[发明专利]一种分离砷碱渣中砷与碱的电化学方法

说明书

本发明公开了一种分离砷碱渣中砷与碱的电化学方法，该方法是将砷碱渣进行氧化水浸，得到含碳酸钠和砷酸钠的砷碱渣浸出液；以碳酸钠溶液为电解液、铁电极为阳极和碳电极为阴极，进行电解，在电解液中生成活性氢氧化亚铁；将砷碱渣浸出液加入至含活性氢氧化亚铁的电解液中，进行电解，生成砷酸铁晶体沉淀。该方法通过氧化水浸，实现砷碱渣锑的分离，再电化学方法将浸出液中砷转化成结晶性好的砷酸铁颗粒，实现砷与碱的高效分离，该方法能快速、高效、低成本地从强碱性溶液中去除砷，减少了除砷过程中氧化剂的使用，该方法过程简单、操作方便，满足工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种砷碱渣的处理方法，特别涉及一种利用电化学方法实现砷碱渣中砷与碱的高效分离方法，属于资源综合利用技术领域。

背景技术

天然存在的锑矿中多伴生有砷矿，其中砷黄铁矿(FeAsS)是砷的主要存在形式。在火法冶炼过程中，锑矿中绝大部分的砷会被氧化挥发，余下部分进入还原炉中，由此产出粗锑。工业上往往利用其(砷与锑的高价氧化物)热力学趋势差异的原理，采用火法精炼将砷优先氧化，最终可得到含砷约5％～10％的砷碱渣，及已达到砷含量去除标准的锑矿。

我国是传统的锑生产国，也是世界上锑矿资源最为丰富的国家，锑储量和产量均居世界首位。我国锑冶炼最集中的地区在湖南省冷水江市的锡矿山地区，该地区锑矿资源储量占世界总储量的60％以上，锑产品产量占世界总量的80％，因此，该市被誉为＂世界锑都＂。目前，我国的锑冶炼企业中绝大多数采用火法冶金，约占总体的95％。锑的冶金生产不管是采用火法冶金还是采用湿法冶金都会产生砷碱渣。

砷碱渣中的砷和锑都具有致癌效应，被世界卫生组织、美国、欧盟等列为优先考虑污染物。对于种碱渣的处理一直以来都是锑冶炼行业最棘手的问题，已经成为世界性的难题。砷碱渣处理不当一旦泄露，便会渗入到周边土壤，地下水以及附近江河湖泊对生态环境造成严重的污染，更为严重的是，砷可以通过水源以及食物链被人体所吸收，严重危害人体健康，甚至可能会导致死亡。

鉴于砷碱渣不仅含有能够回收利用的金属锑，而且有剧毒砷酸钠的特性，使其很难直接进行二次冶炼，不能直接丢弃。因此，对砷碱渣进行处理并回收利用显得很有必要。火法冶炼是通过氧化焙烧的方式，将砷碱渣中的砷氧化成As₂O₃，或者通过鼓风炉炫炼或反射炉烙炼法，将粗As₂O₃还原精炼以制成单质砷。采用氧化焙烧挥发法处理砷碱渣制取As₂O₃易带来二次污染，且处理含砷较低的砷碱渣效果不佳。利用湿法冶炼的方法处理砷碱渣其主要的原理是利用砷碱渣中砷盐能溶于水，而锑盐不溶于水的性质，将破碎到一定粒度的砷碱渣采用浸出的方法从而很好地实现锑与砷的分离。钙盐沉淀法的主要缺点首先是仍然产生了有毒的砷钙渣，而且砷钙渣还不容易处理：其次钙盐法脱神效果并不是很理想，钙盐浓度需要远远过量，才能使砷含量降低到较低水平，这需要消耗非常多的钙盐，没有从根本上解决砷污染的威胁。铁盐沉淀受限因素众多，难以过滤的氢氧化铁，难以处理的砷铁渣，受各因素影响的吸附共沉淀反应等等，都成了其广泛应用的限制因素。

发明内容

针对现有技术中高碱砷渣的处理方法存在效率低、砷碱分离不彻底、分离过程中耗能大等缺陷，本发明的目的是在于提供一种通过电解方法来生成活性氢氧化亚铁及氢氧化亚铁，并利用氢氧化铁吸附和转化砷酸根离子生成稳定、结晶性好的砷酸铁沉淀的方法，该方法实现了强碱性砷碱渣浸出液中砷的快速、高效去除，且过程简单、操作方便，能耗低，可以减少电絮凝除砷过程中氧化剂的使用，满足工业化生产。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种分离砷碱渣中砷与碱的电化学方法，其包括以下步骤：

1)将砷碱渣进行氧化浸出，得到含碳酸钠和砷酸钠的砷碱渣浸出液；

2)以浓度小于20g/L的碳酸钠溶液为电解液、铁电极为阳极和碳电极为阴极，进行电解，在电解液中生成活性氢氧化亚铁；