[发明专利]一种利用铁盐从酸性含砷溶液中除砷的方法

说明书

本发明公开了一种利用铁盐从酸性含砷溶液中除砷的方法，包括以下步骤：(1)调节酸性含砷溶液的pH，搅拌加热，再加入亚铁盐得到混合溶液；(2)向混合溶液中加入磁铁矿，再加入氧化剂，搅拌加热反应，过滤去除臭葱石滤渣，即完成酸性含砷溶液中砷的去除。本发明利用新生高活性晶种沉砷，得到的沉淀为晶型良好的砷酸铁，具有含砷高，体积小，晶型结构完整，砷毒性浸出浓度低，长期稳定性好，易澄清、过滤和分离等优势。本发明的工艺条件更加温和，工艺简单，操作方便，药剂用量少，砷铁渣量小，原料价格低廉，成本低，可从铜冶炼烟尘酸性含砷液中生成晶型良好的砷酸铁沉淀物‑臭葱石。

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，尤其涉及一种从酸性含砷溶液中除砷的方法。

背景技术

有色金属硫化矿的冶金过程及黄金提取过程中会产生各种含砷废液、废渣以及烟尘，是有色金属提取冶金过程中的主要污染物。这类含砷物料有剧毒，并具有生物累积性和致癌性，必须经无害化处理后方可排放。现阶段，处理含砷废水、含砷溶液的方法主要有化学沉淀法、物理法及微生物法，其中化学沉淀法被广泛采用。化学沉淀法是利用(亚)砷酸根(AsO₃^3-/AsO₃^4-)与钙盐、铁盐及硫化物等沉淀剂形成低溶解度砷酸盐(砷酸钙、砷酸铁及硫化砷)以达到除砷目的。然而，生成的沉淀渣稳定性差，长期露天堆存/填埋，经生物迁移、雨雪冲刷、淋溶会释放出砷，如果渗入河流和土壤，将对生态环境造成严重危害。

铁盐除砷是化学沉淀法中用于处理含砷溶液最典型的方法。除砷过程中三价铁离子与五价砷反应生成砷酸铁沉淀，其溶度积比砷酸钙、硫化砷高出约两个数量级，稳定性相对较好，脱砷率高。但砷酸铁是一种非晶型沉淀，砷毒性浸出浓度高，长期稳定性差，不能满足长期露天堆存/填埋处理要求。此外，铁盐在pH高于1.7的溶液中易水解生成氢氧化铁胶体，该胶体有极强的吸附能力，能吸附水中的砷酸铁并发生共沉淀，虽然能提高脱砷效率，但会导致其他有价金属的吸附夹杂，造成金属损失且难以澄清过滤。

臭葱石(FeAsO₄·2H₂O)是晶型良好的砷酸铁，该晶体含砷高(30％)，Fe、As比为1：1，体积小，由于具有晶体结构，臭葱石稳定性好，毒性浸出度低(5mg/LAs)，易澄清、过滤，是铁盐沉砷的理想选择。目前，已经有不少研究报道了臭葱石的各种形成方法和机理，但均有优缺点。高温高压氧化(HTPO)是在温度和氧气压力分别为150-230℃和2000kPa的条件下，将硫酸铁加入到含有As(III)溶液的高压釜中形成晶型良好的砷酸铁沉淀，该方法主要应用障碍是成本高。另一种技术是在环境压力下从富砷溶液中生成臭葱石，即调节溶液pH4，添加亚铁离子后经氧化剂氧化，As³⁺和Fe²⁺被H₂O₂或纯氧氧化成As⁵⁺和Fe³⁺，在温度为80-90℃条件下生成臭葱石，但高pH导致溶液中砷和铁的过饱和度急剧上升，小固相核的生成增多，会形成无定形的含铁砷沉淀。

在常压、温度低于水的沸点(80-95℃)的条件下，严格控制反应临界pH(一般pH＝0.9)，铁砷摩尔比(一般为1.08)，添加晶种(石膏、赤铁矿、臭葱石等晶种)，也能够生成臭葱石晶体。这种方法与其他方法相比，具有较低的成本和较高的通用性，但反应条件苛刻，超过临界状态将会产生无定型砷酸铁。并且由于原生晶种臭葱石不易得，石膏、赤铁矿等外来晶种活性低，需添加的晶种浓度高(50-80g/L)，沉淀反应时间长达5-7h，形成的砷铁渣量大。此外，由于晶种强烈的表面效应，固体颗粒间容易相互碰撞吸引聚集成团，影响沉淀过程。因此，对上述方法添加晶种的方法进行改进，对于铁盐除砷的进一步推广应用具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种利用铁盐从酸性含砷溶液中除砷的方法，该方法具有药剂消耗少、成本低、生成的砷沉淀渣少且稳定性高等优点。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：