【摘 要】
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有色冶炼行业是砷污染物的主要来源之一,对含砷物料进行无害化处理是我国有色冶金行业需要面临的问题。臭葱石的理论含砷量较高、稳定性好,是有效的固砷载体。然而有色冶炼行业实际环境下的酸性含砷溶液中往往含有一定量的铜、氟和氯离子,这些离子对臭葱石合成过程的影响规律还不明确。本文在常压臭葱石沉砷热力学研究基础上,研究了Fe(II)-As-SO42-溶液体系下铜、氟、氯离子对臭葱石沉淀过程的形貌、组分、粒径及
【基金项目】
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国家自然科学基金(编号:51964031); 昆明理工大学分析测试基金(编号:2020M20192202043);
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有色冶炼行业是砷污染物的主要来源之一,对含砷物料进行无害化处理是我国有色冶金行业需要面临的问题。臭葱石的理论含砷量较高、稳定性好,是有效的固砷载体。然而有色冶炼行业实际环境下的酸性含砷溶液中往往含有一定量的铜、氟和氯离子,这些离子对臭葱石合成过程的影响规律还不明确。本文在常压臭葱石沉砷热力学研究基础上,研究了Fe(II)-As-SO42-溶液体系下铜、氟、氯离子对臭葱石沉淀过程的形貌、组分、粒径及稳定性的影响规律,以期合成出高稳定性、低铜含量的臭葱石晶体,为有色冶炼行业酸性溶液铜砷分离及砷的无害化处理提供理论依据。主要结论如下:(1)铜离子在常压臭葱石沉砷过程中对臭葱石的合成具有积极作用。随着初始铜离子浓度的升高,臭葱石的结晶程度更好,形貌更接近双锥状八面体的几何结构;臭葱石中砷铜元素有增加的趋势,而铁元素呈降低的趋势,臭葱石的Fe/As摩尔比逐渐趋近于1;臭葱石的砷浸出浓度呈降低的趋势,其稳定性逐渐增加。当初始铜离子浓度达到20 g/L时,臭葱石中砷、铁、铜含量分别为30.63%、22.86%、1.02%,砷浸出浓度为4.12 m g/L。在有一定浓度的铜离子存在下,为了避免无定形砷酸铁的生成,反应温度需控制在85℃以上,来获得结晶度和稳定性更高的臭葱石;为了降低铜以砷酸铜化合物的形式进入沉淀中造成损失,溶液初始p H控制在0.5~0.9为宜。(2)氟离子在常压臭葱石沉砷过程中对臭葱石的形貌、粒径、组分影响显著,而对臭葱石的稳定性影响较小。随着氟离子浓度的升高,臭葱石的结晶度没有明显变化,但臭葱石颗粒表面附着的微粒更多,平均粒径增大;臭葱石中砷含量有降低趋势、铁含量有增加趋势,砷浸出浓度低且无明显变化,稳定性较高。当氟离子浓度达2.0 g/L时,臭葱石平均粒径为103.88μm,砷、铁含量分别为31.68%、29.22%,砷浸出浓度为0.86 m g/L。(3)氯离子在常压臭葱石沉砷过程中对臭葱石的稳定性有显著影响,但对臭葱石颗粒形貌、粒径、组分的影响较小。随着氯离子浓度升高,臭葱石颗粒表面的附着微粒明显减少,平均粒径小幅增加;臭葱石中砷铁含量有降低趋势;砷浸出浓度呈先升高再降低的趋势。当氯离子浓度达2.0 g/L时,臭葱石平均粒径为93.40μm,砷、铁含量分别为31.10%、25.30%,砷浸出浓度低至0.43 mg/L。
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