一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108913915 A(43)申请公布日 2018.11.30

(21)申请号 201810798135.5(22)申请日 2018.07.19

(71)申请人 湖南腾驰环保科技有限公司

地址 423000 湖南省郴州市湘南国际物流

园管委会六楼(72)发明人 陈世民　周再明　

(74)专利代理机构 北京众合诚成知识产权代理

有限公司 11246

代理人 赵娟(51)Int.Cl.

C22B 30/04(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

(54)发明名称

一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺(57)摘要

本发明属于冶金技术和环保领域，涉及氧化砷还原工艺，具体涉及一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺。将三氧化二砷、低熔点物质、还原剂和纯碱混合均匀，放入坩埚中，保温反应，得到低熔点难挥发的砷合金；低熔点难挥发的砷合金经真空回收，得到金属砷和低熔点金属。本工艺依靠低熔点物质捕集砷，形成低熔点高沸点的砷合金，保证砷的还原率。砷的挥发量大大减少，也相应的减少了无组织排放，缓解砷在治理过程中的职业安全压力，保护环境，清洁生产。

CN 108913915 ACN 108913915 A

权　利　要　求　书

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1.一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：(1)将三氧化二砷、低熔点物质、还原剂和纯碱混合均匀，放入坩埚中，保温反应，得到低熔点难挥发的砷合金；

(2)上述低熔点难挥发的砷合金经真空回收，得到金属砷和低熔点金属。2.根据权利要求1所述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述三氧化二砷、低熔点物质、还原剂和纯碱的质量比为(80～120):(80～120):(9～11):(9～11)。

3.根据权利要求1所述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述低熔点物质为含铅、锡或铋的氧化物或者金属。

4.根据权利要求1所述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述还原剂为石焦油粉、焦炭粉、活性炭粉、碳黑粉、石墨粉或木炭粉。

5.根据权利要求1所述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，其特征在于，步骤(1)中所述保温反应的条件为：800～1000℃保温1.5～3h。

6.根据权利要求1所述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述真空回收的条件为：0<真空度≤50Pa，温度600～900℃，蒸20～40min，进行实现砷铅分离，铅、锡和铋返回继续作为砷还原的捕捉剂。

7.根据权利要求1所述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述低熔点金属返回至步骤(1)。

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说　明　书

一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺

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技术领域

[0001]本发明属于冶金技术和环保领域，涉及氧化砷还原工艺，具体涉及一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺。

背景技术

[0002]我国有色冶炼及回收行业，每年10万吨砷金属量产生，许多高砷物料都是堆放或者是做成砷酸钙铁酸钙，抑或是固化后填埋，对环境带来潜在风险，也需要大量的土地资源来支撑，将砷做成低毒性单质砷，在储存时可以大大减少砷占有的库容率，同时也可以作为产品出售。

[0003]传统氧化砷直接还原，由于氧化砷低温易挥发，大量的氧化砷没有还原就直接挥发进入烟尘，不仅严重浪费了能源和设备容量，同时氧化砷的挥发对环保安全也带来极大地安全隐患。

发明内容

[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，该工艺以低熔点物质作为砷的捕集剂，可有效的将砷和低熔点物质协调熔炼成低熔点难挥发的合金，再通过真空密闭分离将单质砷和低熔点金属分离，大大降低三氧化二砷的挥发，提高砷的直收率，也避免在砷挥发中三氧化二砷的挥发溢出，对安全和环保的保障大大提高。[0005]本发明采用以下技术方案：

[0006]一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，该工艺包括以下步骤：[0007](1)将三氧化二砷、低熔点物质、还原剂和纯碱混合均匀，放入坩埚中，保温反应，得到低熔点难挥发的砷合金；[0008](2)上述低熔点难挥发的砷合金经真空回收，得到金属砷和低熔点金属。[0009]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(1)中所述三氧化二砷、低熔点物质、还原剂和纯碱的质量比为(80～120):(80～120):(9～11):(9～11)，优选为100:100:10:10。[0010]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(1)中所述低熔点物质为含铅、锡或铋的氧化物或者金属。[0011]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(1)中所述还原剂为石焦油粉、焦炭粉、活性炭粉、碳黑粉、石墨粉或木炭粉。[0012]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(1)中所述保温反应的条件为：800～1000℃保温1.5～3h。[0013]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(2)中所述真空回收的条件为：0<真空度≤50Pa，温度600～900℃，蒸20～40min，进行实现砷铅分离，铅、锡和铋返回继续作为砷还原的捕捉剂。[0014]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(2)中所述低熔点金属返回至

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步骤(1)。

[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是：将氧化砷和低熔点物质混合熔炼，产生了低熔点高沸点的砷合金，依靠低熔点物质捕集砷，形成低熔点高沸点的砷合金，保证砷的还原率。砷的挥发量大大减少，也相应的减少了无组织排放，缓解砷在治理过程中的职业安全压力，保护环境，清洁生产。附图说明

[0016]图1是本发明所述三氧化二砷还原得到单质砷工艺的流程框图。[0017]图2是本发明实施例1As-Pb二元相图。

具体实施方式

[0018]一种三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，该工艺包括以下步骤：[0019](1)将三氧化二砷、低熔点物质、还原剂和纯碱混合均匀，放入坩埚中，800～1000℃保温反应1.5～3h，得到低熔点难挥发的砷合金；所述三氧化二砷、低熔点物质、还原剂和纯碱的质量比为(80～120):(80～120):(9～11):(9～11)，优选为100:100:10:10；[0020](2)上述低熔点难挥发的砷合金经真空回收，得到金属砷和低熔点金属。[0021]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(1)中所述低熔点物质为含铅、锡或铋的氧化物或者金属。[0022]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(1)中所述还原剂为石焦油粉、焦炭粉、活性炭粉、碳黑粉、石墨粉或木炭粉。[0023]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(2)中所述真空回收的条件为：0<真空度≤50Pa，温度600～900℃，蒸20～40min，进行实现砷铅分离，铅、锡和铋返回继续作为砷还原的捕捉剂。[0024]其中，上述三氧化二砷还原得到单质砷的工艺，步骤(2)中所述低熔点金属返回至步骤(1)。

[0025]三氧化二砷的熔点275℃，白砷石(主含三氧化二砷)的熔点313℃，沸点457.2℃，在直接还原时候很容易在没有被还原单质砷的时候就挥发进入烟尘，而和氧化铅等低熔点金属物质混合后，依靠铅锡铋等低熔点金属物质捕集砷，能够形成砷酸铅等盐而不容易挥发，在还原过程中更加容易还原成低熔点的合金，保证砷的还原率。[0026]单质砷的熔点为817℃(28大气压)，加热到613℃，便可不经液态，直接升华，成为蒸气。与铅锡铋等重金属物质混合熔炼时，能够形成低熔点合金，但沸点很高，而不会挥发，也同样保证了砷还原率。

[0027]下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。[0028]除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。[0029]实施例1

[0030]将三氧化二砷:氧化铅:木炭粉:纯碱质量比＝100:100:10:10混合，放入坩埚中，

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在900℃，保温2h，得到砷铅合金，铅直收率96.3％，砷的直收率92.6％，砷铅合金再真空回收(真空度20Pa，温度800℃，蒸30min)得到金属砷和金属铅，铅返回继续作为砷还原的捕捉剂。

[0031]本实施例铅直收率96.3％，砷的直收率92.6％。比传统的砷直接还原，得到单质砷的直收率高30％。[0032]实施例2

[0033]将三氧化二砷:金属锡:木炭粉:纯碱质量比＝90:90:10:10混合，放入坩埚中，在920℃，保温2h，得到砷锡合金，锡直收率95.7％，砷的直收率93.2％，砷锡合金再真空回收(真空度40Pa，温度700℃，蒸30min)得到金属砷和金属锡，锡返回继续作为砷还原的扑捉剂。

[0034]本实施例锡直收率95.7％，砷的直收率93.2％。比传统的砷直接还原，得到单质砷的直收率高30％。[0035]以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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