简介概要

空气氧化法生产焦锑酸钠的氧化后液中砷和锑的脱除

来源期刊:中南大学学报(自然科学版)2005年第4期

论文作者:杨天足 刘伟锋 赖琼林 江名喜 王志明 王卫东

文章页码:576 - 581

关键词:空气氧化法;焦锑酸钠;硫代硫酸钠;除杂

Key words:air oxidation; sodium thioantimonite; sodium thiosulfate; removing impuritie

摘    要:研究了空气氧化法生产焦锑酸钠的氧化后液中脱除砷和锑的方法,并探讨了提高副产品硫代硫酸钠产量的途径。研究结果表明:采用硫酸和SO2中和脱除砷和锑,终点pH值分别控制在6.0和7.0,砷的脱除率分别为26.9%和19.3%,锑的脱除率分别为94.5%和93.5%;而采用硫酸亚铁、水合肼和硫化钠3种试剂脱除砷和锑,过量系数分别为1.0,2.0和1.0时砷的脱除率分别为70.0%,50.0%和60.0%,锑的脱除率分别为96.7%,95.6%和96.7%;在加硫磺反应中,当过量系数为1.1和时间为90 min时,硫向硫代硫酸钠的转化率能达到83.3%。

Abstract: The removal of arsenic and antimony from the oxidated solution was investigated in the sodium thioantimonite production by air oxidation, and the approach of enhancing the by-product output of sodium thiosulfate was explored. The results show that when sulphuric acid and SO2 gas are separately used to neutralize the oxidation solution, as the ending pH is controlled at 6.0 and 7.0, respectively,the removal ratio of arsenic is 26.9% and 19.3%; the removal ratio of antimony is 94.5% and 93.5%, respectively. When FeSO4, N2H4and Na2S with the excessive coefficient of 1.0,2.0,1.0 respectively are used to remove arsenic and antimony, the removal ratio of arsenic are 70.0%,50.0% and 60.0%, separately; the removal of antimony can reach 96.7%, 95.6% and 96.7%, respectively. The transform ratio of sulfur can reach 83.3% when the sulphuric excessive coefficient is 1.1 and the time is 90 min.

基金信息:国家“九五”科技攻关项目



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空气氧化法生产焦锑酸钠的氧化后液中砷和锑的脱除

杨天足1,刘伟锋1,赖琼林1,江名喜1,王志明2,王卫东2

(1.中南大学 冶金科学与工程学院,湖南 长沙,410083;

2.华锡集团 金城江矿山机械厂,广西 河池,547000)

摘要: 研究了空气氧化法生产焦锑酸钠的氧化后液中脱除砷和锑的方法,并探讨了提高副产品硫代硫酸钠产量的途径。研究结果表明:采用硫酸和SO2中和脱除砷和锑,终点pH值分别控制在6.0和7.0,砷的脱除率分别为26.9%和19.3%,锑的脱除率分别为94.5%和93.5%;而采用硫酸亚铁、水合肼和硫化钠3种试剂脱除砷和锑,过量系数分别为1.0,2.0和1.0时砷的脱除率分别为70.0%,50.0%和60.0%,锑的脱除率分别为96.7%,95.6%和96.7%;在加硫磺反应中,当过量系数为1.1和时间为90 min时,硫向硫代硫酸钠的转化率能达到83.3%。

关键词: 空气氧化法; 焦锑酸钠; 硫代硫酸钠; 除杂

中图分类号:TF111.31 文献标识码:A 文章编号: 1672-7207(2005)04-0576-06

Removal of arsenic and antimony from oxidated solution

of sodium thioantimonite production by air oxidation

YANG Tian-zu1, LIU Wei-feng1,LAI Qiong-lin1,

JIANG Ming-xi1, WANG Zhi-ming2, WANG Wei-dong2

(1.School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China;

2.Jingchengjiang Mechanical Plant of Mine, Huaxi Group, Hechi 547000, China)

Abstract: The removal of arsenic and antimony from the oxidated solution was investigated in the sodium thioantimonite production by air oxidation, and the approach of enhancing the by-product output of sodium thiosulfate was explored. The results show that when sulphuric acid and SO2 gas are separately used to neutralize the oxidation solution, as the ending pH is controlled at 6.0 and 7.0, respectively,the removal ratio of arsenic is 26.9% and 19.3%; the removal ratio of antimony is 94.5% and 93.5%, respectively. When FeSO4, N2H4 and Na2S with the excessive coefficient of 1.0,2.0,1.0 respectively are used to remove arsenic and antimony, the removal ratio of arsenic are 70.0%,50.0% and 60.0%, separately; the removal of antimony can reach 96.7%, 95.6% and 96.7%, respectively. The transform ratio of sulfur can reach 83.3% when the sulphuric excessive coefficient is 1.1 and the time is 90 min.

Key words: air oxidation; sodium thioantimonite; sodium thiosulfate; removing impurities

 

   焦锑酸钠在玻璃工业作为澄清剂和脱色剂,特别是作为电视荧光屏显像管玻璃、计算机显示器玻璃等高档玻璃生产的澄清剂,使玻璃透明度高,光照不变色,其效果远远优于传统的澄清剂,而且毒性小。在阻燃工业中,焦锑酸钠可以用作协同增效剂;[CM(22] 此外,还可以用作优质陶瓷和搪瓷的原料;以焦锑  酸钠为原料,可以开发出一系列新的锑深加工产品[1-8]。

生产焦锑酸钠的方法很多,有硝酸钠氧化法,双氧水氧化法,钾盐法,氯化法和空气氧化法等[2-4]。其中最经济的方法为空气氧化法,这也是现在国内使用最多的一种方法。空气氧化法可以使用单一的锑矿石、复杂锑矿等作为原料,用硫化钠和氢氧化钠为溶剂进行浸出,这也是大多数湿法炼锑的主要工序[1];往得到的浸出液中鼓入空气,在催化剂的作用下,3价锑被氧化成焦锑酸钠沉淀,氧化后液中的硫大部分氧化成硫代硫酸钠,部分为亚硫酸钠和硫酸钠。硫代硫酸钠可以作为副产品大苏打回收。但是,由于此方法生产焦锑酸钠的原料来自矿石,其氧化后液中含有杂质砷,同时氧化后液中还残存少量未沉淀的锑。

为了能从氧化后液中尽可能回收硫代硫酸钠,并得到合格的副产品(大苏打),需从氧化后液中除去砷和锑。在此,作者以空气氧化法生产焦锑酸钠过程中产生的氧化后液为研究对象,研究pH值对砷和锑脱除效果的影响;采用不同的试剂,如硫酸亚铁、水合肼和硫化钠去除砷和锑,并探讨提高硫代硫酸钠产率的途径[1-3,9-12]。

1 实 验

1.1 试剂与仪器

含硫代硫酸钠的溶液为焦锑酸钠生产过程的氧化后液,主要成分见表1。

表 1   氧化后液的化学成分

Table 1   Chemical compositions of oxidated solution

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所用试剂为分析纯的七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、水合肼、硫化钠、硫磺、硫酸铈、溴酸钾、硫酸以及工业级亚硫酸钠(Na2SO3);

实验仪器主要有电热套、磁力搅拌器、机械搅拌器和PHB-4型pH计。

1.2 实验过程

1.2.1 中和除杂实验

将一定体积氧化后液加入250 mL烧杯中,中和温度为30 ℃,然后分别加入硫酸或者通入SO2气体进行中和,控制终点pH值。当体系达到所要求的pH值时,稳定10 min后,过滤取样分析中和后溶液中砷和锑的含量,考察采用不同试剂中和时pH值对砷和锑含量的影响;最后,选取除杂效果较好的pH值时的中和后液,分析其中硫的形态。

1.2.2 药剂除杂实验

选硫酸亚铁、水合肼和硫化钠3种除杂剂;将盛有一定氧化后液的烧杯置于电热套上,中和温度为30 ℃,用机械搅拌器搅拌,然后用硫酸中和到pH=6.0,分别取一定过量系数的3种除杂剂进行实验,每个实验时间为60 min左右,每次实验结束时用硫酸将体系pH值调回至6.0,以确保实验准确性;最后,过滤取样分析滤液中的锑和砷的含量,分析除杂剂用量对砷和锑含量的影响。

1.2.3 加硫转化实验

在用硫酸中和至pH=6.0,硫酸亚铁过量系数为1.0的条件下,将脱除砷和锑的氧化后液升温至沸腾,考察不同过量系数时硫磺对溶液中砷、锑含量和硫代硫酸钠含量的影响;然后,选择合适反应时间,在同样条件下进行硫的过量系数实验,分析溶液中砷、锑含量和硫代硫酸钠含量。

1.3 分析方法

在整个实验中,锑和砷采用连续滴定法分析,锑采用硫酸铈滴定法分析,砷则采用溴酸钾滴定法分析[5-7];各种硫的形态分析则采用碘标—硫代硫酸钠滴定法分析[8];酸度采用PHB-4型pH计测量。

2 结果与讨论

2.1 pH值对砷和锑脱除效果的影响

氧化后液呈碱性,其中砷和锑以硫代酸盐的形式稳定存在,而氧化后液中也有S2-,在pH〈7的条件下,硫代酸盐发生离解,离解的部分砷和锑则能以硫化物形式沉淀下来。控制氧化后液的中和pH值,中和后稳定时间10 min,分别用硫酸和SO2气体中和,考察不同试剂、不同pH值对砷、锑脱除效果的影响,其结果见图1和图2。

从图1可以看出,用硫酸中和,当pH=6.0时中和后液中砷和锑的含量最低。

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图 1   硫酸中和时pH值对As和Sb质量浓度的影响

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