1 概述 1
1.1 砷、锑、铟的性质与用途 1
1.1.1 砷的性质与用途 1
1.1.2 锑的性质与用途 3
1.1.3 铟的性质与用途 4
1.2 含砷物料处理现状 5
1.2.1 火法焙烧脱砷 5
1.2.2 湿法浸出脱砷 6
1.2.3 火法—湿法联合工艺 8
1.3 含锑物料处理现状 8
1.3.1 火法提锑 8
1.3.2 湿法提锑 9
1.4 含铟物料处理现状 10
1.4.1 强化酸浸 10
1.4.2 硫酸化焙烧／熟化—水浸 11
1.4.3 预处理—酸浸 11
1.5 研究背景及主要研究内容 12
1.5.1 研究背景 12
1.5.2 主要研究内容 13
2 实验原料及方法 15
2.1 实验原料 15
2.1.1 原料来源及特点 15
2.1.2 化学组成分析 16
2.1.3 物相结构分析 17
2.1.4 砷赋存状态分析 17
2.1.5 扫描电镜及能谱分析 19
2.1.6 原料分析结论及实用性工艺选择 20
2.2 实验试剂与实验设备 21
2.2.1 实验试剂 21
2.2.2 实验仪器 21
2.3 实验过程 22
2.3.1 高砷烟尘碱性浸出实验 22
2.3.2 碱浸液冷却结晶实验 23
2.3.3 三氧化二砷制备实验 23
2.3.4 高砷烟尘碱浸渣硫化钠浸出—空气氧化法制备焦锑酸钠实验 24
2.3.5 硫化钠浸出渣硫酸浸铟实验 25
2.4 分析与检测 25
2.4.1 元素分析 25
2.4.2 浸出率的计算 26
2.4.3 氧化／还原结晶沉淀率的计算 27
2.4.4 样品检测与表征 27
3 湿法处理高砷烟尘的热力学研究 29
3.1 引言 29
3.2 湿法浸出过程热力学研究基础 29
3.2.1 浸出反应的吉布斯自由能变化 29
3.2.2 浸出反应的平衡常数 30
3.2.3 电位-pH值图的应用及绘制 30
3.3 高砷烟尘中砷的浸出 31
3.3.1 砷的行为 32
3.3.2 锑的行为 33
3.3.3 铅和锌的行为 34
3.3.4 铜和铁的行为 38
3.3.5 硫的行为及硫黄的助浸机理 39
3.3.6 热力学数据及计算 42
3.4 浸出渣中锑和铟的回收 43
3.4.1 锑的浸出热力学分析 43
3.4.2 铟的浸出热力学分析 44
4 高砷烟尘选择性浸出脱砷研究 47
4.1 引言 47
4.2 高砷烟尘氢氧化钠浸出工艺研究 47
4.2.1 氢氧化钠浓度对浸出率的影响 47
4.2.2 浸出温度对浸出率的影响 49
4.2.3 浸出时间对浸出率的影响 49
4.2.4 液固比对浸出率的影响 50
4.2.5 搅拌速度对浸出率的影响 51
4.2.6 添加剂的影响 52
4.3 高砷烟尘氢氧化钠-硫黄浸出正交实验研究 54
4.3.1 正交实验设计 54
4.3.2 正交实验结果及讨论 54
4.4 高砷烟尘氢氧化钠-硫黄浸出工艺研究 60
4.4.1 初始氢氧化钠浓度对浸出率的影响 60
4.4.2 硫黄用量对浸出率的影响 62
4.4.3 浸出温度对浸出率的影响 63
4.4.4 液固比对浸出率的影响 65
4.4.5 硫黄粒度对浸出率的影响 66
4.4.6 浸出时间对浸出率的影响 67
4.4.7 综合实验 68
4.5 高砷烟尘氢氧化钠-硫黄浸出过程优化实验研究 69
4.5.1 响应曲面法原理 70
4.5.2 实验设计及数据处理 71
4.5.3 氢氧化钠浓度与硫黄用量的交互影响 75
4.5.4 氢氧化钠浓度与浸出温度的交互影响 77
4.5.5 硫黄用量与浸出温度的交互影响 79
4.5.6 优化区域的确定 81
4.6 高砷烟尘氢氧化钠-硫黄浸出动力学研究 83
4.6.1 浸出动力学理论及研究方法 83
4.6.2 实验方法及步骤 85
4.6.3 浸出动力学曲线 86
4.6.4 表观活化能和控制步骤 89
4.7 高砷烟尘循环浸出实验研究 90
4.7.1 高砷烟尘循环浸出及锡的影响研究 90
4.7.2 循环浸出过程中硫黄的转化行为研究 92
5 碱浸液中砷的回收研究 95
5.1 引言 95
5.2 碱浸液中砷酸钠结晶工艺研究 95
5.2.1 结晶温度对砷结晶效果的影响 96
5.2.2 结晶时间对砷结晶效果的影响 97
5.2.3 搅拌速度对砷结晶效果的影响 97
5.2.4 砷酸钠结晶优化实验 98
5.3 石灰沉淀脱钠—硫酸溶解—亚硫酸还原制备三氧化二砷的研究 99
5.3.1 砷酸钠溶液的制备 99
5.3.2 石灰沉淀脱钠研究 100
5.3.3 砷酸钙渣硫酸溶解研究 105
5.3.4 亚硫酸还原制备三氧化二砷研究 109
5.4 SO2直接还原法制备三氧化二砷的研究 111
5.4.1 砷酸溶液的配制及硫酸钠的脱除 111
5.4.2 初始pH值的影响 112
5.4.3 反应温度的影响 114
5.4.4 溶液中砷浓度的影响 115
5.4.5 反应时间的影响 115
5.4.6 SO2气体流量的影响 116
5.4.7 综合实验 117
5.4.8 粗三氧化二砷的精制及产品表征 118
6 碱浸渣综合回收研究 120
6.1 引言 120
6.2 碱浸渣硫化钠浸出实验研究 121
6.2.1 硫化钠浓度对锑浸出率的影响 122
6.2.2 浸出温度对锑浸出率的影响 123
6.2.3 液固比对浸出率的影响 123
6.2.4 氢氧化钠浓度对浸出率的影响 124
6.2.5 浸出时间对浸出率的影响 125
6.2.6 综合实验 126
6.3 锑浸出液空气氧化研究 127
6.3.1 反应温度对沉锑效果的影响 128
6.3.2 反应时间对沉锑效果的影响 128
6.3.3 空气流量对沉锑效果的影响 129
6.3.4 粗焦锑酸钠的精制及产品表征 130
6.4 碱浸渣硫化钠浸出动力学研究 131
6.4.1 实验方法及步骤 131
6.4.2 浸出动力学曲线 132
6.4.3 表观活化能和控制步骤 136
6.5 硫化钠浸出渣中铟的回收探索 137
6.5.1 正交实验设计 137
6.5.2 正交实验结果及讨论 138
7 研究成果与展望 143
7.1 研究成果 143
7.2 展望 145
参考文献 146