[发明专利]一种含砷烟尘的无害化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含砷烟尘的无害化处理方法，属于环境工程与科学领域。 

背景技术

砷及其化合物一般皆有毒性，其毒性臭名昭著，几乎家喻户晓。但是，砷及其化合物在工业上却具有广泛的应用领域和优越的使用功能。作合金添加剂生产铅制弹丸、印刷合金、黄铜（冷凝器用）、蓄电池栅板、耐磨合金、高强结构钢及耐蚀钢等。黄铜中含有一定量的砷可防止脱锌。高纯砷是制取化合物半导体砷化镓、砷化铟等的原料，也是半导体材料锗和硅的掺杂元素。砷的化合物还用于农药、防腐剂、染料和医药制剂等的制造。 

砷在地壳中含量并不大，但是它在自然界中到处都有，主要是以硫化物矿的形式存在。无论何种金属硫化物矿石中都含有一定量砷的硫化物，一般与铜、铅、锌、锡、钨、钼、汞等重金属及金、银贵金属矿伴生或者共生，随金属的精矿进入冶炼厂及化工厂。砷污染存在于有色冶金及化工行业的矿山开采、矿物选矿加工与分离、冶炼提纯及化工深加工等过程中，近年来，环境污染成为社会关注的焦点，特别是重金属及砷污染。砷的治理已经成为制约冶金工业发展的瓶颈。 

冶金或者化工中的含砷烟尘往往还含有其他有价金属，一般采取提取其中的砷后将有价成分返回工艺流程。烟尘中砷的提取处理，一般有以下几种方法。用酸或者水在接近沸腾的温度下浸出，净化后蒸发浓缩制备白砷或者砷酸铜产品（黄干生，全昌荣．湿法提砷新工艺探索[J]．有色金属(冶炼部分)，1994(3)：3～4．唐谟堂，李鹏，何静，等.CR法处理铜转炉烟灰制取砷酸铜[J].中国有色冶金，2009,(6):55~59.）。采用真空或者密闭体系下碳热还原制备初级金属砷（张志伟. 电热竖罐还原蒸馏高砷锡烟尘生产金属砷[J].云锡科技，1997，24 (2):31~35.）。在酸或者水接近沸腾的温度下浸出的溶液中，加入硝石灰等碱性物料将砷中和为砷酸钙等砷盐堆存（柏宏明.砷烟尘脱砷及含砷残渣的无污染处理[J].云南冶金，1999,28(6):25~26,55.）。As₂O₃在水中溶解度不大，以蒸发浓缩的方法制备白砷还有待进一步解决能耗大、成本高的问题。在浸出液中加入消石灰中和溶溶液的砷，形成砷酸钙沉淀渣，砷在渣中主要以FeAsO₄、FeAsO₃、Ca₃(AsO₄)₂、Ca₃(AsO₃)₂等形式存在。由于As的这种形态在水中具有较大的可溶性,仍属于有害渣，会造成砷的二次污染。制备白砷、砷酸铜或者初级金属砷常常因为市场的问题，出现涨库的问题，限制了含砷烟尘的处理。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明涉及一种含砷烟尘的无害化处理方法，能够充分利用五价砷溶解度高的特性，浸出过程中使用的水量比现有的技术要求的低，反应过程的温度低于沸腾温度，也可以实现砷的高浸出率，减少了水的耗量和能源消耗。 

本发明的技术方案是：在水浸出含砷烟尘过程中，加入的稀酸和双氧水实现酸性氧化浸出，在浸出液中加入砷重量0.8～2.5倍的高价铁使砷形成难于溶解的砷酸铁渣进行高价铁盐脱砷，在高价铁盐脱砷的滤液中加入溶液中砷量3～6倍的高价铁并用氨水调节pH至6～9，进行深度吸附脱砷，滤液中砷含量低于0.5mg/L的排放标准，实现含砷烟尘的无害化处理的目的。具体步骤包括如下： 

（1）将水加热至60～90℃，在搅拌的状态下依次向水中加入含砷烟尘、双氧水和稀酸，稀酸控制混合溶液的pH值为1～3，反应0.5～3h后过滤，得到含有价金属的滤饼和含砷酸的溶液；

（2）向含砷酸的溶液中加入高价铁盐和氨水，氨水调节溶液的pH为3～5，然后在温度为40～70℃的条件下搅拌反应0.5～2h，反应结束后过滤，得到的滤饼为可以安全堆放的砷酸铁渣，滤液作进一步处理；

（3）向步骤（2）得到的滤液中继续加入高价铁盐和氨水，氨水调节滤液的pH值为6～9，并在温度20～50℃的条件下反应0.5～2h，过滤后得到的滤饼与步骤（2）的滤饼合并堆放、滤液直接排放（砷含量低于0.5mg/L的排放标准）或返回步骤（1）代替水进行氧化酸浸。

所述含砷烟尘为As₂O₃ > 30 wt%的烟尘。 

所述步骤（1）中含砷烟尘与水的固液比为1:2～8g/ml。 

所述稀酸为浓度10～20wt%的硫酸、盐酸或硝酸。