一种三氧化二砷结晶速率调控技术

    专利查询2025-05-23  65


    本发明属于除砷,具体涉及到一种三氧化二砷结晶速率调控技术。


    背景技术:

    1、随着社会的发展,由于采矿、冶金、煤炭加工、杀虫剂的使用等原因,水中的砷浓度急剧增加。水中的砷以两种形式存在(as3+和as5+),这两种物质都有剧毒,不仅会对动植物有害,还会对人类的健康造成很大的影响。砷会随饮用水进入人体,残留于血细胞、肝脏、肺、肾脏和皮肤中,造成许多慢性疾病,如皮肤癌、肺癌、膀胱癌以及心血管疾病。

    2、根据gb5749-2022标准,我国饮用水的砷浓度不允许超过0.01 mg/l。对于砷浓度高的冶金废水,最有效的方法是沉淀法,但由于所得的渣难以利用,且堆放又会对土地、水源造成污染。随着冶金行业的迅速发展,国内每年进入铜冶炼系统的砷达到上万吨,在含砷工业废水回收砷的技术迫在眉睫。

    3、目前的主要处理含砷工业废水的主要方法便是冷却结晶法。但现有的技术在析出过程中容易导致管道的堵塞、结晶速度慢等问题,导致三氧化二砷的产出率较慢。本发明采用预留晶种、调控温度和调控搅拌速率的方法,协同作用提高三氧化二砷的结晶速率。


    技术实现思路

    1、冷却结晶是as5+经过还原后以haso2形式存在于溶液中,利用haso2溶解度随温度变化大的特点,溶液冷却后可得到粗三氧化二砷。本发明是为了针对目前冷却结晶三氧化二砷过程中存在的问题,提供了一种提高三氧化二砷的结晶速率的技术。该技术通过预留晶种提供非自发形核、提高过冷度、利用机械振动的方式提高形核率,从而增加三氧化二砷的结晶速率。

    2、为了达到上述目的,本发明的技术方案是一种三氧化二砷结晶速率调控技术,包括如下步骤:

    3、1. 将一次还原as5+的还原后液输送到沉砷槽,沉砷槽液位达到1/3~1/2时启动搅拌机,通入二氧化硫进行还原,使as3+浓度增加。

    4、2. 启动多个液冷盘管通入冷水降温,沉砷槽达到2/3~3/4后停止输入还原后液。

    5、3. 沉砷槽内还原后液温度20~40℃后停止通入冷水冷却,持续搅拌至三氧化二砷结晶析出。

    6、4. 将沉降槽中开始结晶的浆液输送至预留晶种的浓密槽中,搅拌均匀,搅拌频率在20~50 hz之间。

    7、5. 冷却结晶将60%~80%的三氧化二砷排放至离心机,浓密机底流排放连续均匀,定时测定底流比重,底流比重不可超过2。后转入进一步离心,最后得到粗三氧化二砷。

    8、本发明是与现有技术相比,本发明的优点在于:

    9、1. 添加晶种增加产出速率:与传统的方法相比,由于预留的三氧化二砷晶种存在,haso2在晶种表面所需形核功小,形核所需结构起伏和能量起伏就小,更倾向于在晶种表面形核长大,从而结晶速率增大。

    10、2. 提高过冷度增加产出速率:本发明采用多进水口的液冷盘管,使冷却效率加大,与传统方法相比,过冷度增加。在具有较大的过冷度的情况下,形核率增加,晶核长大的速度更快,结晶速率也就越快。

    11、3. 搅拌加快晶体生长:浓密机底部搅拌提供了剪切力,由于剪切力的存在,抑制产生更多较小的晶核,而有利于较大的晶核继续长大。而上部处于相对静态状态,有利于自发形核,形核之后沉降至底部搅拌区域,继续长大。

    12、本发明提供一种三氧化二砷结晶速率调控技术,从而提高三氧化二砷产量和处理含砷废水的速率,实现企业经济效益和社会效益并起。



    技术特征:

    1.一种三氧化二砷结晶速率调控技术,其特征在于,具体包含以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种三氧化二砷结晶速率调控技术,其特征在于,所述步骤(1)的一次还原后液,其主要成分含量为:as5+(20~30 g/l)、as3+(10~30 g/l)、cu2+(5~15 g/l)、fe3+(5~15 g/l)、h2so4(90~120 g/l)。

    3.根据权利要求1所述的一种三氧化二砷结晶速率调控技术,其特征在于,所述步骤(1)的二次还原后液,其主要成分含量为:as5+(5~20 g/l)、as3+(20~40 g/l)、cu2+(5~15 g/l)、fe3+(5~15 g/l)、h2so4(90~120 g/l)。

    4.根据权利要求1所述的技术,其特征在于,所述步骤(1)中液冷盘管调控温度为 20~35℃。

    5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的液冷盘管进水口为5~10个。

    6.根据权利要求1所述的技术,其特征在于,所述步骤(1)中,液位达到沉砷槽的1/3~2/3时冷却搅拌开始。

    7.根据权利要求1所述的技术,其特征在于,所述步骤(2)中冷却结晶的二次还原后液输送含固量为1%~15%。

    8.根据权利要求1所述的技术,其特征在于,所述步骤(2)中预留晶种为产值的20~40%。

    9.根据权利要求1所述的技术,其特征在于,所述步骤(3)中搅拌频率为30~50 hz。

    10.根据权利要求1所述的技术,其特征在于,所述步骤(3)中搅拌的底流比重为1~2。


    技术总结
    本发明公开一种三氧化二砷结晶速率调控技术,其特征在于:将一次还原后液输送至沉降槽,通入SO<subgt;2</subgt;还原得到二次还原后液,通过多口液冷盘管快速冷却至室温,冷却结晶,当含固量达到2~10%时,输送至预留有晶种的浓密机中,浓密机上部静态形核,底部搅拌促进晶核长大,最后离心得到粗三氧化二砷。本发明通过提高过冷度、添加晶核减少形核功和搅拌促进晶核长大等原理,大大提高了三氧化二砷的冷却结晶效率,缩短了产出时间,给企业带来巨大的经济效应,同时大大的提高了处理含砷废水的速率。

    技术研发人员:何贵香,魏涛,蒋学先,占焕武,蔡世兵,胡尧,李文权,李中林,银星波,刘威,李绪泽
    受保护的技术使用者:桂林理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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