[发明专利]一种硫化砷渣浸出及同步稳定化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及含砷废渣的稳定化处理，具体是一种硫化砷渣浸出及同步稳定化的方法，该方法适用于有色金属冶炼硫化法处理污酸和磷化工行业中磷酸经硫化法除砷后得到的硫化砷废渣。

背景技术

砷广泛伴生于铜、铅、锌、金等有色金属矿物及磷矿物中，在有色金属火法冶炼过程中进入烟气和废渣中。其中烟气中的砷一部分在除尘阶段以三氧化二砷的形式直接回收，剩余的砷随SO₂进入制酸系统，并通过硫化法沉淀处理形成硫化砷废渣。在磷酸化工中，由于磷矿石中含有砷，在热法制取黄磷时单质砷也夹杂其中，导致在最后氧化生产的磷酸中含有亚砷酸，通常在磷酸净化除杂工艺中采用硫化法脱砷，产生硫化砷渣。硫化砷渣在自然环境中会被进一步氧化，将砷释放到环境水体或土壤中造成环境污染，因此，对硫化砷渣的无害化是当前亟待解决的问题。

目前，硫化砷渣的处理方式主要固化堆存、火法处理和湿法处理等，固化堆存法主要是用水泥与砷渣掺和，形成固化体堆存。但固化的硫化砷浸出毒性通常难以达到存放要求，同时需要消耗大量水泥，增容量大，目前无法有效处理硫化砷渣。火法处理是将硫化砷渣投入回转窑，使砷在高温下以三氧化二砷形式挥发进入烟气，冷却后通过收尘系统回收，该工艺成熟稳定，但存在烟气收尘不彻底，造成含砷气体和烟尘污染的问题，同时回收的三氧化二砷市场需求小，存放风险高等问题。相对于火法处理，湿法处理具有无废气排放的优点，目前主要的方法有硫酸铜法、硫酸高铁法、氧压浸出法，其共同点都是先将硫化砷渣中的砷转入液相，然后再以白砷的形式回收，或者转化为稳定的含砷物质堆存。回收砷的工艺存在因为流程复杂、成本高、砷产品市场需求小的缺陷；而将硫化砷转化为稳定的含砷物质堆存，则需要找到稳定的砷存在形式。研究表明，结晶型砷酸铁(臭葱石，FeAsO₄·2H₂O)具有溶解度小、稳定性好体积小等优点，其具有规则的晶体结构，易于固液分离，是国际公认的最佳砷稳定化物质。但目前臭葱石合成过程主要是在高压釜中进行，反应温度在100℃以上，对设备的要求高，操作难度大。而在100℃以下的条件下进行的研究表明，向反应体系中通入纯氧，能够有效氧化硫化砷并生成臭葱石，但成本过高。而利用微生物氧化技术合成臭葱石具有操作简单、反应条件温和、成本低等优点，研究表明，微生物细胞表面结构能够吸附高浓度的铁和砷，为砷酸铁晶体的形成提供了有利的微环境，从而降低了溶液中晶体形成所需要的铁和砷的过饱和度，促进晶体的生成。专利CN104609573A公开了利用嗜酸铁氧化微生物处理含砷废水，生成臭葱石的方法，该方法在低于55℃的温度条件下，向含砷废水中加入亚铁盐，在pH1.2～3.0的范围内进行反应，反应时间为5～10天。虽然该方法最终能够合成臭葱石晶体，但反应周期太长，且未涉及硫化砷渣的氧化浸出过程，其中所采用的微生物菌种为常温或中温微生物，无法在高温下发挥作用，因此延长了臭葱石合成的时间。

因此，开发一种可以在常压下，较高温度条件下能同时完成硫酸砷渣的浸出而且生成臭葱石的方法，将有助于硫化砷渣的稳定化无害化处置，降低砷污染对环境造成的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种硫化砷渣浸出及同步稳定化的方法，是在常压下氧化浸出硫酸砷渣，并同时将砷转化为臭葱石的砷稳定化方法，浸出剂为酸性条件下微生物氧化亚铁生成的三价铁，本发明操作简单，成本低廉，生成的臭葱石符合固体废物鉴别标准—浸出毒性鉴别(GB5085.3-2007)的要求，可以用于安全堆存。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种硫化砷渣浸出及同步稳定化的方法，在酸性条件下，以硫化砷渣制备矿浆，加入硫酸亚铁、嗜热铁氧化微生物菌种和微生物培养基盐，通入空气并搅拌，在温度70℃～95℃，pH值0～2.0范围内，氧化浸出硫化砷渣，并同步生成臭葱石晶体，达到固砷的目的。所述硫化砷渣为有色冶炼烟气制酸硫化法除杂时产生的硫化砷渣或者磷化工中硫化法净化磷酸时产生的硫化砷渣，具体操作步骤如下：