一种利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法.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CN111519044A(43)申请公布日2020.08.11(21)申请号202010425380.9(22)申请日2020.05.19(71)申请人福州大学地址350108福建省福州市闽侯县福州大学城乌龙江北大道2号福州大学(72)发明人钟祥华衷水平刘文元陈素余吴晓林(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100代理人林文弘蔡学俊(51)Int.Cl.C22B30/04(2006.01)C22B7/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法(57)摘要本发明公开了一种利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，以铜冶炼厂闪速炉烟尘中性浸出-磁选-碱浸后，碱浸液冷冻制得高纯砷酸钠晶体为原料，添加水合肼作为还原剂，盐酸为pH调节剂，在一定的温度下反应一定时间，过滤，干燥即得单质砷。本发明适用于铜冶炼高砷烟尘的开路提砷，可以实现烟尘中有价元素的富集和回收；化合物砷还原成单质砷，毒性降低的，单质砷容易保存且产品附加值提高。其工艺流程清晰高效、资源利用率高，且经济实用、安全环保，具有良好的工业前景和社会效益。CN111519044ACN111519044A权利要求书1/1页1.一种利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，其特征在于：以高纯砷酸钠晶体为原料，添加水合肼作为还原剂，盐酸为pH调节剂，进行化学还原反应后，经过滤，干燥得到单质砷。2.根据权利要求1所述的利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，其特征在于：所述高纯砷酸钠晶体为铜冶炼烟尘碱浸后冷冻制得，并配置浓度为60g/L-100g/L。3.根据权利要求1所述的利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，其特征在于：所用还原剂为稀释5-20倍数的水合肼。4.根据权利要求1所述的利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，其特征在于：所用的还原剂为添加不同的过量系数水合肼，所述系数为1-3。5.根据权利要求1所述的利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，其特征在于：使用盐酸调节pH值为6-10。6.根据权利要求1所述的利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，其特征在于：化学还原反应的温度为30℃-90℃。7.根据权利要求1所述的利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，其特征在于：化学还原反应的时间为1h-4h。8.根据权利要求1所述的利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法，其特征在于：所得单质砷呈晶簇、梅花状，晶粒平均粒径为8μm。2CN111519044A说明书1/4页一种利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法技术领域[0001]本发明属于化学还原制备单质砷领域，具体涉及一种利用砷酸钠化学还原制备单质砷的方法。背景技术[0002]砷，又名砒，有灰砷、黄砷和黑砷三种同素异形体，灰砷相对稳定，习惯上被称为“金属砷”，结构为六方结晶体且具有光泽，是最稳定的形态。自然界中，砷主要以毒砂(FeAsS)、砷磁黄铁矿(FeAsS2)、硫砷铜矿(Cu3AsS3)、雄黄(As2S3)、雌黄(As2S3)等矿物存在。砷单质大多从铜、铅、金等有色金属冶炼的副产品制取，而且绝大部分以砷化合物形式生产，如三氧化二砷、砷酸、砷酸盐、硫化砷等。砷有害，但砷也有利，在国民经济生产过程中发挥着重要作用，金属砷主要用于制作有色金属合金和半导体材料砷化镓。值得注意的是，金属砷的需求有日益增长的趋势，尤其是高纯砷的需求是一个明显增长的趋势。高纯砷与商品砷的价格相差高达数百倍，随着高科技的发展，高纯砷的应用也日益广泛，随着移动电话、多媒体技术与光纤通信的广泛应用，这一方面的需求增长是毋庸置疑的。[0003]单质砷有火法和湿法两种制备方法。其中火法制备方法有真空蒸傾、火法碳还原和氧还原等；湿法制备有电沉积及金属提取还原法等。由于砷是易挥发性元素，火法会污染大气，对环境和人的身体健康会产生危害；湿法制备单质砷的作业温度低，砷基本不挥发，相比于火法制备砷，安全系数高。所以，自上一世纪七十年代后，全湿法回收、制备砷的流程倍受人们的重视。湿法制备中的电沉积法制备单质砷容易产生有毒气体（砷化氢），需严格控制电解电位来避免。金属还原提取法比电沉积法更为简单，使用还原剂如氯化亚锡、草酸、次磷酸钠等从含砷盐的水溶液中将砷置换出来。虽然需要消耗一定的试剂，成本高，但仍为重要方法。[0004]冶炼厂闪速炉烟尘中的含砷较高，通过中性浸出、磁选、碱浸等工艺流程，将砷元素富集，并冷冻制备高纯度的砷酸钠晶体。砷酸钠作为含砷的化合物，毒性强，不易保存，若能以此为原料，制备出毒性相对弱且易保存的单质砷，直接销售，可以极大的提高附加值。[0005]根据冶炼厂的生产规划，每年需要处理的金属砷超过3000吨，这些砷作为危废处理，年处理费用超过8000万元。若