煉銻砷堿渣中銻硒分離及動力學(xué)研究

1、煉銻砷堿渣中銻硒分離及動力學(xué)研究煉銻砷堿渣中銻硒分離及動力學(xué)研究王文彬，曾桂生，李慧，鄧孝榮（南昌航空大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)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(zhuǎn)化為易溶性的硒酸鹽，實(shí)現(xiàn)銻硒分離。結(jié)果表明，銻硒分離的動力學(xué)遵從不生成固體產(chǎn)物層的未反應(yīng)核縮芯模型，動力學(xué)方程為1301(1)Mkcxtbr????，反應(yīng)活化能為15.4906kJmol，屬于化學(xué)反應(yīng)控制。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：砷堿渣；銻硒分離；浸出動力學(xué)

2、；活化能中圖分類號：中圖分類號：TF818；TF843.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文獻(xiàn)標(biāo)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(dá)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(jìn)入水體和食物鏈，輕則危害人體健康，重則導(dǎo)致死亡[1]。由于沒有有效、經(jīng)濟(jì)回收利用砷堿渣的技術(shù)，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(zhì)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(zhì)進(jìn)入溶液，而不溶性物質(zhì)則隨銻渣一起進(jìn)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(jìn)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(zhuǎn)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(zhì)，可將難溶于水的亞硒酸鹽轉(zhuǎn)化為易溶于水的硒酸鹽，其半反應(yīng)如下：

7、2242322SeOHOeSeOOH???????00.05EV??通過硒的形態(tài)轉(zhuǎn)化，硒進(jìn)入溶液，而銻以銻酸鈉沉淀形式留在渣中，實(shí)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(yīng)如下：?????OHeOHHO3222VE878.00??1.2浸出硒的動力學(xué)原理浸出硒的動力學(xué)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(yīng)物向固相表面擴(kuò)散傳質(zhì)；2)反應(yīng)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(kuò)散傳質(zhì)；3)在被浸出物表面上的化學(xué)反應(yīng)；4)被溶解物經(jīng)固相產(chǎn)物層由反應(yīng)表面向外擴(kuò)散；5)被溶解物經(jīng)過固相表面上的液膜層向溶液內(nèi)擴(kuò)散。如果在浸出時(shí)沒有固相產(chǎn)物生成，則階段2)和4)就不復(fù)存在。但當(dāng)被浸出的固相反應(yīng)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(yīng)所形成的溶解性產(chǎn)物還必須通過惰性物料層擴(kuò)散，因此過程仍然包括了上述5個(gè)階段?；痦?xiàng)目基金項(xiàng)目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2010AA065204

9、)；江西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)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(shí)的不同溫度時(shí)的1－(1－x)13~t關(guān)系曲線關(guān)系曲線Fig.2Curveof1－(1－x)13~tatdifferenttemperature圖2表明

10、，1－(1－x)13~t為線性關(guān)系，計(jì)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(guān)系，根據(jù)阿倫尼烏斯(Arrhenius)公式[47]，~1T直線的斜率就是反應(yīng)活化能[8]。lgklgk因此，可以計(jì)算出浸出硒的反應(yīng)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(dāng)用量為10mL時(shí)硒的浸