[发明专利]一种制备单质砷的湿法处理工艺

说明书

本申请公开一种制备单质砷的湿法处理工艺，属于冶金技术和环保技术领域，以含砷（As⁵⁺）溶液或冶炼废酸为原料，能将有色行业中含砷废水中的砷直接还原为单质砷，可减少含砷固废的量，将砷资源化，为有色冶炼行业含砷废水的工业化处理开辟了一条新途径。减少了硫化剂用量，大大缓解了冶炼企业钠盐富集的问题。采用常见的还原剂铝粉、镉粉等还原剂快速处理制约冶炼企业发展规模的有害元素砷，该方案具有广泛的社会效益及经济效益，值得在有色冶炼行业推广。

技术领域

本发明属于冶金技术和环保领域，特别涉及一种制备单质砷的湿法处理工艺。

背景技术

有色冶炼行业的原料主要为硫化精矿，随着原料市场的紧缺，硫化精矿含杂越来越高，特别是含砷量也越来愈多，砷在硫化精矿中主要以硫化物和氧化物的形式存在，在火法冶炼过程中，主要以氧化物的形态挥发进入冶炼烟气，部分进入渣相。烟气在收尘过程中，部分砷会直接经冷凝产出三氧化二砷，其余的砷在制酸过程中经洗净进入废酸中，废酸经硫化后产生硫化砷渣交有处置资质的单位处理。

随着有色冶炼规模的不断扩大，目前国内含砷固废越来越多，含砷固废的处理可分为传统火法处理和湿法处理工艺。火法处理工艺就是利用砷化物高温易挥发的特点，将砷以白砷的形式分离回收，但该工艺对环境污染严重，生产环境恶劣；湿法处理工艺一般是将含砷固废进行选择性浸出脱砷，然后在将砷资源化或无害化处理，该工艺会产生大量的固体废物，处理成本高，不利于保护环境。随着环保形势的日趋严峻，目前有色冶炼行业探索将含砷固废中的砷转变为白砷，再进一步将白砷转变为单质砷，以实现减量化和无害化，这也是未来行业发展的必由之路。

中国专利201310310187.0公开了一种从硫化砷渣中回收单质砷的方法，用碱性氧化将硫化砷中的砷溶出，加入浓盐酸和氯化亚锡粉末，反应8h后，固液分离得到黑色固体单质砷，溶液用电解技术回收氯化亚锡返回利用。该工艺流程较长，成本高。中国专利201810798135.5公开了一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，该方法将三氧化二砷、低熔点物质、还原剂和纯碱混合均匀，放入坩埚中保温反应，得到低熔点难挥发的砷合金，再将砷合金真空回收，得到金属砷。本发明针对有色冶炼行业的含砷液体提出了一种快速制备单质砷的湿法处理工艺。

发明内容

针对有色行业火法处理白砷还原为单质砷环境污染大、成本高的现状，本发明提出了一种简便的、回收率高的、环境效益好的单质砷湿法处理工艺，本发明的技术方案有两个，一个以含砷（As⁵⁺）溶液为原料，一个以冶炼废酸为原料。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种以含砷溶液为原料制备单质砷的湿法处理工艺，步骤如下：

步骤一：以含砷溶液（含As0.2 g/L ~60g/L）为原料，检测分析五价砷含量，向该溶液中加入还原剂A进行还原，还原剂A的用量为溶液中五价砷摩尔理论消耗量的1.5~3倍，还原0.5h~6h后，反应结束，反应原理：

As⁵⁺+2e→As³⁺；

步骤二：用硫酸调节步骤一所获得的液体的酸度，控制溶液中的硫酸的浓度为10~250g/L；

步骤三：对步骤二获得的溶液进行加热，加热至40℃~95℃后，按照液体中砷和还原剂B摩尔比1:（1.5~4）加入还原剂B，加完后继续反应1h~5h，反应原理：

2AsO₃^3-+3Cd+12H⁺→2As+3Cd²⁺+6H₂O；

AsO₃^3-+Al+6H⁺→As+Al³⁺+3H₂O；