[发明专利]利用含砷废水制备三氧化二砷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及含砷废水的回收利用与处理技术，它是利用含砷废水制备三氧化二砷的方法。

背景技术

砷及其化合物严重损害人类健康，已被美国疾病控制中心和国际防癌研究机构确定为第一类致癌物，主要通过饮水途径危害人体健康。因此，中国、美国、西欧、日本等多个国家把砷列为优先控制的水污染物之一。近年来，随着矿山开采、冶金、陶瓷、皮革、农药等行业的快速发展，含砷废水量日益增加，砷对环境的排放与污染日益严重。

处理含砷废水主要方法有萃取法、离子交换法、吸附法、石灰中和铁盐絮凝沉淀法和硫化沉淀法等方法。

萃取法、离子交换法、吸附法主要用于处理低浓度含砷废水，但过程复杂，处理成本高，工业应用较少。含砷废水普遍采用絮凝沉淀法和硫化钠沉淀法处理。石灰中和铁盐絮凝法处理渣量大，需要进行固化处理，否则絮凝渣中砷易被溶出产生二次污染。硫化处理具有反应快、处理量大、工艺简单、硫化处理产生的硫化砷渣可回收利用。目前，处理与回收硫化砷渣的方法有硫酸铜置换法、氧压浸出法、硫酸铁氧化法，最著名的方法是日本住友公司发明的硫酸铜置换法。

硫酸铜置换法是利用Cu²⁺置换硫化砷渣中As(III)、As(V)，其反应为：

3CuSO₄+As₂S₃+4H₂O＝3CuS↓+2HAsO₂+3H₂SO₄

5CuSO₄+As₂S₅+8H₂O＝5CuS↓+2H₃AsO₄+5H₂SO₄

           2HAsO₂＝H₂O+As₂O₃↓

由于亚砷酸溶解度小、亚砷酸以As₂O₃从溶液中析出与硫化铜一同沉淀。为了使As₂O₃和与硫化铜分离，鼓入空气使亚砷酸氧化成为溶解度大的砷酸，从而实现铜与砷的分离。过滤后在滤液中通入SO₂，H₃AsO₄被还原生成亚砷酸，经过冷却、结晶、干燥得到As₂O₃粉末。过滤后滤渣经干燥脱水返回熔炼炉熔炼得到粗铜。粗铜经电解精炼得到高纯铜，高纯铜经雾化成铜粉后制备硫酸铜，硫酸铜与硫化砷渣反应置换砷并产生硫化铜。该技术成熟、As₂O₃纯度高、安全性好。但流程复杂、制备硫酸铜成本高。同时，由于硫酸铜置换砷产生的硫化铜中含有硫化铋、硫化锑等，硫化铜返回熔炼造成Bi、Sb杂质在铜冶炼中循环与积累。因此，硫酸铜沉淀法回收砷生产成本相当高。

本发明则通过调节含砷废水pH值去除废水中Bi、Sb等金属，加入硫酸铜，调节pH值，砷铜共沉淀，在含砷铜沉淀物的浆料中通入SO₂或加入亚硫酸盐反应，砷以亚砷酸形态进入溶液，铜保留在滤渣中。亚砷酸溶液经过浓缩、结晶、干燥得到三氧化二砷粉末，分砷铜后滤渣经氧化得到硫酸铜。

发明内容

本发明的目的旨在提出一种流程简单，节省原料，成本降低，回收率高的利用含砷废水制备三氧化二砷的方法，使得废水中的砷得到有效地回收与利用。

本发明的目的是通过下述实现的：

利用含砷废水制备三氧化二砷的方法，是以含砷废水为原料制备三氧化二砷，

A.加入碱，去除杂质，加入铜盐，再用碱调节溶液pH为4-14，制备得到绿色亚砷酸铜或砷酸铜沉淀物；

B.采用水或硫酸溶液将制备得到的绿色亚砷酸铜或砷酸铜沉淀物调成浆料；通入二氧化硫或加入亚硫酸盐进行反应，过滤得到亚砷酸溶液和粉红色滤渣；

C.亚砷酸溶液经过结晶、过滤、干燥得到三氧化二砷粉末。

所述的碱为碱金属的氢氧化物和氧化物、碱土金属的氢氧化物和氧化物及其水溶液。

所述碱优选为氢氧化钠、碳酸钠、石灰或其溶液，

所述的铜盐为可溶性铜盐如硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。可以为固体或溶液。

加入铜盐中，铜与砷物质的量的比优选为0.5-4。

粉红色滤渣用水或硫酸溶液调成浆料后经氧化制备得到铜盐。