ES2384593T3

ES2384593T3 - Polvo de arseniato férrico

Info

Publication number: ES2384593T3
Application number: ES08792799T
Authority: ES
Inventors: Tetsuo Fujita; Takashi Nakamura; Shigeru Suzuki; Kozo Shinoda
Original assignee: Tohoku University NUC; Dowa Metals and Mining Co Ltd
Current assignee: Tohoku University NUC; Dowa Metals and Mining Co Ltd
Priority date: 2007-08-24
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2012-07-09
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP5107637B2; KR20100044229A; US20110027167A1; ATE551297T1; US8075868B2; PL2192089T3; CA2696325C; AU2008292349B2; EP2192089B1; WO2009028636A1; AU2008292349A1; CA2696325A1; JP2009051689A; KR101375033B1; CN101952204A; EP2192089A4; EP2192089A1; CN101952204B

Abstract

Un polvo de arseniato de hierro que tiene una estructura cristalina de sistema rómbico y que tiene constantes reticulares de a >= 0,8950 a 0,8956 nm, b >= 1,0321 a 1,0326 nm y c >= 1,0042 a 1,0050 nm a temperaturas ambiente y presión atmosférica.

Description

Polvo de arseniato ferrico.

Campo tecnico

La presente invenci6n se refiere generalmente a un polvo de arseniato de hierro. Mas especfficamente, la invenci6n se refiere a un polvo de arseniato de hierro producido a partir de una disoluci6n que contiene arsenico de alta pureza y alta concentraci6n, tal como una disoluci6n que contiene arsenico obtenida tratando una sustancia que contiene arsenico que contiene diversos elementos ademas de arsenico, tales como productos intermedios en procedimientos de fundici6n o refinado de metal no ferroso.

Fundamento de la tecnica

Diversos productos intermedios y materiales de partida producidos en procedimientos de fundici6n o refinado de metal no ferroso contienen elementos desfavorables, tales como arsenico, aunque contienen metales valiosos.

Como un metodo convencional para la lixiviaci6n, separaci6n y recuperaci6n de arsenico a partir de productos intermedios que contienen arsenico en procedimientos de fundici6n o refinado, se ha propuesto un metodo para separar arsenico a partir de un producto intermedio que contiene arsenico mediante una reacci6n en humedo para recuperar una disoluci6n que contiene arsenico (vease, por ejemplo, la Publicaci6n de Patente Japonesa num. 61-24329). Tambien se ha propuesto un metodo para eliminar y fijar arsenico, que existe en una disoluci6n de arseniato de hierro, como un compuesto cristalino estable de hierro y arsenico, que no eluye o libera metales (vease, por ejemplo, Patente Japonesa Abierta a Inspecci6n Publica num. 11-277075). Ademas, se ha propuesto un metodo para anadir al menos una de una disoluci6n de hierro (II) y una disoluci6n de hierro (III) a una disoluci6n que contiene arsenico para permitir una reacci6n para formar Escorodita (FeAs04 • 2H20), llevar a cabo una separaci6n s6lido-lfquido para recuperar la Escorodita, que contiene metales no ferrosos que incluyen cobre, anadir agua a la Escorodita obtenida, que contiene los metales no ferrosos que incluyen cobre, llevar a cabo el repulpado para disolver los metales no ferrosos que incluyen cobre, que estan contenidos en la Escorodita, en la disoluci6n, separar los metales no ferrosos que incluyen cobre a partir de la Escorodita (vease, por ejemplo, la Patente Japonesa Abierta a Inspecci6n Publica num. 2000-219920). Ademas, se ha propuesto un metodo para lixiviar arsenico a partir de un conducto de escoria que contiene arsenico con una disoluci6n acida, mezclar la disoluci6n que contiene arsenico lixiviado con una disoluci6n acida acuosa que contiene iones de hierro para precipitar arseniato ferrico amorfo (FeAs04), calentar la disoluci6n mezclada, cristalizar el arseniato ferrico amorfo, filtrar la disoluci6n mezclada, eliminar el arseniato ferrico cristalizado (vease, por ejemplo, Patente Japonesa Abierta a Inspecci6n Publica num. 2005-151123).

La Publicaci6n de Patente Japonesa num. 61-24329 ha propuesto el metodo para recuperar una disoluci6n que contiene arsenico, aunque no propone un metodo para fijar la disoluci6n que contiene arsenico recuperado como una sustancia estable que no eluye metales. Ademas, se desea formar un compuesto de hierro y arsenico que es mas estable y es mas diffcil que eluya metales que los compuestos convencionales de hierro y arsenico producidos por los metodos propuestos en las Patentes Japonesas Abiertas a Inspecci6n Publica nums. 11-277075, 2000219920 y 2005-161123. Particularmente, hay un problema en que tarda mucho tiempo llevar a cabo el metodo propuesto en la Patente Japonesa Abierta a Inspecci6n Publica num. 2005-161123, ya que se cristaliza el arseniato de hierro amorfo despues de precipitarse el arseniato de hierro amorfo.

Descripcion de la invencion

Es, por lo tanto, un objeto de la presente invenci6n eliminar los problemas convencionales mencionados anteriormente y proporcionar un polvo de arseniato de hierro que se produce a partir de una disoluci6n que contiene arsenico y que tiene una concentraci6n muy baja de arsenico eluido o liberado a partir del polvo.

Para conseguir el objeto mencionado anteriormente, los inventores han estudiado de forma diligente y encontrado que la concentraci6n de arsenico eluido o liberado a partir de un polvo de arseniato de hierro es muy baja si el polvo de arseniato de hierro tiene una estructura cristalina de sistema r6mbico y tiene constantes reticulares de a = 0,8950 a 0,8956 nm, b = 1,0321 a 1,0326 nm y c = 1,0042 a 1,0050 nm a temperaturas ambiente y presi6n atmosferica. Asf, los inventores han hecho la presente invenci6n.

Esto es, un polvo de arseniato de hierro segun la presente invenci6n tiene una estructura cristalina de sistema r6mbico y tiene constantes reticulares de a = 0,8950 a 0,8956 nm, b = 1,0321 a 1,0326 nm y c = 1,0042 a 1,0050 nm a temperaturas ambiente y presi6n atmosferica. El polvo de arseniato de hierro es preferiblemente un polvo de dihidrato de arseniato de hierro.

Segun la presente invenci6n, es posible producir un polvo de arseniato de hierro a partir de una disoluci6n que contiene arsenico, siendo la concentraci6n de arsenico eluido o liberado a partir del polvo de arseniato de hierro producido muy baja. En particular, es posible producir un polvo de arseniato de hierro, siendo la concentraci6n de arsenico eluido o liberado a partir del polvo mas baja que 0,3 mg/L, que es un valor de referencia de concentraci6n de arsenico eluido o liberado.

Breve descripcion de los dibujos

La FIG. 1 es un dibujo de procedimiento que muestra de forma esquematica un metodo para producir la realizaci6n preferida de un polvo de arseniato de hierro segun la presente invenci6n.

Mejor Modo para Llevar a Cabo la Invencion

La realizaci6n preferida de un polvo de arseniato de hierro segun la presente invenci6n tiene una estructura cristalina de sistema r6mbico y tiene constantes reticulares de a = 0,8950 a 0,8956 nm, b = 1,0321 a 1,0326 nm y c = 1,0042 a 1,0050 nm a temperaturas ambiente y presi6n atmosferica. El polvo de arseniato de hierro es preferiblemente un polvo de dihidrato de arseniato de hierro.

Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 1, dicho polvo de arseniato de hierro puede producirse mediante un metodo que comprende las etapas de: anadir iones ferrosos a una disoluci6n que contiene arsenico para provocar que la relaci6n molar (Fe/As) de hierro a arsenico en la disoluci6n no sea menor que 1; anadir un agente oxidante a la disoluci6n; calentar la disoluci6n a una temperatura de no menos que 70°C mientras se agita la disoluci6n, para permitir una reacci6n; y despues, llevar a cabo una separaci6n s6lido-lfquido para lavar la parte s6lida obtenida.

Si la concentraci6n de As es baja en la disoluci6n que contiene arsenico, tiende a ser diffcil aumentar el tamano de grano del compuesto de Fe y As durante el crecimiento del compuesto despues de la deposici6n del compuesto. Por lo tanto, la concentraci6n de As es preferiblemente 10 g/L o mayor, y mas preferiblemente 20 g/L o mayor. Ademas, el pH de la disoluci6n que contiene arsenico es preferiblemente 2 o inferior.

Como fuente de iones ferrosos, se usa preferiblemente FeS04 • 7H20 soluble. La relaci6n molar (Fe/As) de hierro a arsenico en la disoluci6n es preferiblemente 1 o mayor, y mas preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 1,5.

Como agente oxidante, puede usarse cualquiera de los agentes oxidantes capaces de oxidar Fe2+, y puede usarse gas de oxfgeno. Aunque puede usarse aire, la realizaci6n de la oxidaci6n del aire es ligeramente menor que la del gas de oxfgeno. Por lo tanto, si se usa aire, la realizaci6n de la oxidaci6n puede mejorarse usando un catalizador, tal como Cu.

Si la temperatura de reacci6n es 50°C o mayor, el compuesto de Fe y As puede depositarse. Para disminuir la concentraci6n de As eluido, la temperatura de reacci6n es preferiblemente 70°C o mayor, y mas preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 80°C a aproximadamente 95°C.

Despues de que se analizara el polvo asf obtenido por difracci6n de rayos X, se encontr6 que el polvo era un polvo de dihidrato de arseniato ferrico (FeAs04 • 2H20).

Ejemplos de un polvo de arseniato de hierro segun la presente invenci6n se describiran debajo en detalle.

Ejemplo 1

Primero, una disoluci6n de arsenico (reactivo producido por Wako Junyaku Kogyo, Co., Ltd.) que tiene una concentraci6n de arsenico (concentraci6n de i6n arsenico quincuavalente) de 500 g/L se diluy6 con agua pura para preparar una disoluci6n de arsenico que tenfa una concentraci6n de arsenico de 10 g/L. Entonces, se diluy6 heptahidrato de sulfato ferroso (FeS04 • 7H20) (reactivo producido por Wako Junyaku Kogyo, Co. Ltd.) con agua pura para preparar una disoluci6n de sulfato ferroso que tenfa una concentraci6n de hierro (concentraci6n de i6n ferroso) de 11,18 g/L.

Despues, la disoluci6n de arsenico y la disoluci6n de sulfato ferroso asf preparada se mezclan para preparar 0,7 L de una disoluci6n mezclada que tiene una relaci6n molar (Fe/As) de 1,5. La disoluci6n mezclada asf preparada se coloc6 en un vaso de precipitados de cristal de 2 L en el que estaban colocados un disco de turbina doble y cuatro placas deflectoras.

Despues, mientras la disoluci6n mezclada se agitaba fuertemente rotando el disco de turbina doble a 800 rpm, la disoluci6n se calent6 para mantener la temperatura de la misma a 95°C, y el gas de oxfgeno que tenfa una pureza de 99% se sopl6 en la disoluci6n a un caudal de 4,0 L/min para permitir a la disoluci6n reaccionar a presi6n atmosferica durante tres horas mientras se mantenfa la temperatura, condiciones de agitaci6n y caudal de gas de oxfgeno. Despues de que la temperatura de una suspensi6n mezclada que contenfa precipitados obtenida mediante la reacci6n se redujo a 70°C, se llev6 a cabo la filtraci6n para recuperar una parte s6lida.

Despues, se anadi6 agua pura a la parte s6lida recuperada (torta humeda) para provocar que la densidad de pulpa fuera 100 g/L, y entonces, se llev6 a cabo el lavado de repulpado durante una hora mientras se agitaba la disoluci6n rotando el disco de turbina doble a 500 rpm usando las cuatro placas deflectoras. Despues, se llev6 a cabo la filtraci6n a 30°C para recuperar una parte s6lida, y despues, la parte s6lida recuperada se sec6 a 60°C durante 18 horas para obtener un polvo.

Se midi6 la difracci6n de rayos X de polvo, el contenido en porcentaje de humedad, el tamano medio de partfcula y el area superficial especffica del polvo asf obtenido. Como resultado, el polvo obtenido tenfa un cristal de arseniato de hierro tipo Escorodita que tenfa una estructura cristalina de sistema r6mbico, y el contenido en porcentaje de humedad fue 12%. El tamano medio de partfcula fue 20,41 fm, y el area superficial especffica fue 0,25 m2/g (metodo de un punto BET).

Ademas, se us6 un aparato de medida de distribuci6n de tamano de partfcula tipo difracci6n por laser (LA-500 producido por Horiba Seisakusho, Co., Ltd.) para medir una distribuci6n de tamano de partfcula para obtener un diametro medio como el tamano medio de partfcula.

En la medida de la difracci6n de rayos X de polvo, se us6 un recipiente de rayos X de relleno usando un blanco de cobre como una fuente de radiaci6n, y se us6 un difract6metro de sistema 6ptico integrado de haz divergente. Ademas, se cambiaron rayos X de difracci6n de una muestra a rayos monocromaticos por medio de un monocromador contador de grafito, y se contaron lfneas caracterfsticas de CuK. Ademas, en la determinaci6n de las constantes reticulares del polvo obtenido (polvo de arseniato de hierro), el ajuste de la resoluci6n del patr6n de difracci6n total

(R. W. Cheary y A. Coelho "A Fundamental Parameters Approach to X-ray Line-Profile Fitting", J. Appl. Cryst. 25, pags. 109-121 (1992)) se llev6 a cabo mediante el metodo Pawley (G. S. Pawley "Unit-Cell Refinement From Powder Diffraction Scans", J. Appl. Cryst. 14, pags. 357-361 (1981)) en vista de las constantes del mecanismo con el ajuste de funci6n del perfil de los picos de difracci6n en base a un metodo de parametro basico. Ademas, la estructura cristalina del arseniato de hierro es un sistema r6mbico que esta indicado por las constantes reticulares a, b y c (unidad: nm). La precisi6n de las constantes reticulares medidas a, b y c es ± 0,0001 nm que es una precisi6n suficiente para evaluar las constantes reticulares del arseniato de hierro.

La concentraci6n de arsenico, que esta eluido a partir del polvo de arseniato de hierro obtenido, en una disoluci6n acuosa, es un factor importante para evaluar la estabilidad del polvo de arseniato de hierro. En la base del Boletfn num. 13 del Ministerio del Medioambiente de Jap6n, la concentraci6n de arsenico eluido se evalu6 mediante el ensayo del contenido de metal eluido para analizar la concentraci6n de arsenico en una disoluci6n obtenida mediante filtraci6n usando un filtro que tiene un tamano de poro de 0,45 fm despues de mezclar el polvo de arseniato de hierro obtenido con agua de pH 6 en una relaci6n de masas de 1:10 y agitando la mezcla durante seis horas mediante un agitador. En esta evaluaci6n de la concentraci6n de arsenico eluido, se evalu6 que la concentraci6n era baja si no era mayor que 0,3 mg/L y que la concentraci6n era alta si era mayor que 0,3 mg/L.

Como resultado, como se muestra en la Tabla 1, en este ejemplo, las constantes reticulares de la estructura cristalina del polvo de arseniato de hierro obtenido fueron a = 0,8951 nm, b = 1,0322 nm y c = 1,0043 nm, y la concentraci6n de arsenico eluido a partir del polvo de arseniato de hierro fue baja.

Tabla 1

Constante
Constante
Constante: Concentraci6n

reticular a: reticular b reticular c de arsenico

(nm)
(nm)
(nm): eluido (mg/L)

Ej. 1: 0,8951 1,0322 1,0043 0,01

Ej. 2: 0,8952 1,0321 1,0047 0,02

Ej. 3: 0,8952 1,0322 1,0047 0,02

Ej. 4: 0,8953 1,0323 1,0048 0,02

Ej. 5: 0,8954 1,0325 1,0048 0,01

Ej. 6: 0,8955 1,0324 1,0049 0,01

Comp. 1: 0,8943 1,0276 1,0061 0,48

Comp. 2: 0,8941 1,0280 1,0059 2,45

Ejemplos 2-4

Los polvos se obtuvieron por el mismo metodo que en el Ejemplo 1, excepto que una disoluci6n mezclada obtenida mezclando una disoluci6n de arsenico que tiene una concentraci6n de arsenico de 20 g/L con una disoluci6n de sulfato ferroso que tiene una concentraci6n de hierro de 22,36 g/L se us6 en el Ejemplo 2, que una disoluci6n mezclada obtenida mezclando una disoluci6n de arsenico que tiene una concentraci6n de arsenico de 30 g/L con una disoluci6n de sulfato ferroso que tiene una concentraci6n de hierro de 33,55 g/L se us6 en el Ejemplo 3, y que una disoluci6n mezclada obtenida mezclando una disoluci6n de arsenico que tiene una concentraci6n de arsenico de 50 g/L con una disoluci6n de sulfato ferroso que tiene una concentraci6n de hierro de 55,91 g/L se us6 en el Ejemplo 4.

Entonces, las constantes reticulares y las caracterfsticas de los polvos asf obtenidos se examinaron por el mismo metodo que en el Ejemplo 1.

Como resultado, como se muestra en la Tabla 1, las constantes reticulares de la estructura cristalina del polvo obtenido (polvo de arseniato de hierro) fueron a = 0,8952 nm, b = 1,0321 nm y c = 1,0047 nm en el Ejemplo 2; a = 0,8952 nm, b = 1,0322 nm y c = 1,0047 nm en el Ejemplo 3; y a = 0,8953 nm, b = 1,0323 nm y c = 1,0048 nm en el Ejemplo

4. En todos los Ejemplos 2-4, la concentraci6n de arsenico eluido a partir del polvo de arseniato de hierro fue baja.

Ejemplo 5

Un polvo obtenido por el mismo metodo que en el Ejemplo 1, excepto en que el tiempo de reacci6n fue siete horas. Entonces, las constantes reticulares y las caracterfsticas del polvo asf obtenido se examinaron por el mismo metodo que en el Ejemplo 1.

Como resultado, como se muestra en la Tabla 1, las constantes reticulares de la estructura cristalina del polvo obtenido (polvo de arseniato de hierro) fueron a = 0,8954 nm, b = 1,0325 nm y c = 1,0048 nm, y la concentraci6n de arsenico eluido a partir del polvo de arseniato de hierro fue baja.

Ejemplo 6

Un polvo obtenido por el mismo metodo que en el Ejemplo 1, excepto en que se prepararon 4 L de la misma disoluci6n mezclada que en el Ejemplo 1 para colocarse en un vaso de precipitados de cristal de 5 L. Entonces, las constantes reticulares y las caracterfsticas del polvo asf obtenido se examinaron por el mismo metodo que en el Ejemplo

1.

Como resultado, como se muestra en la Tabla 1, las constantes reticulares de la estructura cristalina del polvo obtenido (polvo de arseniato de hierro) fueron a = 0,8955 nm, b = 1,0324 nm y c = 1,0049 nm, y la concentraci6n de arsenico eluido a partir del polvo de arseniato de hierro fue baja.

Ejemplo Comparativo 1

Un polvo obtenido por el mismo metodo que en el Ejemplo 1, excepto en que se us6 una disoluci6n de hierro polivalente que tiene una concentraci6n de hierro (concentraci6n de i6n ferrico) de 53,77 g/L en lugar de la disoluci6n de sulfato ferroso en el Ejemplo 1, que un recipiente cerrado se us6 en lugar del vaso de precipitados de cristal, que el gas de oxfgeno se sopl6 en la disoluci6n de manera que la presi6n parcial de 02 fue 0,3 MPa, y que se us6 un autoclave para permitir la reacci6n a 175°C durante cinco horas. Entonces, las constantes reticulares y caracterfsticas del polvo asf obtenido se examinaron por el mismo metodo que en el Ejemplo 1.

Como resultado, como se muestra en la Tabla 1, las constantes reticulares de la estructura cristalina del polvo obtenido (polvo de arseniato de hierro) fueron a = 0,8943 nm, b = 1,0276 nm y c = 1,0061 nm, y la concentraci6n de arsenico eluido a partir del polvo de arseniato de hierro fue alta.

Ejemplo Comparativo 2

Un polvo obtenido por el mismo metodo que en el Ejemplo 1, excepto en que se us6 una disoluci6n de arsenico que tiene una concentraci6n de arsenico (concentraci6n de i6n de arsenico trivalente) de 47,97 g/L en lugar de la disoluci6n de arsenico en el Ejemplo 1, que se us6 una disoluci6n de hierro polivalente que tiene una concentraci6n de hierro (concentraci6n de i6n ferrico) de 53,77 g/L en lugar de la disoluci6n de sulfato ferroso en el Ejemplo 1, que se us6 un recipiente cerrado en lugar del vaso de precipitados de cristal, que el gas de oxfgeno se sopl6 en la disoluci6n de manera que la presi6n parcial de 02 fue 0,3 MPa, y que se us6 un autoclave para permitir la reacci6n a 175°C durante cinco horas. Entonces, las constantes reticulares y caracterfsticas del polvo asf obtenido se examinaron por el mismo metodo que en el Ejemplo 1.

Como resultado, como se muestra en la Tabla 1, las constantes reticulares de la estructura cristalina del polvo obtenido (polvo de arseniato de hierro) fueron a = 0,8941 nm, b = 1,0280 nm y c = 1,0059 nm, y la concentraci6n de arsenico eluido a partir del polvo de arseniato de hierro fue alta.

Como puede verse a partir de los resultados en estos ejemplos y ejemplos comparativos, se encuentra que, si un polvo de arseniato de hierro tiene una estructura cristalina de sistema r6mbico y tiene constantes reticulares de a = 0,8950 a 0,8956 nm, b = 1,0321 a 1,0326 nm y c = 1,0042 a 1,0050 nm a temperaturas ambiente y presi6n atmosferica como los Ejemplos 1-5, el polvo de arseniato de hierro es adecuado para el almacenaje estable ya que la concentraci6n de arsenico eluido a partir del polvo es baja, mientras que si las constantes reticulares de un polvo de arseniato de hierro estan mas alla de los intervalos descritos arriba como en los Ejemplos Comparativos 1-2, el polvo de arseniato de hierro no es adecuado para el almacenaje estable ya que la concentraci6n de arsenico eluido a partir del polvo es alta.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Un polvo de arseniato de hierro que tiene una estructura cristalina de sistema r6mbico y que tiene constantes reticulares de a = 0,8950 a 0,8956 nm, b = 1,0321 a 1,0326 nm y c = 1,0042 a 1,0050 nm a temperaturas ambiente y presi6n atmosferica.
2.

Un polvo de arseniato de hierro como se describe en la reivindicaci6n 1, en donde dicho polvo de arseniato de hierro es un polvo de dihidrato de arseniato de hierro.