一種硫酸根酸性二氧化錫復合材料及制備和銻精礦火法冶煉協同處置砷堿渣浸出渣的方法技術

本發明專利技術公開了一種硫酸根酸性二氧化錫復合材料及制備和銻精礦火法冶煉協同處置砷堿渣浸出渣的方法。將含Sn

【技術實現步驟摘要】
一種硫酸根酸性二氧化錫復合材料及制備和銻精礦火法冶煉協同處置砷堿渣浸出渣的方法


[0001]本專利技術涉及一種硫酸根酸性二氧化錫復合材料，還涉及一種硫酸根酸性二氧化錫復合材料的制備方法及其在銻精礦火法冶煉協同資源化處置砷堿渣浸出渣中的應用，屬于砷堿渣浸出渣固廢處置


技術介紹

[0002]目前，銻的冶煉過程主要包括揮發焙燒(熔煉)、還原熔煉和堿性精煉3個過程。在揮發焙燒(熔煉)過程中，銻和砷分別被氧化成Sb2O3和As2O3，他們以蒸汽的形式揮發入爐氣中，經冷卻及收塵等處理后，得到粉末狀的中間產品氧化銻(俗稱“銻氧”)；在還原熔煉過程中，Sb2O3和As2O3被還原成單質銻和砷，砷會進入到粗銻中；在堿性精煉過程中，通常采用碳酸鈉鼓風去除粗銻中的砷，主要反應為：
[0003]2As+O2+2Na2CO3＝2Na2AsO4+2CO2[0004]4Sb+3O2+6Na2CO3＝4Na2SbO3+6CO2[0005]在此過程中形成的浮于銻液表面的爐渣能夠被耙除，這種堿性且含有砷的浮渣被稱之為砷堿渣。據統計，每生產1t精銻，就會產出130～140kg砷堿渣，給環境與人體造成極大的潛在威脅。鑒于砷堿渣不僅含有能夠回收利用的金屬銻，而且有劇毒砷酸鈉的特性，使其很難直接進行二次冶煉，不能直接丟棄。對砷堿渣進行處理并回收利用顯得很有必要。國內對砷堿渣的資源化利用主要從兩個方面進行，一是砷堿渣中銻的回收，二是對砷堿渣中砷進行綜合利用。目前，國內外對砷堿渣的處理方式主要為：火法處理及濕法處理。火法處理砷堿渣的優勢是處理能力大，生產效率高，可以利用銻冶煉系統的設備，投資省。火法處理工藝同時存在明顯的缺點：1、原料和產品含砷高，操作環境差，嚴重損害員工身體健康；2、高砷粗銻反復精煉，精煉產生的返回渣含砷更高無法處理，形成砷的惡性循環；3、火法處理過程其冷卻收塵系統的完善性和密閉性都不高，環境風險巨大。目前，學術與產業界較為一致的觀點是對砷堿渣主要采用濕法浸出的方法從含砷危廢中脫砷。砷堿渣的主要組分為砷酸鹽/亞砷酸鹽、銻酸鹽/亞銻酸鹽以及碳酸鈉/氫氧化鈉，同時還含有大量的硅、鋁、氟、氯等等雜質組分。在砷堿渣選擇性浸出工藝過程中，易溶的砷、銻和堿組分進入到浸出液中，難溶的各種組分以及新形成的沉淀則保留在浸出渣中，成為浸出渣的主要組分，現有的浸出工藝所得浸出渣砷堿渣浸出渣XRF結果分析如下表1.1所示，砷堿渣浸出渣的主要元素為Sb、As及其部分硅酸鹽元素。浸出渣在水溶液浸出環境中，保持著較高的pH。硫酸酸浸體系中，部分含砷組分則重新釋放到溶液體系中。這些含砷浸出渣如若不作處理，在大氣、雨水等接觸時，大量的砷會在風力、水力等作用下再次進入當環境中，引發嚴重的二次污染。由此可見，在資源化、減量化的背景下，對浸出渣中的銻進行回收再利用以及實行進一步的無害化處理則尤為重要。
[0006]表1 代表性砷堿渣浸出渣元素組成(XRF分析)
[0007][0008]在目前現有工藝中，簡單的填埋并不能降低浸出渣的危害，容易造成二次污染，因此不能將浸出渣進行簡單地填埋，必須先將浸出渣中的有害物質進行處理后再進行填埋，降低或隔絕其毒性。對于砷堿渣浸出渣常見的處置方法主要包括浸出渣的穩定化固化、火法與濕法等處理方法，但直接對浸出渣進行穩定化處置，不利于浸出渣內銻資源的回收利用和砷堿渣無害化處置的要求。而基于砷堿渣浸出的基礎上，對于浸出渣繼續采用濕法的方法處理，這會極大地增加浸出渣回收減量的成本、增加了廢水處置的環節同時降低了浸出渣處置的效率。
[0009]浸出渣作為砷堿渣選擇性浸出的重要產物，其含有高含量的金屬銻和部分難溶的含砷組分。若處理不當，將造成資源浪費以及環境污染等問題。探索尋求一種新的處置技術并將其運用到工業實踐中，處置解決浸出渣的安全處置問題，將對保障環境健康與生命安全和推動銻冶煉行業的綠色可持續發展都具有重要意義。

技術實現思路

[0010]針對現有技術手段難以資源化、高效循環處置砷堿渣浸出渣的技術問題，本專利技術的第一個目的是在于提供一種硫酸根酸性SnO2復合材料，該材料具有強酸中心和高氧化活性能夠在高溫條件下促進砷堿渣浸出渣廢渣中復雜銻砷組分向揮發性的Sb2O3和As2O3進行高效轉變，從而可以實現砷堿渣浸出渣中砷和銻的高效、低成本回收，達到砷堿渣浸出渣的資源化利用的目的。
[0011]本專利技術的第二個目的是在于提供一種硫酸根酸性SnO2復合材料的制備方法，該方法步驟簡單，反應條件溫和，成本低，有利于大規模生產。
[0012]本專利技術的第三個目的是在于提供一種銻精礦火法冶煉協同資源化處置砷堿渣浸出渣的方法，該方法采用火法冶煉協同處理銻精礦和砷堿渣浸出渣，通過利用硫酸根酸性氧化錫復合材料，在達到銻精礦中銻高效回收目的的同時，能夠高效促進砷渣中復雜銻砷組分向揮發性的Sb2O3和As2O3進行轉變，實現砷堿渣浸出渣高效低成本收銻除砷，真正實現了砷堿渣浸出渣的資源化利用，該方法快速、高效、低成本，且過程簡單、操作方便，滿足工業化生產。且與現有濕法冶金技術相比，火法冶金技術操作相對簡單，生產率高，砷優先去除并與其他有價金屬分離，從而避免了復雜的分離步驟和廢水排放。
[0013]為了實現上述技術目的，本專利技術提供了一種硫酸根酸性SnO2復合材料的制備方法，該制備方法是將含Sn
4+
的溶液采用堿性物質調節至形成膠狀溶液，將膠狀溶液進行陳化、固液分離和烘干處理，得到氧化錫顆粒；氧化錫顆粒依次進行硫酸浸泡和活化焙燒，即得硫酸根酸性SnO2復合材料。
[0014]本專利技術的硫酸根酸性SnO2復合材料的制備過程是先利用沉淀法來獲得氧化錫顆粒，由于氧化錫顆粒中的超強L酸中心對水分子存在較強的吸附作用，經過干燥脫水處理，有利于暴露更多的強L酸中心，從而可以配位吸附更多的硫酸根離子，在浸漬硫酸根后，通過活化焙燒，能夠使得水發生解離脫附產生質子酸中心，并且使得硫酸根酸性SnO2材料顯示出規整有效的介孔孔道結構，具備較大的比表面和孔體積，從而賦予其具有高催化活性。
[0015]本專利技術的硫酸根酸性SnO2復合材料是在氧化錫顆粒表面負載硫酸根，利用硫酸根氧化錫表面配位吸附使得Sn
?
O鍵上的電子云強度偏移，強化了L酸中心活性。
[0016]作為一個優選的方案，所述含Sn
4+
的溶液中Sn
4+
的質量百分比濃度為0.2～3％。如果Sn
4+
濃度過低，會導致后續Sn
?
O被SO
42
?
誘導電子云分布偏移的覆蓋面小，產生L酸中心酸度弱。而Sn
4+
濃度過高，在吸附SO
42
?
中S＝O鍵誘導Mn
?
O的電子云分布偏移的效率下降，影響整體L酸中心的酸度。Sn
4+
主要由易溶性錫鹽提供，例如四氯化錫等。
[0017]作為一個優選的方案，所述烘干處理的條件為：溫度為150～200℃，時間為 3.0～4.0h。焙燒過程主要是將氫本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種硫酸根酸性SnO2復合材料的制備方法，其特征在于：將含Sn
4+
的溶液采用堿性物質調節至形成膠狀溶液，將膠狀溶液進行陳化、固液分離和烘干處理，得到氧化錫顆粒；氧化錫顆粒依次進行硫酸浸泡和活化焙燒，即得硫酸根酸性SnO2復合材料。2.根據權利要求1所述的一種硫酸根酸性SnO2復合材料的制備方法，其特征在于：所述含Sn
4+
的溶液中Sn
4+
的質量百分比濃度為0.2～3％。3.根據權利要求1所述的一種硫酸根酸性SnO2復合材料的制備方法，其特征在于：所述烘干處理的條件為：溫度為150～200℃，時間為3.0～4.0h。4.根據權利要求1所述的一種硫酸根酸性SnO2復合材料的制備方法，其特征在于：所述硫酸浸泡的條件為：液固比10～20mL:1g，硫酸濃度為0.5～1mol/L，浸泡時間為30～60min。5.根據權利要求1所述的一種硫酸根酸性SnO2復合材料的制備方法，其特征在于：所述活化焙燒的條件為：溫度為450～550℃，時間為2～6h。6.一種硫酸根酸性S...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓海生，王宇峰，孫偉，彭竣，劉勇，田佳，唐亞峰，沈吉峰，胡文吉豪，桑孟超，張滎斐，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：