一種穩(wěn)定化處理砷堿渣的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理砷堿渣的新方法，該方法是對砷堿渣進行初步粉碎，再向砷堿渣中加入穩(wěn)定劑鐵鹽，攪拌均勻；然后加入稀酸溶液，攪拌均勻；最后自然養(yǎng)護。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的高濃度砷堿渣（pH>12）對環(huán)境存在污染或潛在威脅的問題，將砷堿渣的浸出毒性降低到危險廢物填埋場的入場要求。本發(fā)明工藝簡單、原料易得、處置成本低，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種穩(wěn)定化處理砷堿渣的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤重金屬污染修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定化處理砷堿渣的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國銻礦大都含有砷，銻冶煉精煉過程中加純堿除砷時產(chǎn)生的除砷浮渣和其還原產(chǎn)生的二次砷堿渣，統(tǒng)稱為砷堿渣(pH> 12 )。這種冶煉工藝所產(chǎn)生的砷堿渣堿度高，砷的總濃度和浸出毒性都很高，是一類非常難以處置的危險廢物。砷堿渣中砷的平均含量為1%-20%，其主要成份為砷酸鈉、銻酸鈉以及碳酸鈉等。由于砷堿渣中的砷以砷酸鈉形式存在，劇毒且易溶于水，因此不宜露天存放。目前，全國砷堿渣的堆存量已高達20萬多噸，并且每年的產(chǎn)生量在0.5-1萬噸左右，占全國年產(chǎn)量近一半的大中型冶煉廠對砷堿渣采用專用渣庫房進行了妥善堆存，而小型冶煉廠的砷堿渣基本上是露天堆存，危害極大。
[0003]現(xiàn)有的砷污染土壤的處理方法主要包括生態(tài)修復(fù)、淋洗、濕法處理和穩(wěn)定化/固化填埋。但沒有針對砷堿渣的處理方法。
[0004]生態(tài)修復(fù)主要選取蕨類植物蜈蚣草、井欄邊草、斜羽鳳尾蕨、金釵鳳尾蕨、紫軸鳳尾蕨、齒翅井欄邊草等砷富集植物吸收水體或土壤中的砷，或結(jié)合木糖氧化無色桿菌SY8、砷氧化菌、農(nóng)桿菌、叢枝菌根真菌等耐砷的菌種，強化植物對砷的吸附。現(xiàn)有專利報道的砷污染土壤生態(tài)修復(fù)技術(shù)適用于砷濃度彡500mg/L或mg/kg，土壤中性的情況，因此無法修復(fù)高濃度的堿性砷污染水體和土壤。
[0005]淋洗技術(shù)是利用檸檬酸等溶液將土壤中的砷淋洗出來。這種技術(shù)只適用于沙質(zhì)土壤，而且由于涉及淋洗設(shè)備，成本較高，因此限制了該項技術(shù)的使用?，F(xiàn)有專利報道的砷污染土壤淋洗技術(shù)只對砷濃度較低的案例進行了試驗(< 200 mg/kg)，因此離工程應(yīng)用還有一定差距。
[0006]濕法處理是利用砷堿渣中砷酸鈉和亞砷酸鈉能溶于水，而亞銻酸鈉和銻酸鈉不溶于水的性質(zhì)實現(xiàn)砷銻分離，使砷溶出，然后采用化學(xué)沉淀法(包括砷酸鈣沉淀、砷酸鐵沉淀、硫化砷沉淀)或者直接結(jié)晶砷酸鈉與純堿混合鹽的辦法進一步處理浸出液。此類工藝都需要將砷堿渣溶解于大量的水中，直接排放會給環(huán)境帶來巨大污染，需要深度處理才能達到排放標(biāo)準(zhǔn)，處理成本高，制約了該類工藝的使用。
[0007]穩(wěn)定化/固定化技術(shù)是指通過向砷堿渣中添加化學(xué)物質(zhì)，改變重金屬的形態(tài)或價態(tài)，將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性變小的狀態(tài)或形式，實現(xiàn)其無害化或降低其對生態(tài)系統(tǒng)危害性的風(fēng)險，是一種相對經(jīng)濟有效的治理砷污染土的方法?，F(xiàn)有技術(shù)主要針對中性或酸性砷污染土，采用硫酸亞鐵、零價鐵粉和赤泥等含鐵物質(zhì)、石灰、碳酸鎂、氫氧化鈉等堿性物質(zhì)，硫化鈉、以及蒙脫石等礦物質(zhì)中的一種或組合為穩(wěn)定藥劑，生成穩(wěn)定的砷酸鹽。或采用水泥固化，以及高溫玻璃化。但目前還沒有針對高濃度、高堿度的砷堿渣的安全填埋處置的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是安全處理處置砷堿渣，減少處理過程中對外界產(chǎn)生的二次污染，降低處置成本，提供一種穩(wěn)定化處理砷堿渣的方法。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
所述穩(wěn)定化處理砷堿渣的方法包括如下步驟:
(1)將砷堿渣粉碎至粒徑<8cm，然后于攪拌反應(yīng)釜中攪拌；
(2)在攪拌后的砷堿渣中加入鐵鹽穩(wěn)定劑，攪拌10— 60min，得混合物A ;
(3)向混合物A中加入粘土，攪拌10— 60min，得混合物B ;
(4)向混合物B中加入質(zhì)量百分比濃度為10— 50%的稀酸溶液，攪拌10 — 60min，得pH值為5—7的混合物C ；
(5)將混合物C于5— 35°C條件下靜置I一7d ；
步驟(2)中所述鐵鹽穩(wěn)定劑是七水硫酸亞鐵、四水硫酸亞鐵、一水硫酸亞鐵、四水氯化亞鐵、二水氯化亞鐵、六水氯化鐵或九水硝酸鐵中的一種或多種；混合物A中鐵與砷的摩爾比為 1.5—3:1 ；
步驟(3)中所述粘土是粒徑< 2 μ m的土壤；加入的粘土重量為砷堿渣重量的5 — 30% ；所述砷堿渣中砷含量為60000— 100000mg/kg，砷浸出濃度為3000— 5000mg/L，砷堿渣pH > 12。
[0010]優(yōu)選地，步驟(4)所述稀酸溶液是稀硫酸、稀硝酸或稀鹽酸。所述混合物C中的液固比為I—3:10。
[0011]下面結(jié)合原理對本發(fā)明作進一步說明:
本發(fā)明所述的砷堿渣是超高濃度的砷堿渣，其PH值>12，其中砷主要以砷酸鈉形式存在，通過加入稀酸，調(diào)節(jié)PH值5-7，使砷和鐵鹽能夠完全反應(yīng)，通過形成三價鐵的砷酸鹽沉淀(FeAsO4.H2O)或次級難氧化態(tài)礦物，如FeAsO4.2H20 (也稱臭蔥石)而降低砷堿渣的浸出毒性。普遍認為三價鐵和五價砷的化合物是砷存在的最穩(wěn)定形式。
[0012]本發(fā)明通過加入不同的化學(xué)藥劑，將污染物轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力或毒性變小的狀態(tài)或形式，實現(xiàn)其無害化或降低其對生態(tài)系統(tǒng)危害性的風(fēng)險。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
1.本發(fā)明處理后的砷堿渣，浸出毒性低、長期穩(wěn)定性好，滿足《危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18598-2001)的要求，可以直接進入危險廢物填埋場；
2.本發(fā)明的處理工藝簡單、可操作性強，容易實現(xiàn)實際工程應(yīng)用；
3.由于鐵鹽價廉易得，本發(fā)明有效降低了砷堿渣的處置成本。
[0014]總之，本發(fā)明針對超高濃度、高浸出毒性的砷堿渣(濃度:60000-100000 mg/kg ;浸出毒性:3000-5000 mg/L ；pH>12)提供了一種穩(wěn)定化-安全填埋的解決方案，使用了鐵鹽+酸，并輔以粘土的穩(wěn)定化工藝，而不單純是鐵鹽的使用。操作簡單，穩(wěn)定效率高，藥劑成本低廉，能將砷堿渣的浸出毒性降低到危險廢物填埋場的入場要求，可以廣泛應(yīng)用于突發(fā)性砷泄露事件和礦山治理。本發(fā)明能夠?qū)ι閴A渣和堿性砷污染渣土，包括含砷廢渣、含砷尾礦、含砷化學(xué)物質(zhì)、砷污染的土壤及砷污染的沉積物等固體污染物進行砷的穩(wěn)定化，降低砷的生物有效性，減少砷對環(huán)境的污染，保障環(huán)境安全。

【具體實施方式】
[0015]實施例1
取500g的砷堿渣，加入150g七水硫酸亞鐵，即按鐵:砷摩爾比為2:1添加，攪拌lOmin。然后，加入75mL質(zhì)量百分比濃度為50%的稀硫酸，即液固比為1.5:10，攪拌lOmin。最后，在常溫下放置I天再測定砷浸出濃度。檢測結(jié)果表明，砷的浸出濃度從原來的4053mg/L降低到處理后的0.88mg/L，達到危險廢棄物填埋場入場要求。
[0016]實施例2
取500g的砷堿渣，加入144g六水氯化鐵，即按鐵:砷摩爾比為2:1添加，攪拌lOmin。然后加入50g粘土，攪拌lOmin。然后，加入10mL質(zhì)量百分比濃度為30%的稀硫酸，即液固比為2:10，攪拌10!^11。最后，在常溫下放置I天再測定砷浸出濃度。檢測結(jié)果表明，砷的浸出濃度從原來的4053mg/L降低到處理后的0.64mg/L，達到危險廢棄物填埋場入場要求。
[0017]實施例3
取200kg的砷堿渣，加入60kg七水硫酸亞鐵，即按鐵:砷摩爾比為2:1添加，攪拌20min。然后，加入30L質(zhì)量百分比濃度為50%的稀硫酸，即液固比為1.5:10，攪拌20min。最后，在常溫下放置3天再測定砷浸出濃度。檢測結(jié)果表明，砷的浸出濃度從原來的4231mg/L降低到處理后的0.36mg/L，達到危險廢棄物填埋場入場要求。
[0018]實施例4
申請人:所做對比試驗如下:
取500g的砷堿渣，加入36.3g氧化鈣，即按鈣:砷摩爾比為2.4:1添加，攪拌1min0然后,加入75mL水，即液固比為1.5:10,攪拌lOmin。最后,在常溫下放置I天再測定砷浸出濃度。檢測結(jié)果表明，砷的浸出濃度從原來的4053mg/L降低到處理后的1737mg/L，但遠未達到危險廢棄物填埋場入場要求。
[0019]由此可知，本發(fā)明方法(實施例1至3)明顯優(yōu)于實施例4。
【權(quán)利要求】
1.一種穩(wěn)定化處理砷堿渣的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)將砷堿洛粉碎至粒徑<8cm后，加入攪拌反應(yīng)爸中； (2)在攪拌后的砷堿渣中加入鐵鹽穩(wěn)定劑，攪拌10— 60min，得混合物A ; (3)向混合物A中加入粘土，攪拌10— 60min，得混合物B ; (4)向混合物B中加入質(zhì)量百分比濃度為10— 50%的稀酸溶液，攪拌10 — 60min，得pH值為5—7的混合物C ； (5)將混合物C于5— 35°C條件下靜置1 一7d ； 步驟(2)中所述鐵鹽穩(wěn)定劑是七水硫酸亞鐵、四水硫酸亞鐵、一水硫酸亞鐵、四水氯化亞鐵、二水氯化亞鐵、六水氯化鐵或九水硝酸鐵中的一種或多種；混合物A中鐵與砷的摩爾比為 1.5—3:1 ； 步驟(3)中所述粘土是粒徑< 2 μ m的土壤；加入的粘土重量為砷堿渣重量的5 — 30% ； 所述砷堿渣中砷含量為60000— 100000mg/kg，砷浸出濃度為3000— 5000mg/L，砷堿渣pH > 12。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)所述稀酸溶液是稀硫酸、稀硝酸或稀鹽酸。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合物C中的液固比為1一3:10。
【文檔編號】C22B7/04GK104263949SQ201410374883
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】李勇, 杜成瓊, 陳湘斌, 馬秒, 郭沨, 吳霞, 陸曉華, 王玲琳, 王鑫, 黎慧娟 申請人:中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司, 湖南中南水務(wù)環(huán)保科技有限公司