Патент на изобретение №2323988
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЫШЬЯКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, в частности к способам извлечения мышьяка из растворов, и может быть использовано для извлечения мышьяка из сточных вод металлургической, химической и других отраслей промышленности, а также в производстве металлов из вторичного сырья. Техническим результатом является снижение затрат и повышение эффективности очистки сточных вод от катионов тяжелых металлов и анионов. Для осаждения As из разбавленных растворов используют осадок нанокристаллов акаганеита
Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, в частности к способам извлечения мышьяка из растворов, и может быть использовано для извлечения мышьяка из сточных вод металлургической, химической и других отраслей промышленности, а также в производстве металлов из вторичного сырья. Для извлечения As из разбавленных растворов использовали гидроксиды железа, в качестве которого применяли осадок нанокристаллов Известны способы извлечения мышьяка из промышленных продуктов конвертных пылей и возгонов путем выщелачивания пылей раствором сернистого натрия и после фильтрации пульпы выделяют мышьяк в виде арсената натрия охлаждением полученного раствора до комнатной температуры [1, 2]. Недостатками известных способов является громоздкость и трудоемкость технологической схемы, неполное извлечение полезных компонентов, частично остающихся в нерастворимом осадке, и большой расход электроэнергии и щелочи. Известны способы удаления мышьяка из пылей свинцово-цинкового производства в нетоксичный сульфид мышьяка путем сульфидизации материала элементарной серой, выщелачивания сульфидом натрия и из раствора мышьяк осаждается в виде сульфидов серной кислотой при рН 2 известными способами [3, 4]. Известен способ удаления мышьяка, в котором для выделения As из раствора используют осадок Fe(ОН)3, образующийся в результате окисления кислород под давлением ионов Fe2+, содержащихся в растворе или добавляемых в виде FeSO4. Степень соосаждения соединений As при рН 3,5-4,6 достигает 99,5% и зависит от соотношения Fe3+/As [5]. Для извлечения анионов мышьяка наиболее распространено осаждение их путем коагуляции солями алюминия и железа. Оксианионы мышьяка (V) были удалены из разбавленных водных растворов сорбцией их на тонких частицах синтетического гетита FeO(OH) и гидрооксидов железа. Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ переработки мышьяксодержащих пылей и возгонов, включающий их выщелачивание и выделение из растворов арсенатов, в исходный материал вводят добавку соли трехвалентного железа, а выщелачивание ведут раствором, содержащим 280-300 г/л хлористого натрия и 0,5-1,0 г/л соляной кислоты при 85-100°С, рН 0,8-1,2 и барботировании воздухом, а осаждение арсенатов железа ведут при рН 2,2-2,8 [6]. Технический результат изобретения – повышение степени извлечения мышьяка из растворов, предлагается использовать осадок акаганеита, вывод мышьяка в низкотоксичную форму арсената железа, что не требует построения специальных дорогостоящих сооружений для захоронения. Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что он пригоден для низких концентраций извлекаемых ионов 5-10 мг/л, когда частицы не могут быть эффективно выделены существующими методами. Предложен способ удаления мышьяка из растворов, содержащих ряд металлов, осаждением мышьяка в виде арсенатов соединением железа путем использования в качестве соединения железа нанокристаллов акаганеита Осаждение арсенатов ведут при отношении железа акаганеита Fe/As к анионам мышьяка, равном 10/1. Используемые нанокристаллы акаганеита (АК) с площадью поверхности 299-300 м2/г и максимальной сорбционной емкостью 100-120 мг As (V) на г акаганеита получают путем осаждения хлорида железа (III) карбонатом аммония, осмоса на мембране М 45 и сублимационной сушки при комнатной температуре. Извлечение мышьяка на акаганеите при рН от 4 до 12 изучено для трех различных времен контакта.
Как показано в таблице 1, при большем времени контакта наблюдается лучшее извлечение мышьяка; однако различия отмечены при рН>7. Результаты изучения влияния ионной силы раствора на извлечение мышьяка акаганеитом приведены в таблице 2
В таблица З представлено извлечение мышьяка (в процентах) для различных концентраций акаганеита и начального содержания As (V).
Найдено, что максимальная сорбционная емкость составляла 100-120 мг As (V) на г акаганеита при его концентрации 0,5-1,0 г/л и 298 К, что выше по сравнению с другими сорбентами. Предлагаемое техническое решение соответствует критериям промышленной применимости, новизне и изобретательному уровню. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Авт. св. 155609 СССР, М4 С22В 7/02. Способ извлечения мышьяка из промышленных продуктов (пыли, кека) металлургических заводов. Опубл. 1963. Бюл. № 13. 2. Авт. св. 186681 СССР, кл. С22В 7/02, 1965. 3. Авт. св. 789619 СССР. Способ удаления мышьяка из пылей свинцово-цинкового производства. Опубл. 23.10.80. Бюл. № 39. 4. Авт. св. 990841 СССР, С22В 7/02. Способ удаления мышьяка из свинец- и цинксодержащих пылей. Опубл. 23.01.1983. Бюл № 3. 5. Японская заявка. Така Сиро, Кудо Томоси, Кибаяси Ясуси, кл.10А 22, (С22В 3/00 № 54-82307). Способ удаления мышьяка из сернокислых растворов. Опубл. 30.06.79. 6. Авт.св. 914647, СССР, М Кл3 С22В 7/02. Способ переработки мышьяксодержащих конвертерных пылей и возгонов. Опубл. 23.03.1982. Бюл. № 11 (прототип).
Формула изобретения
1. Способ извлечения мышьяка из растворов, содержащих ряд металлов, включающий осаждение мышьяка в виде арсенатов соединением железа, отличающийся тем, что осаждение ведут с использованием в качестве соединения железа нанокристаллов акаганеита 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осаждение арсенатов ведут при отношении железа акаганеита к анионам мышьяка (Fe/As), равном 10/1. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используемые нанокристаллы акаганеита с площадью поверхности 299-300 м2/г и максимальной сорбционной емкостью 100-120 мг As (V) на г акаганеита получают путем осаждения хлорида железа (III) карбонатом аммония, осмоса на мембране М 45 и сублимационной сушки при комнатной температуре.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-Fe3+C(OH) в наноструктурном диапазоне в пределах от 2,12 до 2,34 нм, при ионной силе раствора 0,1 М KNO3 и рН 4,5. Осаждение арсенатов ведут при отношении железа акаганеита (Fe/As) к анионам мышьяка, равном 10/1. Осадок акаганеита с площадью поверхности 299-300 м/г и максимальной сорбционной емкостью 100-120 мг As(V) на г акаганеита получают путем осаждения хлорида железа (III) карбонатом аммония, осмоса на мембране М 45 и сублимационной сушки при комнатной температуре. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.