一種分離提純砷堿渣中鈉鹽的方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]砷堿渣是銻精煉過程中加堿除砷時產生的浮渣，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，暴露于環境中的砷將進入水體和食物鏈，輕則危害人體健康，重則導致死亡，國內已發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，迫切需要研發其處理技術，以緩解日益嚴重的環境和資源短缺問題。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，則可以產生比較好的經濟效益和環保效益。
[0003]傳統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，這些傳統的處理方法都有一定的局限性。火法原理是將含砷廢渣通過氧化焙燒，揮發制取粗As2O3或單質砷，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；現有常規的砷酸鈉蒸發-冷卻結晶工藝是一種已應用的處理分離砷酸鈉的技術，但是砷酸鈉的熱物理特性與廢渣中其它物質極為相近，高效分離砷酸鈉和其他無機鹽面臨極大的挑戰。
【發明內容】
[0005]本發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，實現對碳酸鈉和砷酸鈉的回收利用。
[0006]本發明是通過如下技術方案實現的:
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量比為4:1，然后過濾，在濾液中逐漸加入質量濃度為30%的雙氧水，至不產生沉淀時停止加入；然后在60°C下浸出30min，過濾，濾液即為砷酸鈉復合鹽溶液；
2)將砷酸鈉復合鹽溶液裝入結晶器中，再將結晶器置于溫度為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，得到預處理后的濾液a ；
4)將預處理后的濾液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，可以依據溶質在溶劑中溶解度的差異，通過改變溫度來控制溶質析出的先后順序，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，不會自發析出晶體。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增加，因此可以在60-70°C條件下對砷酸鈉復合鹽溶液進行濃縮，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性質發生改變，影響溶解度、結晶誘導期、介穩區寬度和結晶方式。濾液a中含有大量的Na+，在特定溫度和相應強度的磁場、超聲耦合作用下，強烈的同離子效應能使大部分砷酸鈉從溶液中結晶出來，而其他雜質組分保留在溶液中。同時我們發現濾液a在超聲和磁場處理前進行步驟3)所述的預處理，可提高結晶出的砷酸鈉中的砷含量。
[0007]本發明的優點為: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，因此可以產生較好的經濟效益和環境效益。
[0008]
具體實施例
[0009]本發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有限責任公司。各實施例步驟I)中所述的砷酸鈉復合鹽溶液中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量比為4:1，然后過濾，在濾液中逐漸加入質量濃度為30%的雙氧水，至不產生沉淀時停止加入；然后在60°C下浸出30min，過濾，濾液即為砷酸鈉復合鹽溶液；
2)將砷酸鈉復合鹽溶液裝入結晶器中，再將結晶器置于溫度為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，得到預處理后的濾液a ;
4)將預處理后的濾液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]經化學分析得知碳酸鈉中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量比為4:1，然后過濾，在濾液中逐漸加入質量濃度為30%的雙氧水，至不產生沉淀時停止加入；然后在60°C下浸出30min，過濾，濾液即為砷酸鈉復合鹽溶液； 2)將砷酸鈉復合鹽溶液裝入結晶器中，再將結晶器置于溫度為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，得到預處理后的濾液a;
4)將預處理后的濾液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]經化學分析得知碳酸鈉中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量比為4:1，然后過濾，在濾液中逐漸加入質量濃度為30%的雙氧水，至不產生沉淀時停止加入；然后在60°C下浸出30min，過濾，濾液即為砷酸鈉復合鹽溶液；
2)將砷酸鈉復合鹽溶