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含砷废渣处理技术

来源: 作者: 发布时间:2011-02-12  

砷常见的污染物之一,对人体毒性比较严重;砷也是累积性中毒的毒物,近年来还发现砷还是致癌物质。环境中的砷污染主要是工业三废造成的,包括含砷金属矿石的开采、焙烧、冶炼、化工、炼焦、火电、造纸、皮革等生产过程中排放的含砷烟尘、废水、废气、废渣造成的污染,其中以冶金、化工排放砷量最高,是对环境污染的主要来源。在冶金工业生产过程中,约有30%左右的砷进入废水、废气中,因此对从废水中除砷形成的含砷废渣的最终处理一直是冶金和环保工作者的重要研究课题。本文对近几来国内外含砷废渣的处理技术进行简单介绍。

一、稳定化技术

稳定化过程是一种利用添加剂改变废物的工程特性(例如渗透性、可压缩性和强度等)的过程,即使废物转变成不可流动的固体的过程[1]。此过程可将有害的污染物变成低溶解性、低毒性和低移动性的物质,以减少废弃物的危害。国内外在处理有毒砷渣和污泥时,大都采用化学方法将其稳定,即通过化学反应生成相对难溶的、自然条件下时较稳定的金属砷酸盐和亚砷酸盐,包括常见的亚砷酸钙、砷酸钙、砷酸铁等[2-3]。因可溶性的砷能够与许多金属离子形成此类化合物,利用这一特性,沉淀法常以钙、铁、镁、铝盐及硫化物等做沉淀剂,再经过滤即可除去液相中的砷。根据这一点,在处理含砷废渣和污泥时要对其进行预处理,用热水或酸碱等溶液将砷浸出,然后对浸出液进行稳定化处理。近几年国内外常用的方法是钙盐和铁盐沉淀法。

(一)钙盐沉淀法

钙盐沉淀法处理成本低、工艺简单,是目前常用的一种稳定化方法。金哲男等人在处理炼锑砷碱渣时就采用了钙盐沉淀法,该实验的反应方程式为:

4Ca2++2AsO43-+2OH-=Ca 3(AsO4)2Ca(OH)2

4CaOH ++2AsO43-=Ca 3(AsO4)2Ca(OH)2

工艺流程为:炼锑砷碱渣的热水浸出──氧化钙沉砷。该试验通过热水浸出,使96%以上的锑进入浸出渣,97%以上的砷进入浸出液中,很好地实现了砷和锑的分离,然后采用石灰乳沉砷法对浸出液沉砷,当钙砷当量比超过1.85、试验温度为85℃时,沉砷率达到95%以上。经过沉砷试验,得到含砷较高的砷钙渣。李明华在含砷废渣的沉砷处置技术研究中对含砷废渣的处理也采用了钙盐沉淀法,处理的结果与金哲男的结果一样。

王蓉颜在处理黑钨精矿制取钨酸铵和氧化钨时产生的大量磷砷渣时也采用钙盐沉淀法。他试验采用的工艺是在碱性条件下压煮磷砷渣,使磷酸渣中的钨酸镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁,氢氧化镁又与溶液中的砷酸钠反应生成砷酸钠,反应方程式如下:

MgWO4+2NaOH=Na2WO4+Mg(OH)2

3Mg(OH)2(S)+2Na3AsO4(aq)=Mg3(AsO4)2(S)+6NaOH(aq)

实验证明此反应须在高碱的条件下进行。在高碱条件下,Mg3(AsO4)2部分反溶成Na3AsO4,而Na3AsO4在碱压煮条件下与精矿中白钨碱分解产物Ca(OH)2发生反应,形成更难溶的砷酸钙和NaCaAsO4等复合盐。这就使污染因子砷在钨渣中固化下来,实现有害磷砷渣向无害钨渣的转化。

Vandacasteel等人成功地处理含砷的粉煤灰。经测试分析认为,其成功之处在于使其在固化产物内形成Ca3(AsO4)2,还发现如果预先对废物进行氧化处理,还能将砷从稳定化的产物中的滤出量减少一个数量级

另外,近几年国外研究出一种新方法——矿物沉淀,这种方法是在pH值为12时,向含砷浸出液中加入H3PO4CaO生成稳定的Ca10(AsxPyO4)6(OH)2沉淀

钙盐沉淀法的不足之处是钙盐的溶解度较大,必须使钙的浓度远过量,砷浓度才能降至较低水平,这就需要消耗大量絮凝剂,也使处理后的残渣量大大增多。

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