[发明专利]用于生产难溶的钙-砷化合物的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于从酸性溶液沉淀五价砷酸钙的方法，在该酸性溶液中砷至少部分为五价形式。在送到砷氧化阶段之前，将该酸性溶液中和，且将难溶的钙-砷化合物从该溶液沉淀，在该溶液中所有砷均为五价。

背景技术

砷以许多不同的形式自然出现。除了有价值的金属自身之外，硫化物矿物也经常包含砷，且因此含砷的矿井水和其他的工业废水也经常与有价值的金属的回收相关联而产生。砷也是与非铁金属的回收有关的待除去的最重要的杂质。砷的用途还没有伴随其回收得到提高，因此大部分的砷不得不以废物的形式贮存。由于砷及其化合物是有毒的，因此必须将其在从工艺中除去之前转变为尽可能难溶的形式。在中性pH范围内最难溶的砷化合物为例如锌、铜和铅的砷酸盐，但是由于会保持在废物中的该有价值的金属的含量，因此还没有严肃考虑将砷结合到这些有价值的金属。目前广泛使用的砷沉淀方法为采用铁将砷以非常难溶的砷酸铁形式沉淀。特别地，晶态形式的砷酸铁、臭葱石、FeAsO₄·2H₂O，比其其他的形式，非晶态砷酸铁较少溶解。另一种非常稳定的化合物（在其中沉淀砷）为砷酸钙。

一般地，砷一般以三价或五价化合物在溶液和在固体中出现。其三价形式的砷比其五价形式毒60倍。此外，已发现以三价形式所沉淀的排除物，例如亚砷酸钙，没有如相应的五价化合物砷酸钙那样稳定，但其常被允许贮存。不仅如此，例如至多30%的矿井水可为亚砷酸的形式，在此情况下在沉淀之前必须将三价砷氧化为五价。

例如在美国专利公开5,114,592和5,378,366中描述了从废水和矿井水中除砷。美国专利公开5,114,592描述了通过向pH 2-12，且优选地9-11的含砷废溶液添加至少一种钙化合物和至少一种镁化合物将砷沉淀为钙-镁砷酸盐。在该溶液中的砷的量为每升几十毫克。沉淀之前采用合适的氧化剂例如在酸性或碱性pH值范围的过氧化钙CaO₂、过氧化镁MgO₂或过氧化氢H₂O₂将三价砷氧化为五价。在镁-钙砷酸盐的沉淀和固液分离之后，可通过吸入活性炭或通过离子交换除去砷将残留的砷与水溶液中进一步分离。

对在美国专利公开5,378,366中所公开的方法必要的是，待处理的含砷水主要为地下水或废水，其中砷的量为约2mg/l(2000ppm)。首先将该水溶液的温度提高至35-100℃的区域。随后通过使用强氧化剂将该溶液中的砷氧化为五价。此后，将钙化合物送至溶液以使砷以砷酸钙形式沉淀。砷酸钙的沉淀在非常碱性pH的范围内，在约11-13的值下发生。

发明目的

本发明涉及用于从与冶金过程相关而产生的酸性水溶液中除去砷的方法，其中砷在该溶液中为至少部分三价的且其浓度为在现有技术中存在的这些的许多倍。

发明概述

本发明涉及用于从包含三价砷的酸性进料溶液生产五价钙-砷化合物的方法，其中在将该溶液送至氧化阶段之前采用镁化合物将该溶液中和，其中通过强氧化剂将该砷氧化为五价形式，之后借助于钙化合物以难溶钙-砷化合物形式从该溶液中沉淀砷。

根据本发明的一个优选的实施方案，用于将该进料溶液中和的镁化合物为氢氧化镁Mg(OH)₂。

根据本发明的优选的实施方案，用于将砷沉淀的钙化合物为氢氧化钙Ca(OH)₂或氧化钙CaO。

根据本发明的优选的实施方案，所沉淀的钙-砷化合物为一种或多种不同形式的砷酸钙。

根据本发明的优选的实施方案，该强氧化剂为以下的至少一种：氧和/或二氧化硫、臭氧或过氧化氢。

根据本发明的实施方案，还将石膏连同所沉淀的钙-砷化合物从该溶液中除去。

根据本发明的优选的实施方案，在钙-砷化合物的沉淀和分离之后，通过钙化合物将在该溶液中的镁以氢氧化镁Mg(OH)₂的形式沉淀。

根据本发明的实施方案，将所沉淀的氢氧化镁的一部分送回至包含三价砷的酸性进料溶液的中和(1)。

根据本发明的实施方案，将所沉淀的氢氧化镁的第二部分供给至阶段(2)，在该步骤中将三价砷氧化为五价。

根据本发明的实施方案，在砷氧化阶段之后将该溶液中的石膏从该溶液沉淀以形成纯石膏沉淀物。

附图列表

图1表示根据本发明的方法的实施方案的流程图。

发明详述