炼锑砷碱渣中锑硒分离及动力学研究

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1、DOI：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.02.002炼锑砷碱渣中锑硒分离及动力学研究王文彬，曾桂生，李慧，邓孝荣（南昌航空大学环境与化学工程学院，南昌330063）摘要：用双氧水作为氧化剂，将难溶性亚硒酸盐转化为易溶性的硒酸盐，实现锑硒分离。结果表明，锑硒分离的动力学遵从不生成固体产物层的未反应核缩芯模型，动力学方程为，反应活化能为-15.4906kJ/mol，属于化学反应控制。关键词：砷碱渣；锑硒分离；浸出动力学；活化能中图分类号：TF818；TF843.5文献标识码：A文章编号：1007-7545（2012）02-0000-00Leaching

2、KineticsandSeparationofAntimonyandSeleniumfromArsenicAlkaliResidueWANGWen-bin，ZENGGui-sheng，LIhui，DENGXiao-rong(SchoolofEnvironmentandChemicalEngineering,NanchangHangkongUniversity,Nanchang330063,China)Abstract:Separationofantimonyandseleniumfromarsenicalkaliresidueswasinvestigated.Insolubl

3、eselenitewaschangedintosolubleselenateusinghydrogenperoxideasoxidant.Theresultsshowthatitskineticsisunreacted-coreshrinkingmodelwhichhasnosolidproductsgenerated.Itskineticsequationis.Thereactionactivationenergyis-15.4906kJ/mol,anditisachemicalreaction-controlledprocess.Keywords:arsenicalkal

4、iresidue；separationofantimonyandselenium；leachingkinetics；activationenergy砷碱渣是火法炼锑加碱除砷过程产生的固体废物。目前，我国砷碱渣的堆存总量已达到20多万t，且每年还有0.5万t左右的增加量。砷碱渣一旦泄露，暴露于环境中的砷将进入水体和食物链，轻则危害人体健康，重则导致死亡[1]。由于没有有效、经济回收利用砷碱渣的技术，目前的砷碱渣仍然普遍采用堆存的方式。其主要成分存在的形态为亚锑酸钠、锑酸钠、砷酸钠、亚砷酸钠、单质锑以及亚硒酸钠等[2-3]。砷碱渣经水浸出以后，易溶于水的物质进入溶液，而不溶性物质

5、则随锑渣一起进入沉淀。硒以不溶于水的亚硒酸盐形态存在于锑渣中，只有极少部分以溶于水的亚硒酸盐形态进入溶液，而硒酸盐易溶于水。因此如果要使锑硒分离，必须将难溶性亚硒酸盐转化为易溶性硒酸盐。1理论依据1.1硒浸出原理由于亚硒酸盐溶于水，而硒酸盐不溶于水，所以根据这种性质，可将难溶于水的亚硒酸盐转化为易溶于水的硒酸盐，其半反应如下：通过硒的形态转化，硒进入溶液，而锑以锑酸钠沉淀形式留在渣中，实现锑与硒的分离。综合各方面的考虑，最终选择了使用双氧水作为氧化剂。双氧水作为氧化剂的半反应如下：1.2浸出硒的动力学原理浸出过程包括下列阶段：1)经过固体表面上的液膜层，液相中的反应物向固相表

6、面扩散传质；2)反应物经过固相产物层或残留的不被浸出的物料层的扩散传质；3)在被浸出物表面上的化学反应；4)被溶解物经固相产物层由反应表面向外扩散；5)被溶解物经过固相表面上的液膜层向溶液内扩散。如果在浸出时没有固相产物生成，则阶段2)和4)就不复存在。但当被浸出的固相反应物分散在惰性物料（如石英岩）中，即使没有新的固相产物生成，由交互反应所形成的溶解性产物还必须通过惰性物料层扩散，因此过程仍然包括了上述5个阶段。基金项目：国家高技术研究发展计划项目(2010AA065204)；江西省自然科学基金资助项目(2010GZH0111)作者简介：王文彬（1987-），男，江西抚州人

7、，大学.浸出过程可分为内扩散控制、化学反应控制、外扩散控制等。如果各阶段的阻力可以相对比较时，则存在着混合控制。其浸出过程动力学方程为[4-7]：（1）式中：ρ为固体反应物的密度，r0为固体颗粒初始反应半径，b为固体反应物计量系数，M为固体反应物的摩尔系数，k0为反应速率常数，c为液体反应物质量分数。对于固定体系，当流体反应物质量分数c近似不变时，式（1）可化简为式（2）：（2）2试验部分2.1原料试验原料包括砷碱渣以及双氧水等，其中砷碱渣来自锡矿山闪星锑业有限责任公司，双氧水为30%的试剂。2.2试验