[发明专利]一种含砷废渣转化为砷铝石稳定化处理并回收硫磺的方法

说明书

本文公开了一种含砷废渣转化为砷铝石稳定化处理并回收硫磺的方法，本文主要采用水热法，通过引入矿化剂硫酸铝将砷渣快速转化成砷铝石，对转化条件进行优化并评估砷铝石的长期稳定性。本发明通过调整含砷废渣固液比、pH等，然后将含砷废渣进行水热反应，通过控制反应温度、反应压力、反应时间方式。从而实现了砷的固化稳定化。实验结果表明，本发明提供一种砷废渣水热稳定固化处理新方法，砷的稳定化效率可高达80％，同时能够实现硫的资源化，其中硫的回收率也高于90％，纯度超过90％。处理后的砷渣毒性浸出小于2mg/L，小于危险废弃物毒性浸出标准限值(5mg/L)，满足危险废弃物堆存要求，表明了该技术对砷渣的稳定化处理经济有效。

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼技术及环保领域，涉及含砷废渣的固化稳定化处理及硫磺的回收利用领域。

背景技术

有色金属冶炼过程中产生大量的高浓度含砷废液，对于这种高浓度含砷废酸主要是采用沉淀工艺处理，该工艺简单，处理效果好因此被广泛使用。然而过程中产生大量含砷废渣属于剧毒物质，其中包括硫化砷渣(As₂S₃、As₂S₅)、砷酸盐类渣(CaHAsO₄、Ca₃(AsO₄)₂、FeAsO₄)。这些含砷废渣一般是无定型的纳米颗粒，属于剧毒物品，易致癌，易溶于碱金属氢氧化物、碳酸盐，与过氧化物和浓硝酸作用氧化成砷酸而溶解，容易对环境和人体健康造成威胁，而且，这些含砷废渣凝胶有含水率高、颗粒小、难过滤的特点，大大增加了堆存的难度，且在堆放过程中向空气中散发硫化氢气体，其中的砷极易被氧化释放到环境中，造成土壤、水体污染，对人类和环境产生极大的影响。如果砷废渣不能得到妥善的处理和处置，不仅限制企业酸性废水的硫化处理工艺运行，而且存在极大的安全隐患，非常容易造成二次污染。因此，需要找到一种经济环保的方法对含砷废渣进行后续处理。

铝盐、铁盐在控制砷的迁移方面发挥着重要的作用，因为这些金属在自然环境和水处理过程中普遍存在。近几十年来，人们对铁砷相溶解度的研究越来越多，而砷铝酸盐作为化合物的稳定性，特别是晶态铝砷酸盐相的稳定性一直被忽视，砷铝石是一种类似于臭葱石结构矿物，是一种很好的固砷矿物，有着固砷率高、颗粒大、结构稳定的优点。

目前含砷废渣的处理主要有两类方法，一类是通过稳定化、固化来降低砷渣的环境风险和毒性；另一类是将砷渣中的砷反应生成氧化砷、单质砷或者砷酸盐实现资源化回收利用。资源化处理又可分为火法处理与湿法处理两大类。火法处理主要包括氧化焙烧、还原焙烧及真空焙烧等；湿法主要有硫酸酸浸、硫酸铜置换法、硫酸铁法和碱浸法等。

对于含砷废渣的资源化，方法如下：

刘维等人以砷酸盐为原料，砷酸盐物料与碳质还原剂混合均匀后，置于惰性或还原气氛中，在负压条件下，进行还原焙烧，收集焙烧烟气，即得砷产品(刘维，梁超，焦芬等.一种含砷物料直接还原焙烧制备砷的方法[Z].CN106636678A)。杜冬云等利用氧化脱硫浸出—酸化还原工艺，然后在酸性条件下加入氯化亚锡还原制备单质砷(杜冬云，崔杰，郭莉等.一种从硫化砷渣中回收单质砷的方法[Z].CN103388076B)。马艳荣等将硫化砷渣碱溶后，并通过鼓入氧气将硫离子氧化生成单质，砷酸溶液再进行通入二氧化硫还原成亚砷酸溶液，亚砷酸溶液通过减压蒸馏和冷却结晶制备三氧化二砷(马艳荣.一种用硫化砷废渣制备三氧化二砷的方法[Z].CN102115166A)虽然砷渣废能够实现资源化，但是资源化的产品目前市场较少，且工艺过程复杂、能耗大，因此，硫化砷渣的稳定化固化、安全填埋技术是目前亟需解决且更具现实意义。

砷废渣固化稳定化技术目前应用如下：