一种处理锑冶炼砷碱渣中砷酸钠复合盐溶液的方法

摘要

一种处理锑冶炼砷碱渣中砷酸钠复合盐溶液的方法，其方法步骤为：（1）将1g/L-30g/L浓度的氢氧化钠溶液加入离子交换膜电解槽阴极室中，取同体积的砷酸钠复合盐溶液加入离子交换膜电解槽阳极室中，阳极溶液温度为30-60℃。将离子交换膜电解槽的阳极和阴极分别与外接直流稳压电源的正极和负极相连，控制电压为1-12V，使用pH计测定阳极溶液pH值，待pH值小于1时，电解完毕；（2）将阳极室溶液移出，缓慢的加入氨水，直至沉淀不再生成，将沉淀过滤，35℃以下烘干，得到砷酸。将阴极室溶液移出，浓缩、烘干，得到氢氧化钠。本方法用于处理锑冶炼砷碱渣浸出形成的砷酸钠复合盐溶液，工艺流程短，设备投资少，具有显著的经济效益和环保效益。

说明书

技术领域

 本发明涉及有色金属冶炼的环境保护技术，特别是处理锑冶炼砷碱渣中砷酸钠复合盐溶液的方法。

背景技术

砷碱渣是锑精炼过程中加碱除砷时产生的浮渣，其主要成分有锑酸盐及亚锑酸盐、砷酸盐及亚砷酸盐、亚硒酸盐和锑等，其中，99%的砷是以砷酸钠的形式存在。通常对砷碱渣采用热水浸出、脱锑剂浸出技术基本能够达到As、Sb的分离的目的。形成的锑渣返回锑冶炼系统进行处理，大量的砷酸钠及少量的碳酸钠、氢氧化钠等可溶性钠盐溶盐则进入浸出液。如能实现浸出液中可溶性钠盐的分离及综合利用是处理砷碱渣的技术关键，也可以产生比较好的经济效益和显著的环保效益。

传统的锑冶炼砷碱碱渣浸出液处理方法有化学沉淀法、砷酸钠复合盐法、碳吸附法等。如金哲男等提出用氢氧化钙沉淀砷的砷碱渣的处理方法[详见金哲男等，处理炼锑砷碱渣的新工艺，有色金属（冶炼部分），1999，11（5）：11-14]；徐利时等采用Na₂S作硫化剂对炼锑砷碱渣浸出液硫化脱砷过程进行了研究[详见徐利时等，浅谈炼锑含砷废渣处理工艺，锡矿山科技,1997,(3):30-33]。深沉除砷技术较为完善，但它处理后会产生大量废渣，造成二次污染，不利于环境保护。砷酸钠复合盐法所得产品目前基本只能做为玻璃澄清剂，且成分波动很大，砷含量高，用户难以接受。碳吸附法只适宜处理低浓度的含砷溶液，且处理能力低。

发明内容

针对上述方法存在的问题，本发明采用离子交换膜技术中的膜电解法解决砷碱渣浸出液中砷碱难分离问题，通过制备出砷酸、氢氧化钠，提高了企业的经济效益，同时解决了锑冶炼砷碱渣的环境污染问题。

本发明的技术方案是：

（1）将1g/L-30g/L 浓度的NaOH溶液或水加入离子交换膜电解槽的阴极室中，取同体积的砷酸钠复合盐溶液加入离子交换膜电解槽的阳极室中，阳极溶液温度为30-60℃。将离子交换膜电解槽的阳极和阴极分别与外接直流稳压电源的正极和负极相连，控制电压为1-12V。使用pH计测定阳极溶液pH值，待pH值小于1时，电解完毕。

（2）将阳极室溶液移出，缓慢的加入氨水，直至沉淀不再生成，将沉淀过滤，35℃以下烘干，得到砷酸。将阴极室溶液移出，浓缩、烘干，得到氢氧化钠。

所述的离子交换膜电解槽包括单膜双室电解槽，由阳极室、阳极、阳离子膜、阴极、阴极室组成，阳离子膜是全氟阳离子交换膜。

所述砷酸钠复合盐溶液是由锑冶炼砷碱渣经热水浸出、脱锑剂浸出、过滤工艺后的溶液或再经浓缩、干燥后的砷酸钠复合盐溶于水的溶液。

本发明所依据的技术原理：

用阳离子交换膜把电解槽分为阴极室和阳极室，各自装有阳极板和阴极板，阳极室中加入砷碱渣浸出液，阴极室中加入水或NaOH溶液。在直流电场作用下阳极室阳极发生氧化反应，钠离子透过阳离子膜进入阴极室，阳极室溶液中pH值降低，最终得到含H₃AsO₄浓度较高的酸性溶液。而阴极室中发生还原反应，水电解产生氢氧根离子，与钠离子结合生成氢氧化钠。阴极与阳极反应如下：

阳极：H₂O → O₂↑+ 4H⁺ + 4 e^-

阴极：4H₂O + 4e^- → 2H₂↑+ 4OH^-

对阳极室所得到H₃AsO₄、H₂SO₄、H₂CO₃溶液

由于H₃AsO₄不溶于NH₃·H₂O，通过向含有浓度较高的H₃AsO₄溶液中加入NH₃·H₂O，即可把H₃AsO₄沉淀出来。

本发明用于处理锑冶炼砷碱渣所产生砷酸钠复合盐溶液，工艺流程短，设备投资少，具有显著的经济效益和环保效益。

具体实施方式

以下实施方式旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。

本发明具体实施方式所用的砷酸钠复合盐溶液取自湖南省锡矿山闪星锑业有限责任公司，化学分析表明该砷碱渣浸出液As⁵⁺浓度为9.19 g/L。

选用亚克力板作为电解槽材料，对其加工抛光，用氯仿进行粘结，制作成长、宽、高分别为14 cm、9 cm、9 cm的槽，并在中间加一块隔板（中间穿一直径4 cm孔）。剪取一块长、宽均为5 cm的Nafion全氟磺酸膜将隔板的4 cm孔补上，这样电解槽被分隔成阴极室和阳极室。

取3g/L的NaOH溶液300 mL倒入电解槽阴极室中。同时，取300 mL上述砷碱渣浸出液倒入阳极室。阳极使用钛板、阴极使用不锈钢板，外接直流稳压电源。开始电解，控制电压为6V。使用pH计测定阳极溶液pH值，待pH值小于1时，电解完毕。

将阳极室电解溶液移出，缓慢的加入氨水，直至沉淀不再生成，将沉淀过滤，经化学分析，滤液中砷的含量降为0.9452 g/L，滤渣在30℃下烘干，即得砷酸。将阳极室电解溶液移出，烘干，得到氢氧化钠。