一種分離提純砷堿渣中鈉鹽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分離鈉鹽的方法，尤其涉及一種分離提純砷堿渣中鈉鹽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]砷堿渣是銻精煉過程中加堿除砷時產(chǎn)生的浮渣，其主要成分有含銻鹽類、含砷鹽類、含砸鹽類、碳酸鹽、硫酸鹽和部分金屬銻等。其中砷含量約為10%?15%，99%的有毒污染物以可溶性砷酸鈉的形式存在，砷堿渣一旦泄露，暴露于環(huán)境中的砷將進入水體和食物鏈，輕則危害人體健康，重則導(dǎo)致死亡，國內(nèi)已發(fā)生多起因貯存不當泄漏而造成中毒的事件。目前，我國砷堿渣的堆存總量已達到20多萬噸，含砷量超過6000噸以上，且每年還有800噸?1000噸左右的增加量，迫切需要研發(fā)其處理技術(shù)，以緩解日益嚴重的環(huán)境和資源短缺問題。而具有毒性的砷酸鈉、碳酸鈉等的回收和利用問題長期以來一直沒有得到很好的解決，如果能把砷酸鈉與其它可溶性鹽分離開，則可以產(chǎn)生比較好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
[0003]傳統(tǒng)的銻冶煉砷堿堿渣處理方法主要有火法和濕法兩大類。在火法中常用的有氯化揮發(fā)法和二氧化硅熔煉爐法；濕法主要以沉淀法為主，例如鈣鹽沉淀法、鐵鹽沉淀法、硫化沉淀法、鋁鹽和鎂鹽沉淀法等，這些傳統(tǒng)的處理方法都有一定的局限性?；鸱ㄔ硎菍⒑閺U渣通過氧化焙燒，揮發(fā)制取粗As2O3或單質(zhì)砷，此法對砷的回收率比較高，但是勞動條件差，而且極易造成二次污染。濕法原理是將砷渣變成溶液，然后通過化學(xué)沉淀法礦化固定砷，此法對砷的去除率高，但是無法實施砷的回收利用。
[0004]目前有專利報道的比較新穎的砷回收方法有二氧化碳法、離子膜交換法和分步結(jié)晶法。其中二氧化碳法后期通入硫化物，引入其他組分；離子膜交換法處理能力弱，成本高；現(xiàn)有常規(guī)的砷酸鈉蒸發(fā)-冷卻結(jié)晶工藝是一種已應(yīng)用的處理分離砷酸鈉的技術(shù)，但是砷酸鈉的熱物理特性與廢渣中其它物質(zhì)極為相近，高效分離砷酸鈉和其他無機鹽面臨極大的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種分離提純砷堿渣中鈉鹽的方法，可從銻冶煉砷堿渣分離出高純度的碳酸鈉和砷酸鈉，實現(xiàn)對碳酸鈉和砷酸鈉的回收利用。
[0006]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種分離提純砷堿渣中鈉鹽的方法，其步驟如下:
1)將砷堿渣在80°C的熱水中浸出60min，熱水與砷堿渣的體積質(zhì)量比為4:1，然后過濾，在濾液中逐漸加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，至不產(chǎn)生沉淀時停止加入；然后在60°C下浸出30min，過濾，濾液即為砷酸鈉復(fù)合鹽溶液；
2)將砷酸鈉復(fù)合鹽溶液裝入結(jié)晶器中，再將結(jié)晶器置于溫度為80-90°C的恒溫水浴攪拌器中，待溶液濃縮至原溶液體積的四分之一時，停止攪拌，保持水浴溫度為60-70°C，靜置結(jié)晶2_3h后快速過濾，得到濾液a和濾渣a，濾渣a干燥后得到碳酸鈉；
3)將濾液a在-10至O°C下冷凍5-8h，解凍后再用50 W的紅外燈泡垂直照射5-10min，得到預(yù)處理后的濾液a ；
4)將預(yù)處理后的濾液a置于60-70°C的含超聲和磁場共同作用的恒溫水浴中，超聲功率為65-130W，磁場強度為0.5-0.8TB，0.5_lh后降溫到40_42°C，靜置結(jié)晶2_3h，然后快速過濾，得到濾液b和濾渣b，濾渣b干燥后得到砷酸鈉；
幾種無機鹽共存于一種溶液中，可以依據(jù)溶質(zhì)在溶劑中溶解度的差異，通過改變溫度來控制溶質(zhì)析出的先后順序，達到各組分分離的目的。由于各組分在室溫下均未達到飽和狀態(tài)，不會自發(fā)析出晶體。碳酸鈉的溶解度先隨溫度的升高而增加，當溫度達到40 °C左右溶解度最大，溫度繼續(xù)升高后溶解度反而下降并趨于不變，砷酸鈉的溶解度隨溫度升高持續(xù)增加，因此可以在60-70°C條件下對砷酸鈉復(fù)合鹽溶液進行濃縮，使大部分Na2CO3W溶液中分離出來，而此時As全部在溶液中。磁場和超聲都可以使化合物的熱力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，影響溶解度、結(jié)晶誘導(dǎo)期、介穩(wěn)區(qū)寬度和結(jié)晶方式。濾液a中含有大量的Na+，在特定溫度和相應(yīng)強度的磁場、超聲耦合作用下，強烈的同離子效應(yīng)能使大部分砷酸鈉從溶液中結(jié)晶出來，而其他雜質(zhì)組分保留在溶液中。同時我們發(fā)現(xiàn)濾液a在超聲和磁場處理前進行步驟3)所述的預(yù)處理，可提高結(jié)晶出的砷酸鈉中的砷含量。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點為:能有效的將砷堿渣中的碳酸鈉和砷酸鈉分離回收，分離出的碳酸鈉中As含量低，砷酸鈉中As含量高，因此可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
[0008]
具體實施例
[0009]本發(fā)明實施例中所用的銻冶煉砷堿渣均取自湖南省錫礦山閃星銻業(yè)有限責任公司。各實施例步驟I)中所述的砷酸鈉復(fù)合鹽溶液中As含量為7.32g/L，NaOH含量為48.55g/L，Na2CO3含量為 87.16g/L，Na 2S04含量為 19.04g/L。
[0010]實施例1:一種分離提純砷堿渣中鈉鹽的方法，其步驟如下:
1)將砷堿渣在80°C的熱水中浸出60min，熱水與砷堿渣的體積質(zhì)量比為4:1，然后過濾，在濾液中逐漸加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，至不產(chǎn)生沉淀時停止加入；然后在60°C下浸出30min，過濾，濾液即為砷酸鈉復(fù)合鹽溶液；
2)將砷酸鈉復(fù)合鹽溶液裝入結(jié)晶器中，再將結(jié)晶器置于溫度為85°C的恒溫水浴攪拌器中，待溶液濃縮至原溶液體積的四分之一時，停止攪拌，保持水浴溫度為65°C，靜置結(jié)晶2.5h后快速過濾，得到濾液a和濾澄a，濾澄a干燥后得到碳酸鈉；
3)將濾液a在-5°C下冷凍6h，解凍后再用50W的紅外燈泡垂直照射8 min，得到預(yù)處理后的濾液a ;
4)將預(yù)處理后的濾液a置于65°C的含超聲和磁場共同作用的恒溫水浴中，超聲功率為95W,磁場強度為0.6 TB，0.8 h后降溫到41°C，靜置結(jié)晶2.5h，然后快速過濾，得到濾液b和濾渣b，濾渣b干燥后得到砷酸鈉。
[0011]經(jīng)化學(xué)分析得知碳酸鈉中As含量為0.16%，砷酸鈉中As含量為32.96%。
[0012]實施例2:—種分離提純砷堿渣中鈉鹽的方法，其步驟如下:
I)將砷堿渣在80°C的熱水中浸出60 min，熱水與砷堿渣的體積質(zhì)量比為4:1，然后過濾，在濾液中逐漸加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，至不產(chǎn)生沉淀時停止加入；然后在60°C下浸出30min，過濾，濾液即為砷酸鈉復(fù)合鹽溶液； 2)將砷酸鈉復(fù)合鹽溶液裝入結(jié)晶器中，再將結(jié)晶器置于溫度為80°C的恒溫水浴攪拌器中，待溶液濃縮至原溶液體積的四分之一時，停止攪拌，保持水浴溫度為60°C，靜置結(jié)晶2h后快速過濾，得到濾液a和濾渣a，濾渣a干燥后得到碳酸鈉；
3)將濾液a在-10°C下冷凍5h，解凍后再用50W的紅外燈泡垂直照射5min，得到預(yù)處理后的濾液a;
4)將預(yù)處理后的濾液a置于60°C的含超聲和磁場共同作用的恒溫水浴中，超聲功率為65W，磁場強度為0.5 TB，0.5 h后降溫到40 °C，靜置結(jié)晶2 h，然后快速過濾，得到濾液b和濾渣b，濾渣b干燥后得到砷酸鈉。
[0013]經(jīng)化學(xué)分析得知碳酸鈉中As含量為0.18%，砷酸鈉中As含量為32.14%。
[0014]實施例3:—種分離提純砷堿渣中鈉鹽的方法，其步驟如下:
1)將砷堿渣在80°C的熱水中浸出60min，熱水與砷堿渣的體積質(zhì)量比為4:1，然后過濾，在濾液中逐漸加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水，至不產(chǎn)生沉淀時停止加入；然后在60°C下浸出30min，過濾，濾液即為砷酸鈉復(fù)合鹽溶液；
2)將砷酸鈉復(fù)合鹽溶