煉銻砷堿渣中銻硒分離及動力學研究

1、煉銻砷堿渣中銻硒分離及動力學研究煉銻砷堿渣中銻硒分離及動力學研究王文彬，曾桂生，李慧，鄧孝榮（南昌航空大學環(huán)境與化學工程學院，南昌330063）摘要摘要：用雙氧水作為氧化劑，將難溶性亞硒酸鹽轉化為易溶性的硒酸鹽，實現(xiàn)銻硒分離。結果表明，銻硒分離的動力學遵從不生成固體產(chǎn)物層的未反應核縮芯模型，動力學方程為1301(1)Mkcxtbr????，反應活化能為15.4906kJmol，屬于化學反應控制。關鍵詞關鍵詞：砷堿渣；銻硒分離；浸出動力學

2、；活化能中圖分類號：中圖分類號：TF818；TF843.5文獻標識碼：文獻標識碼：A文章編號：文章編號：10077545（2012）02000000LeachingKiicsSeparationofAntimonySeleniumfromArsenicAlkaliResidueWANGWenbin，ZENGGuisheng，LIhui，DENGXiaorong(SchoolofEnvironmentChemicalEngineering

3、NanchangHangkongUniversityNanchang330063China)Abstract:Separationofantimonyseleniumfromarsenicalkaliresidueswasinvestigated.Insolubleselenitewaschangedintosolubleselenateusinghydrogenperoxideasoxidant.Theresultsshowthati

4、tskiicsisunreactedceshrinkingmodelwhichhasnosolidproductsgenerated.Itskiicsequationis1301(1)Mkcxtbr????.Thereactionactivationenergyis15.4906kJmolitisachemicalreactioncontrolledprocess.Keywds:arsenicalkaliresidue；separati

5、onofantimonyselenium；leachingkiics；activationenergy砷堿渣是火法煉銻加堿除砷過程產(chǎn)生的固體廢物。目前，我國砷堿渣的堆存總量已達到20多萬t，且每年還有0.5萬t左右的增加量。砷堿渣一旦泄露，暴露于環(huán)境中的砷將進入水體和食物鏈，輕則危害人體健康，重則導致死亡[1]。由于沒有有效、經(jīng)濟回收利用砷堿渣的技術，目前的砷堿渣仍然普遍采用堆存的方式。其主要成分存在的形態(tài)為亞銻酸鈉、銻酸鈉、砷酸鈉、亞

6、砷酸鈉、單質銻以及亞硒酸鈉等[23]。砷堿渣經(jīng)水浸出以后，易溶于水的物質進入溶液，而不溶性物質則隨銻渣一起進入沉淀。硒以不溶于水的亞硒酸鹽形態(tài)存在于銻渣中，只有極少部分以溶于水的亞硒酸鹽形態(tài)進入溶液，而硒酸鹽易溶于水。因此如果要使銻硒分離，必須將難溶性亞硒酸鹽轉化為易溶性硒酸鹽。1理論依據(jù)理論依據(jù)1.1硒浸出原理硒浸出原理由于亞硒酸鹽溶于水，而硒酸鹽不溶于水，所以根據(jù)這種性質，可將難溶于水的亞硒酸鹽轉化為易溶于水的硒酸鹽，其半反應如下：

7、2242322SeOHOeSeOOH???????00.05EV??通過硒的形態(tài)轉化，硒進入溶液，而銻以銻酸鈉沉淀形式留在渣中，實現(xiàn)銻與硒的分離。綜合各方面的考慮，最終選擇了使用雙氧水作為氧化劑。雙氧水作為氧化劑的半反應如下：?????OHeOHHO3222VE878.00??1.2浸出硒的動力學原理浸出硒的動力學原理浸出過程包括下列階段：1)經(jīng)過固體表面上的液膜層，液相中的反應物向固相表面擴散傳質；2)反應物經(jīng)過固相產(chǎn)物層或殘留的不被

8、浸出的物料層的擴散傳質；3)在被浸出物表面上的化學反應；4)被溶解物經(jīng)固相產(chǎn)物層由反應表面向外擴散；5)被溶解物經(jīng)過固相表面上的液膜層向溶液內擴散。如果在浸出時沒有固相產(chǎn)物生成，則階段2)和4)就不復存在。但當被浸出的固相反應物分散在惰性物料（如石英巖）中，即使沒有新的固相產(chǎn)物生成，由交互反應所形成的溶解性產(chǎn)物還必須通過惰性物料層擴散，因此過程仍然包括了上述5個階段?；痦椖炕痦椖浚簢腋呒夹g研究發(fā)展計劃項目(2010AA065204

9、)；江西省自然科學基金資助項目(2010GZH0111)DOI：10.3969j.issn.10077545.2012.02.002圖1浸出溫度對硒浸出率的影響浸出溫度對硒浸出率的影響Fig.1Effectoftemperatureonseleniumleachingrate圖2不同溫度時的不同溫度時的1－(1－x)13~t關系曲線關系曲線Fig.2Curveof1－(1－x)13~tatdifferenttemperature圖2表明

10、，1－(1－x)13~t為線性關系，計算出不同溫度下直線的斜率即k，再作對1T曲線，可以看lgk到與1T成線性比例關系，根據(jù)阿倫尼烏斯(Arrhenius)公式[47]，~1T直線的斜率就是反應活化能[8]。lgklgk因此，可以計算出浸出硒的反應活化能E=15.4906kJmol。2.3.2.2雙氧水用量對浸出硒的影響雙氧水用量對浸出硒的影響保持其他條件不變，改變雙氧水的用量分別為15mL、20mL、25mL（當用量為10mL時硒的浸