[发明专利]用于螯合砷的方法和组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于螯合砷氧化物的方法和组合物。

发明背景

铜、锌、铅、镍、钴、银或金的精矿的冶炼伴随有砷的挥发，砷常常是硫化矿精矿的一种较少量但重要的组分。此挥发的砷以三氧化二砷(As₂O₃)的形式冷凝并通过例如静电沉淀、湿法洗涤或堆袋室过滤等各种方法收集。由此产生的砷的体积远超过市场需要，且其中大多数必须以安全的方式处置掉。

一种大量使用的技术是从三氧化二砷形成砷酸铁(臭葱石：FeAsO₄.2H₂O)。将As₂O₃的水溶液用例如氯气或过氧化氢等氧化剂氧化成As₂O₅，并将此溶液与铁盐在适当pH值下接触，其中铁过量，达到每摩尔砷八摩尔铁(N.Papassiopi等人，Hydrometallurgy 41，243-253(1996))。在这些条件下，虽然观测到砷极低的溶解性，但其它离子、特别是硫酸根的存在可能会干扰这些结果。大量消耗铁以及使用昂贵的试剂(Cl₂、H₂O₂)和精密的操作条件使得此项技术成本高。

其它方法已经用于从溶液中去除三氧化二砷，沉淀、膜和吸附任一者(E.O.Kartinen等人，Desalination 103 19-88(1995))。在所有情况下，结果都显著低于针对臭葱石方法所报导的性能。

为了螯合将比臭葱石更持久的砷，已经报导了若干将砷玻璃化的尝试(Arsenic Treatment Technologies for Soil，Wasteand Water：EPA-542-R-02-004，2002年9月，5-1到5-8)。这些方法从土壤中载有砷的材料的电弧加热到工艺废水中负载有砷的微粒的处理。在所有情况下，砷含量都至多是所处理质量的3％，石英玻璃中三氧化二砷的低溶解性是限制因素。注意到此方法遭受到若干限制，例如工艺中砷大量挥发，例如氯离子、氟离子和硫酸根等阴离子干扰玻璃的质量，玻璃溶解性以及形成例如二恶英等有毒的挥发性物质。

发明概要

更确切地说，根据本发明，提供一种用于螯合砷氧化物的方法，其包括形成并有砷的完全氧化形式的不溶性和稳定的玻璃，所述砷的完全氧化形式是通过砷的初始低价氧化物的氧化和通过钙盐形成来稳定化而产生的。

提供一种用于螯合砷氧化物的方法，其包括形成不溶性和稳定的玻璃，所述玻璃具有如下组成：50％至75％二氧化硅；0.5％至3％氧化铝；1％至15％氧化锰；5％至15％氧化钙；1％至20％以五氧化二砷计算的砷和8％至14％氧化钠，以及少于4％的铁氧化物、氧化镁和其它氧化物。

进一步提供一种玻璃组合物，其包含50％至75％二氧化硅；0.5％至3％Al₂O₃；1％至15％MnO；5％至15％CaO；1％至20％As₂O₅和8％至14％Na₂O，以及少于4％的铁氧化物、氧化镁和其它氧化物。

在阅读本发明的特定实施方案的以下非限制性描述时，本发明的其它目标、优点和特征将变得更显而易见，所述特定实施方案仅仅参考附图，通过实例来给出。

发明详述

本发明通过以下非限制性实施例更详细地说明。

从Cu、Zn、Pb、Ni、Co、Ag和Au的硫化矿石回收金属价值很普遍地要求在冶炼操作的过程中氧化或烘烤硫化物物质。在大部分情形下，开始的硫化物通过浮选法预先富集，且在矿石中可能低到10ppm的初始痕量的砷可能接着在精矿中达到20％。通过氧化，此砷部分地转变成三氧化二砷(As₂O₃)且在用于烘烤或冶炼的温度下挥发。因此，必须对并有三氧化二砷As₂O₃和其它不希望的物质和固体颗粒的复合气体流进行处理，以通过例如静电沉淀或堆袋室过滤等各种物理方法，将污染物与二氧化硫流分离。含有其它污染物的原始三氧化二砷As₂O₃必须以与环境保护法规相容的方式处置掉。

本发明考虑通过形成并有此物质的不溶性玻璃来处置掉砷。