致溶液中的准金属离子浓度降低。本文中特别合适的准金属离子包括Se(IV)、Se(VI)、Te(IV)、Te(VI)、As(III)和As(V)离子。在一种实施方案中，水溶液还含有初始浓度的金属离子，其中至少一部分在反应区内与OH^-离子反应，以沉淀金属离子并导致水溶液中金属离子浓度的降低。