阅读说明：本技术 一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法 (Method for removing arsenic by limonite and copper slag through adsorption ) 是由 祁先进 李雪竹 祝星 周春晖 卢治旭 李永奎 郝峰焱 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法,属于重金属污染治理技术领域。本发明将褐铁矿筛分至粒径为200~300目得到褐铁矿粉,将铜渣筛分至粒径为100~200目得到铜渣粉,将褐铁矿粉和铜渣粉混合均匀得到混合物A,将H<Sub>2</Sub>O<Sub>2</Sub>加入到污酸中混合均匀,置于温度为80~90℃条件下反应2~4 h,冷却至室温得到预处理污酸；将预处理污酸加入到混合物A中混合均匀,室温条件下震荡反应15~20 h,固液分离得到含砷固态物和滤液,含砷固态物堆存处理,滤液进行深度除砷处理。本发明利用天然矿石褐铁矿协同铜渣吸附除砷,不仅减少了污酸处理过程中污泥的堆存量,还达到了充分利用自然资源的目的。(The invention relates to a method for removing arsenic by limonite and copper slag adsorption, belonging to the technical field of heavy metal pollution treatment, the invention screens limonite to a particle size of 200 ~ 300 meshes to obtain limonite powder, screens copper slag to a particle size of 100 ~ 200 meshes to obtain copper slag powder, uniformly mixes the limonite powder and the copper slag powder to obtain a mixture A, and mixes H with the copper slag powder to obtain a mixture B 2 O 2 Adding the mixture into polluted acid, uniformly mixing, reacting for 2 ~ 4h at the temperature of 80 ~ 90 ℃, cooling to room temperature to obtain pretreated polluted acid, adding the pretreated polluted acid into the mixture A, uniformly mixing, performing oscillation reaction for 15 ~ 20h at the room temperature, performing solid-liquid separation to obtain arsenic-containing solid and filtrate, stacking the arsenic-containing solid, and performing deep arsenic removal treatment on the filtrate.)

一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法

技术领域

本发明涉及一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法，属于重金属污染治理技术领域。

背景技术

褐铁矿作为一种天然矿石，广泛存在于自然界中，是以针铁矿等铁的氢氧化物为主，包含含水二氧化硅和泥质等的混合体，成分变化较大，常呈块状、土状或葡萄状。结构松散易于冶炼，同时其疏松的结构对于吸附非常有利。褐铁矿的主要元素为Fe、Al、Si，且还含有As、S、Zn、Ti、K等元素，含铁量一般在40~60%左右。褐铁矿的主要物相为Fe₂O₃和FeO(OH)·nH₂O。褐铁矿作为我国广泛存在的天然铁矿石，其成本低廉，但利用率较低。

铜渣是炼铜过程中产生的渣，属有色金属渣的一种。铜渣由 Fe、Si、O 等元素组成，主要成分为铁和硅氧化物,占铜渣总量的 83.57 %，还有含量少于 6 %的 MgO、CaO 和K₂O 碱性氧化物。我国是铜矿资源的消费大国，铜的消耗量非常大，与此同时，以火法为主的铜生产中，每生产1t铜将产出2~3t渣，铜渣数量大，开发含铜渣的资源化综合利用技术具有十分重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法，本发明利用成本低廉的天然矿石褐铁矿和固废资源铜渣除砷，不仅减少了污酸处理过程中污泥的堆存量，达到了充分利用自然资源的目的，实现以废治废。

一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法，具体步骤如下：

（1）将褐铁矿筛分至粒径为200~300目得到褐铁矿粉，将铜渣筛分至粒径为100~200目得到铜渣粉；

（2）将步骤（1）褐铁矿粉和铜渣粉混合均匀得到混合物A；

（3）将H₂O₂加入到污酸中混合均匀，置于温度为80~90℃条件下反应2~4 h，冷却至室温得到预处理污酸；

（4）将步骤（3）预处理污酸加入到步骤（2）混合物A中混合均匀，室温条件下震荡反应15~20 h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理。

所述步骤（2）褐铁矿粉和铜渣粉的质量比为(1~2):1。

所述步骤（3）H₂O₂与污酸中砷的摩尔比为(1.1~1.3):1，污酸的含砷量为2100.0 ~5800.0 mg/L。

所述步骤（4）混合物A中的铜渣粉与预处理污酸的固液比g:mL为1:1~1:1.5。

所述步骤（4）震荡速率为180~200 r/min。

褐铁矿协同铜渣吸附除砷的原理：褐铁矿和铜渣本身含铁量十分高，Fe易与五价As反应，第一步在污酸中加入双氧水加热氧化2 h，将污酸中的三价As全部氧化为五价As；之后加入褐铁矿与铜渣混合物，在酸性条件下，褐铁矿与铜渣同时溶解释放出Fe³⁺，Fe³⁺与As⁵⁺结合生成砷酸铁来除砷；从微观来看，矿石周围弥漫着As⁵⁺，一旦Fe离子释放出来，As⁵⁺里面在矿石表面与其结合，这样生成的砷酸铁全部吸附在矿石表面，体现褐铁矿协同铜渣的吸附性。

本发明的有益效果是：

本发明利用褐铁矿协同铜渣吸附除砷，不仅减少了污酸处理过程中污泥的堆存量，达到了充分利用自然资源的目的，实现以废治废；采用褐铁矿协调铜渣吸附处理污酸，工艺操作简单、生产成本低，具有较广阔的市场前景。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1：本实施例褐铁矿成分如表1所示，铜渣成分如表2所示，污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表3所示；

一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法，具体步骤如下：

（1）将褐铁矿筛分至粒径为200~220目得到褐铁矿粉，将铜渣筛分至粒径为180~200目得到铜渣粉；

（2）将步骤（1）褐铁矿粉和铜渣粉混合均匀得到混合物A；其中褐铁矿粉和铜渣粉的质量比为1:1；

（3）将H₂O₂加入到污酸中混合均匀，置于温度为90℃条件下反应2h，冷却至室温得到预处理污酸；其中H₂O₂与污酸中砷的摩尔比为1.3:1，污酸的含砷量为2100.0mg/L；

（4）将步骤（3）预处理污酸加入到步骤（2）混合物A中混合均匀，室温条件下震荡反应15h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中混合物A中的铜渣粉与预处理污酸的固液比g:mL为1:1，震荡速率为180 r/min；

含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表4，

本实施例滤液中砷含量为60.4mg/L ，砷的去除率为97.1 %。

实施例2：本实施例褐铁矿成分如表6所示，铜渣成分如表7所示，污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表8所示；

一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法，具体步骤如下：

（1）将褐铁矿筛分至粒径为280~300目得到褐铁矿粉，将铜渣筛分至粒径为100~120目得到铜渣粉；

（2）将步骤（1）褐铁矿粉和铜渣粉混合均匀得到混合物A；其中褐铁矿粉和铜渣粉的质量比为2:1；

（3）将H₂O₂加入到污酸中混合均匀，置于温度为80℃条件下反应4h，冷却至室温得到预处理污酸；其中H₂O₂与污酸中砷的摩尔比为1.1:1，污酸的含砷量为4200.0mg/L；

（4）将步骤（3）预处理污酸加入到步骤（2）混合物A中混合均匀，室温条件下震荡反应20h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中混合物A中的铜渣粉与预处理污酸的固液比g:mL为1:1.5，震荡速率为200 r/min；

含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表9，

本实施例滤液中砷含量为70.1mg/L ，砷的去除率为98.3 %。

实施例3：本实施例褐铁矿成分如表11所示，铜渣成分如表12所示，污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表13所示；

一种褐铁矿协同铜渣吸附除砷的方法，具体步骤如下：

（1）将褐铁矿筛分至粒径为250~260目得到褐铁矿粉，将铜渣筛分至粒径为140~150目得到铜渣粉；

（2）将步骤（1）褐铁矿粉和铜渣粉混合均匀得到混合物A；其中褐铁矿粉和铜渣粉的质量比为1.5:1；

（3）将H₂O₂加入到污酸中混合均匀，置于温度为85℃条件下反应3h，冷却至室温得到预处理污酸；其中H₂O₂与污酸中砷的摩尔比为1.2:1，污酸的含砷量为5800.0mg/L；

（4）将步骤（3）预处理污酸加入到步骤（2）混合物A中混合均匀，室温条件下震荡反应18h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中混合物A中的铜渣粉与预处理污酸的固液比g:mL为1:1.25，震荡速率为190r/min；

含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表14，

本实施例滤液中砷含量为128.4 mg/L ，砷的去除率为97.7 %。