一种分离提纯砷碱渣中钠盐的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分离钠盐的方法，尤其涉及一种分离提纯砷碱渣中钠盐的方法。
【背景技术】
[0002]砷碱渣是锑精炼过程中加碱除砷时产生的浮渣，其主要成分有含锑盐类、含砷盐类、含砸盐类、碳酸盐、硫酸盐和部分金属锑等。其中砷含量约为10%?15%，99%的有毒污染物以可溶性砷酸钠的形式存在，砷碱渣一旦泄露，暴露于环境中的砷将进入水体和食物链，轻则危害人体健康，重则导致死亡，国内已发生多起因贮存不当泄漏而造成中毒的事件。目前，我国砷碱渣的堆存总量已达到20多万吨，含砷量超过6000吨以上，且每年还有800吨?1000吨左右的增加量，迫切需要研发其处理技术，以缓解日益严重的环境和资源短缺问题。而具有毒性的砷酸钠、碳酸钠等的回收和利用问题长期以来一直没有得到很好的解决，如果能把砷酸钠与其它可溶性盐分离开，则可以产生比较好的经济效益和环保效益。
[0003]传统的锑冶炼砷碱碱渣处理方法主要有火法和湿法两大类。在火法中常用的有氯化挥发法和二氧化硅熔炼炉法；湿法主要以沉淀法为主，例如钙盐沉淀法、铁盐沉淀法、硫化沉淀法、铝盐和镁盐沉淀法等，这些传统的处理方法都有一定的局限性。火法原理是将含砷废渣通过氧化焙烧，挥发制取粗As2O3或单质砷，此法对砷的回收率比较高，但是劳动条件差，而且极易造成二次污染。湿法原理是将砷渣变成溶液，然后通过化学沉淀法矿化固定砷，此法对砷的去除率高，但是无法实施砷的回收利用。
[0004]目前有专利报道的比较新颖的砷回收方法有二氧化碳法、离子膜交换法和分步结晶法。其中二氧化碳法后期通入硫化物，引入其他组分；离子膜交换法处理能力弱，成本高；现有常规的砷酸钠蒸发-冷却结晶工艺是一种已应用的处理分离砷酸钠的技术，但是砷酸钠的热物理特性与废渣中其它物质极为相近，高效分离砷酸钠和其他无机盐面临极大的挑战。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种分离提纯砷碱渣中钠盐的方法，可从锑冶炼砷碱渣分离出高纯度的碳酸钠和砷酸钠，实现对碳酸钠和砷酸钠的回收利用。
[0006]本发明是通过如下技术方案实现的:
一种分离提纯砷碱渣中钠盐的方法，其步骤如下:
1)将砷碱渣在80°C的热水中浸出60min，热水与砷碱渣的体积质量比为4:1，然后过滤，在滤液中逐渐加入质量浓度为30%的双氧水，至不产生沉淀时停止加入；然后在60°C下浸出30min，过滤，滤液即为砷酸钠复合盐溶液；
2)将砷酸钠复合盐溶液装入结晶器中，再将结晶器置于温度为80-90°C的恒温水浴搅拌器中，待溶液浓缩至原溶液体积的四分之一时，停止搅拌，保持水浴温度为60-70°C，静置结晶2_3h后快速过滤，得到滤液a和滤渣a，滤渣a干燥后得到碳酸钠；
3)将滤液a在-10至O°C下冷冻5-8h，解冻后再用50 W的红外灯泡垂直照射5-10min，得到预处理后的滤液a ；
4)将预处理后的滤液a置于60-70°C的含超声和磁场共同作用的恒温水浴中，超声功率为65-130W，磁场强度为0.5-0.8TB，0.5_lh后降温到40_42°C，静置结晶2_3h，然后快速过滤，得到滤液b和滤渣b，滤渣b干燥后得到砷酸钠；
几种无机盐共存于一种溶液中，可以依据溶质在溶剂中溶解度的差异，通过改变温度来控制溶质析出的先后顺序，达到各组分分离的目的。由于各组分在室温下均未达到饱和状态，不会自发析出晶体。碳酸钠的溶解度先随温度的升高而增加，当温度达到40 °C左右溶解度最大，温度继续升高后溶解度反而下降并趋于不变，砷酸钠的溶解度随温度升高持续增加，因此可以在60-70°C条件下对砷酸钠复合盐溶液进行浓缩，使大部分Na2CO3W溶液中分离出来，而此时As全部在溶液中。磁场和超声都可以使化合物的热力学性质发生改变，影响溶解度、结晶诱导期、介稳区宽度和结晶方式。滤液a中含有大量的Na+，在特定温度和相应强度的磁场、超声耦合作用下，强烈的同离子效应能使大部分砷酸钠从溶液中结晶出来，而其他杂质组分保留在溶液中。同时我们发现滤液a在超声和磁场处理前进行步骤3)所述的预处理，可提高结晶出的砷酸钠中的砷含量。
[0007]本发明的优点为:能有效的将砷碱渣中的碳酸钠和砷酸钠分离回收，分离出的碳酸钠中As含量低，砷酸钠中As含量高，因此可以产生较好的经济效益和环境效益。
[0008]
具体实施例
[0009]本发明实施例中所用的锑冶炼砷碱渣均取自湖南省锡矿山闪星锑业有限责任公司。各实施例步骤I)中所述的砷酸钠复合盐溶液中As含量为7.32g/L，NaOH含量为48.55g/L，Na2CO3含量为 87.16g/L，Na 2S04含量为 19.04g/L。
[0010]实施例1:一种分离提纯砷碱渣中钠盐的方法，其步骤如下:
1)将砷碱渣在80°C的热水中浸出60min，热水与砷碱渣的体积质量比为4:1，然后过滤，在滤液中逐渐加入质量浓度为30%的双氧水，至不产生沉淀时停止加入；然后在60°C下浸出30min，过滤，滤液即为砷酸钠复合盐溶液；
2)将砷酸钠复合盐溶液装入结晶器中，再将结晶器置于温度为85°C的恒温水浴搅拌器中，待溶液浓缩至原溶液体积的四分之一时，停止搅拌，保持水浴温度为65°C，静置结晶2.5h后快速过滤，得到滤液a和滤澄a，滤澄a干燥后得到碳酸钠；
3)将滤液a在-5°C下冷冻6h，解冻后再用50W的红外灯泡垂直照射8 min，得到预处理后的滤液a ;
4)将预处理后的滤液a置于65°C的含超声和磁场共同作用的恒温水浴中，超声功率为95W,磁场强度为0.6 TB，0.8 h后降温到41°C，静置结晶2.5h，然后快速过滤，得到滤液b和滤渣b，滤渣b干燥后得到砷酸钠。
[0011]经化学分析得知碳酸钠中As含量为0.16%，砷酸钠中As含量为32.96%。
[0012]实施例2:—种分离提纯砷碱渣中钠盐的方法，其步骤如下:
I)将砷碱渣在80°C的热水中浸出60 min，热水与砷碱渣的体积质量比为4:1，然后过滤，在滤液中逐渐加入质量浓度为30%的双氧水，至不产生沉淀时停止加入；然后在60°C下浸出30min，过滤，滤液即为砷酸钠复合盐溶液； 2)将砷酸钠复合盐溶液装入结晶器中，再将结晶器置于温度为80°C的恒温水浴搅拌器中，待溶液浓缩至原溶液体积的四分之一时，停止搅拌，保持水浴温度为60°C，静置结晶2h后快速过滤，得到滤液a和滤渣a，滤渣a干燥后得到碳酸钠；
3)将滤液a在-10°C下冷冻5h，解冻后再用50W的红外灯泡垂直照射5min，得到预处理后的滤液a;
4)将预处理后的滤液a置于60°C的含超声和磁场共同作用的恒温水浴中，超声功率为65W，磁场强度为0.5 TB，0.5 h后降温到40 °C，静置结晶2 h，然后快速过滤，得到滤液b和滤渣b，滤渣b干燥后得到砷酸钠。
[0013]经化学分析得知碳酸钠中As含量为0.18%，砷酸钠中As含量为32.14%。
[0014]实施例3:—种分离提纯砷碱渣中钠盐的方法，其步骤如下:
1)将砷碱渣在80°C的热水中浸出60min，热水与砷碱渣的体积质量比为4:1，然后过滤，在滤液中逐渐加入质量浓度为30%的双氧水，至不产生沉淀时停止加入；然后在60°C下浸出30min，过滤，滤液即为砷酸钠复合盐溶液；
2)将砷酸钠复合盐溶