一种单质砷的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111826532A(43)申请公布日2020.10.27(21)申请号201910320275.6(22)申请日2019.04.19(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人丘克强丁杰(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普通合伙)43114代理人盛武生魏娟(51)Int.Cl.C22B30/04(2006.01)C22B7/00(2006.01)C22B5/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种单质砷的制备方法(57)摘要本发明属于有害固废处理技术领域，具体公开了一种单质砷的制备方法，其特征在于，将硫化砷原料、金属碳化物的混合物在保护气氛下反应，随后将反应产物进行负压蒸馏，得到单质砷。本发明通过硫化砷原料、金属碳化物在所述的温度条件下进行反应，配合后续的负压蒸馏，可以出人意料地获得晶态单质砷，不仅如此，还能够显著提升单质砷的收率和纯度。CN111826532ACN111826532A权利要求书1/1页1.一种单质砷的制备方法，其特征在于，将硫化砷原料、金属碳化物的混合物在保护气氛内且在不低于550℃的温度下反应不低于30min，随后将反应产物进行负压蒸馏，得到单质砷。2.如权利要求1所述的单质砷的制备方法，其特征在于，所述的金属碳化物为碳化钙、碳化镁、碳化钠、碳化铬、碳化铝中的至少一种；优选为碳化钙。3.如权利要求1或2所述的单质砷的制备方法，其特征在于，所述的金属碳化物不低于将硫化砷原料完全反应的理论摩尔量，优选为理论摩尔量的1～2：1。4.如权利要求1所述的单质砷的制备方法，其特征在于，所述的硫化砷原料为硫化砷渣。5.如权利要求4所述的单质砷的制备方法，其特征在于，所述的硫化砷渣在混合前预先经负压蒸馏提纯处理；优选地，负压蒸馏提纯处理过程的温度为400-600℃，压强为10-100Pa。6.如权利要求1所述的单质砷的制备方法，其特征在于，反应温度不低于575℃；优选为575-625℃。7.如权利要求1所述的单质砷的制备方法，其特征在于，反应时间为30-90min。8.如权利要求1所述的单质砷的制备方法，其特征在于，负压蒸馏过程的压强为15-25Pa；温度为450-600℃。9.如权利要求8所述的单质砷的制备方法，其特征在于，负压蒸馏时间不低于60min；优选为60-90min。10.一种从硫化砷渣中回收单质砷的方法，其特征在于，以硫化砷渣为硫化砷原料，采用权利要求1～9任一项制备方法处理硫化砷渣并联产单质砷。2CN111826532A说明书1/5页一种单质砷的制备方法技术领域[0001]本发明涉及砷化物资源化处理领域，具体涉及一种利用硫化砷与碳化钙的反应从硫化砷渣中回收单质砷的方法。背景技术[0002]砷是一种极具危害性的类金属元素，广泛存在于自然中，目前已知的含砷矿物达数百种。砷的化合物几乎全部都有毒性，毒性大小主要取决于其化学形态，不同形态砷的毒性相差甚远，无机砷的毒性高于有机砷。砷在农业、电子、医药、冶金、化工等领域有着特殊的用途。常被应用到杀虫剂、除草剂和、木材防腐剂、脱色剂、有色金属合金、陶瓷等，尤其在半导体材料中的应用越来越多。以高纯砷为原料制备的第二代半导体材料砷化镓相对于传统硅半导体材料拥有诸多更优良的性能，随着物联网、5G时代的来临，砷化镓半导体材料的需求日益增涨。在含砷矿石的冶炼过程中有大量的砷进入到“污酸”废水中，冶炼厂处理这种“污酸”废水大多采用硫化工艺使砷最终进入硫化砷渣中。由于这些硫化砷渣处理处置难度较大，许多冶炼厂都采取直接堆放、稳定化填埋等方式处置。这样的处置方式不仅会对土壤环境和人类身体健康产生严重的危害，也无法满足资源充分利用、国民经济持续发展的需要。[0003]由于硫化砷渣中砷含量很高，资源化利用硫化砷渣中的砷具有非常广阔的前景。目前针对硫化砷渣的资源化利用，主要的处理工艺有火法和湿法两大类。火法中硫化砷渣经过氧化焙烧，其中的硫化砷转化成三氧化二砷直接挥发进入烟气，然后冷凝实现三氧化二砷的回收。此法的缺点是产品质量差，伴生的二氧化硫烟气含砷高，难以处理，二次污染严重。湿法主要采取酸浸、碱浸或盐浸进行处理，先把砷从渣中分离出来，然后再进一步回收砷产品或进行无害化处理，产品主要是三氧化二砷、砷酸盐等。湿法处理优点是不产生粉尘、能耗低、污染少，但湿法处理普遍生产流程复杂、处理成本较高。无论是火法还是湿法，其产品都是毒性较大的砷化合物三氧化二砷或砷酸盐，市场需求有限。[0004]专利CN106756113A公布了一种硫化砷渣还原固硫焙烧直接生产金属砷的方法，以硫化砷渣为原料，加入氧化铜和还原剂，混合后在高温下还原固硫焙烧，焙烧产物