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，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種穩(wěn)定化處理砷堿渣的方法

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

【背景技術】
[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生的除砷浮渣和其還原產生的二次砷堿渣，統(tǒng)稱為砷堿渣(pH> 12 )。這種冶煉工藝所產生的砷堿渣堿度高，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，并且每年的產生量在0.5-1萬噸左右，占全國年產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、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，或結合木糖氧化無色桿菌SY8、砷氧化菌、農桿菌、叢枝菌根真菌等耐砷的菌種，強化植物對砷的吸附?，F(xiàn)有專利報道的砷污染土壤生態(tài)修復技術適用于砷濃度彡500mg/L或mg/kg，土壤中性的情況，因此無法修復高濃度的堿性砷污染水體和土壤。
[0005]淋洗技術是利用檸檬酸等溶液將土壤中的砷淋洗出來。這種技術只適用于沙質土壤，而且由于涉及淋洗設備，成本較高，因此限制了該項技術的使用。現(xiàn)有專利報道的砷污染土壤淋洗技術只對砷濃度較低的案例進行了試驗(< 200 mg/kg)，因此離工程應用還有一定差距。
[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實現(xiàn)砷銻分離，使砷溶出，然后采用化學沉淀法(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準，處理成本高，制約了該類工藝的使用。
[0007]穩(wěn)定化/固定化技術是指通過向砷堿渣中添加化學物質，改變重金屬的形態(tài)或價態(tài)，將污染物轉化為不易溶解、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)危害性的風險，是一種相對經濟有效的治理砷污染土的方法?，F(xiàn)有技術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、石灰、碳酸鎂、氫氧化鈉等堿性物質，硫化鈉、以及蒙脫石等礦物質中的一種或組合為穩(wěn)定藥劑，生成穩(wěn)定的砷酸鹽?；虿捎盟喙袒约案邷夭ＡЩ?。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。


【發(fā)明內容】

[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，調節(jié)PH值5-7，使砷和鐵鹽能夠完全反應，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藥劑，將污染物轉化為不易溶解、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)危害性的風險。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，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準》(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，可以廣泛應用于突發(fā)性砷泄露事件和礦山治理。本發(fā)明能夠對砷堿渣和堿性砷污染渣土，包括含砷廢渣、含砷尾礦、含砷化學物質、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計研究院有限公司, 湖南中南水務環(huán)?？萍加邢薰?br>