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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2.3 加硫磺转化实验

针对工业生产过程中出现的硫代硫酸钠产量过低的问题,通过分析氧化后液中硫的形态,选择加入硫磺使溶液中的亚硫酸钠转化成硫代硫酸钠[12,13],同时抑制溶液中原有的硫代硫酸钠分解的途径,以提高大苏打的含量,其反应式为:

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2.3.1 反应时间对硫代硫酸钠含量的影响

控制pH=6.0,硫酸亚铁的过量系数为1.0,硫磺的过量系数为1.0,温度为100 ℃,考察硫代硫酸钠的含量与反应时间的关系,其结果如图6所示。可见,在反应90 min时,溶液中Na2S2O3的浓度最高,可以达到2.10 mol·L-1;硫磺的转化率可以达到75.3%;延长反应时间,有利于提高硫代硫酸钠的浓度。

同时,溶液中砷和锑的含量在反应时间为90 min时最低,其中脱除砷的效果比较理想。只是溶液中的锑浓度相对偏高,但是提高了溶液中硫代硫酸钠和亚硫酸钠的浓度。所以,选择反应时间为90 min较合理。

2.3.2 硫磺过量系数对硫代硫酸钠含量的影响

控制硫酸中和的pH=6.0,硫酸亚铁的过量系数为1.0,温度为100 ℃,反应时间为90 min,考察硫代硫酸钠的含量与硫磺过量系数的关系,结果见图7。可以看出,Na2S2O3的浓度在硫磺过量系数达到1.1时最大,为2.175 mol·L-1,溶液中硫代硫酸钠浓度提高0.325 mol·L-1,此时硫磺的转化率为83.0%,而随着硫磺过量系数的增大,由于热分解等作用,硫代硫酸钠的浓度反而降低,而此时溶液中砷和锑的含量又有所降低。所以,选择硫磺的过量系数为1.1比较合理。

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图 6   反应时间对As,Sb和Na2S2O3浓度的影响

Fig. 6   Effect of reaction time on concentration of As, Sb and Na2S2O3

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图 7   硫磺过量系数对As,Sb和Na2S2O3浓度的影响

Fig. 7   Effect of sulfur excessive coefficient on concentration of As, Sb and Na2S2O3  

3 结 论

a. 在选用硫酸中和除杂时控制pH值为6.0,砷和锑的脱除率分别达到26.9%和94.5%;而选用SO2中和除杂pH值控制在7.0时,砷和锑的脱除率分别达到19.3%和93.5%;在这2种条件下,氧化后液中的锑都能达到很好的脱除效果;而采用SO2中和除杂时,溶液中硫代硫酸钠的浓度也提高了27.6%。

b. 当中和至pH值为6.0,反应温度为30℃,反应时间为60 min,硫酸亚铁过量系数为1.0时,砷和锑的脱除率可以分别达70.0%和96.7%;水合肼过量系数为2.0时,砷和锑的脱除率可以分别达到50.0%和95.6%;硫化钠过量系数为1.0时,其砷和锑的脱除率可以分别达到60.0%和96.7%。故选用上述每一种除杂试剂,都能有效地除去杂质砷和锑。

c. 在加硫磺转化的试验中,控制硫酸亚铁的过量系数为1.0,温度为100 ℃,在反应时间为90 min,硫磺的过量系数为1.1时,硫向硫代硫酸钠的转化率可达83.0%,而溶液中的硫代硫酸钠浓度提高0.325 mol·L-1。

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