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针对目前磷酸生产净化过程中产生的砷含量为40~50%的高含量硫化砷渣尚未有合适的处置方法的现状,为综合利用砷资源,降低砷渣对环境污染的程度,消除砷污染的完全隐患。本文在前人研究的基础上,通过比较分析选择了以NaOH为浸出剂,以空气、氧气或H2O2为氧化剂,以SO2为还原剂的碱浸—氧化—还原工艺。通过该工艺将硫化砷渣的砷制成As2O3产品。用单因素试验法,结合工业实际,分别研究了碱浸、氧化和还原过程中各因素对各过程指标的影响规律。经试验的讨论和分析,得到如下结果: (1)磷酸净化过程中形成的硫化砷渣用碱浸—氧化—还原的方法可回收利用砷渣中的砷制备或As2O3产品。 (2)以NaOH溶液为浸出剂的碱浸过程,在实验范围内的较优碱浸工艺条件为:浸出温度为70℃,n(NaOH)∶n(As2S3)=6.0∶1,碱浸液体积∶固体质量=6.0∶1,反应时间为30min。在此条件下,碱浸过程的砷浸出率能够达到97.0%。 (3)用空气作为氧化剂时,在试验范围内的较优工艺条件为:反应温度为30℃、时间为12h、空气流量为120L/h、对苯二酚用量为1.5g/L,此时碱浸液氧化过程获得硫磺产物的产率为54.71%;用氧气作为氧化剂时较优的工艺条件为:反应温度为30℃、氧气流量为60L/h、对苯二酚用量为1.5g/L、反应时间为6h,此时的硫磺产率为56.52%;用H2O2作为氧化剂时较优的工艺条件为:H2O2的量为150mL/L、反应温度为30℃、反应时间为1h,此时硫磺产率为51.09%。 (4)以SO2气体为还原剂,在对以空气为氧化剂所获得的脱硫液进行还原处理时,较优的还原工艺条件为:反应液的pH=0、还原时间为2h、还原温度为30℃、脱硫液砷浓度为66.55g/L,此时HAsO2的一次结晶率76.58%,烘干后产品中As2O3含量为99.93%。 (5)在优化的条件下,用空气或氧气作氧化剂时,As2O3产品的质量可达到一级(As2O3-1),而用过氧化氢作氧化剂时,可达到三级(As2O3-3)。 整个反应过程的关键在于氧化剂的选择,可针对工厂需求和产品质量标准来进行选择。