[發明專利]一種工業含砷廢水的無害化固砷方法

在審

• 申請號: 201910021452.0
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109761390A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 李存兄;魏昶;張鵬;樊剛;鄧志敢;李興彬
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種工業含砷廢水的無害化固砷方法，屬于砷污染治理領域。本發明所述方法為：對工業含砷廢水進行預中和處理；往預中和后液中加入鐵鹽和氧化劑將砷固化為砷酸鐵沉砷渣，并用中和劑控制過程pH；在高溫水溶液中將砷酸鐵沉砷渣高溫礦物化轉化為臭蔥石穩定渣。采用本發明提供的方法處理后可實現工業含砷廢水達標排放，同時將砷固化為性質穩定的臭蔥石穩定渣，工藝流程簡單、除砷及固砷效率高。

技術領域

本發明涉及一種工業含砷廢水的無害化固砷方法，屬于砷污染治理領域。

背景技術

砷的毒性極強，具有生物積累性和致癌性。砷在自然界中存在形態復雜，多以硫化物的形式伴生于銅、金、錫、鎳、鈷等有色金屬礦產資源中。據統計，我國每年有高達10萬噸的砷隨礦石進入有色金屬冶煉系統，富集于渣塵中，造成嚴重的安全與環境隱患。

由于含砷廢渣產量大、砷產品利用范圍窄、含砷化合物毒性大，因而將高含砷物料中的砷穩定固化后于專門渣場堆存是目前治理有色冶金“砷害”的主要途徑。目前，冶金工業中常用的固砷方法主要包括硫化固砷、鈣鹽固砷和鐵鹽固砷。

硫化沉淀固砷法沉砷效果好，含砷廢水中的砷可以降低至較低水平(0.05mg/L)，但在硫化沉淀過程若體系有氫離子存在，會產生毒性硫化氫氣體。同時，硫化砷渣在堆存過程中會發生氧化溶解，使砷復溶，造成土壤和地下水砷污染。鈣鹽沉砷法一般用于處理酸度大、砷濃度較高的廢水，在含砷廢水中加入石灰，砷轉變為難溶的砷酸鈣鈣沉淀。此方法簡單經濟，在工業上應用較為廣泛。但砷酸鈣沉砷渣砷含量低，渣量大，其穩定性易受環境影響，所以目前應用較為廣泛的酸性含砷廢水處理方法是石灰中和-鐵鹽沉砷聯合工藝，利用Fe³⁺和As⁵⁺共沉淀生成以非晶態砷酸鐵為基礎的含砷沉淀物，除砷溶液達到排放標準，然而，非晶態砷酸鐵性質不穩定，易產生二次污染，從而以此形態存在的砷不適合于堆存。然而通過嚴格控制鐵鹽沉砷條件獲得的臭蔥石晶體的溶度積僅為非晶型砷酸鐵的1/1000，具有性質穩定、含砷量高、浸出毒性小等優點，當前被認為是最理想的固砷化合物。

申請號為201080020992.4的專利公開了一種臭蔥石型砷鐵化合物粒子及制造方法以及含砷固態物的方法，在常壓下，Fe²⁺氧化成Fe³⁺后與As⁵⁺共沉淀形成臭蔥石晶體。此外，國外的Demopoulos，國內熊珊，余自秀等人分別在常壓和水熱條件下合成了臭蔥石晶體，臭蔥石沉砷過程可將含砷廢水中的絕大部分砷穩定固化為臭蔥石，但過程控制要求高，而且隨著沉砷反應的進行，反應體系的酸度越來越高，超出了臭蔥石的生成優勢范圍，沉砷產物中不斷有非晶型砷酸鐵及其水合物，亞穩態鐵物相如鐵礬等含鐵物相生成。而非晶型砷酸鐵及水合物、鐵礬等砷鐵渣均已被列入國家危險廢物行列。采用常壓或水熱臭蔥石沉砷后的溶液中砷含量仍未達到排放標準（≤0.5mg/L），需進一步凈化處理。申請號為201610744278.9，201810065414.0的專利分別公開了非晶型砷酸鐵的穩定固化方法，可將危廢砷酸鐵渣有效溫度固化，但過程產生二次廢水、廢渣需妥善處理，且工藝繁瑣。

發明內容

為了克服背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種工業含砷廢水礦物化固砷方法；首先，對工業含砷廢水進行預中和處理；其次，往預中和后液中加入鐵鹽和氧化劑將砷固化為砷酸鐵沉砷渣，并用中和劑控制過程pH；最后，在140～180℃的高溫水溶液中將砷酸鐵沉砷渣高溫礦物化轉化為臭蔥石穩定渣，具體包括以下步驟：

（1）將工業含砷廢水加入反應槽中，攪拌過程中不斷添加中和劑，直至反應體系的pH為8～10；反應結束后將反應礦漿靜置分層，得到中和后液。

（2）在步驟（1）的中和后液中添加鐵鹽和氧化劑，進行深度除砷，反應過程中不斷添加中和劑保持反應體系的pH為5～8；當反應體系的砷含量小于0.5mg/L后，反應礦漿進行液固分離得到砷酸鐵沉砷渣和可達標排放的沉砷后液。