一种含砷废物的处理方法与流程

文档序号:11907813阅读:3008来源:国知局

本发明公开了一种含砷危险废物的处理处置方法,属于为危险废物处理领域,适用于含砷工业废水和废料处理。



背景技术:

砷是有色金属矿石中的主要伴生元素之一,如高砷铜、金精矿中,砷的含量甚至可高达 20~30%。有色金属冶炼过程中往往会产生各种含砷溶液、含砷烟尘和废渣,而这些含砷物料都有剧毒,必须将砷进行无害化处理。

含砷废水比较系统的处理方法有化学沉淀法、物理法以及微生物法。 广泛应用的化学法主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法、硫化物沉淀法等,适用于高浓度含砷废水,但沉淀产生的含砷污泥稳定性较差,具有相当高的溶解度,砷的浸出毒性浓度高、易造成二次污染,不能满足《危险废物鉴别标准 - 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)的标准。

铁盐除砷是含砷废水处理的常用方法,铁盐在偏碱性溶液中会水解生成氢氧化铁胶体,该胶体有巨大的吸附表面,能吸附废水中的砷酸铁并发生共沉淀,但该砷酸铁是一种无定型沉淀物,过滤性能差,溶解度高,不适宜于堆存。

目前较好的处理方式是合成臭葱石型砷酸铁,臭葱石合成条件苛刻,虽然有不是简化的研究,如专利:CN 102674526 B公开了一种从含砷溶液中沉砷稳砷的方法。此方法在含砷溶液中利用亚铁盐作为沉砷剂,在pH 4~6、温度70~95℃、铁砷摩尔比1~1.5、空气流量120~200L/h,反应时间5~7小时条件下,生成的沉淀物为砷酸铁晶体化合物-臭葱石晶体FeAsO4·2H2O,该沉淀物砷的浸出毒性浓度为1~2mg/L,低于《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)的限值。虽然上述方案进行了改良,但是合成臭葱石的工艺仍然繁琐, 需要高度以及很长的反应时间,此外沉淀后的母液仍有较高浓度的砷残留,需要二次沉砷,处理成本较高。事实上在工业应用过程中,如何简化操作工艺,增强工艺的适应范围、降低成本、形成的产物有利于处理处置是目前含砷物料处理中的一大难题。



技术实现要素:

为解决上述提到的问题,本发明提供一种含砷废物的处理方法,本发明的提供的技术方案如下:

一种含砷废物的处理方法,所述的处理方法包括有如下步骤:

第一步:将所述的含砷废物在碱性溶液中溶解后,再加入氧化物使其全部转化为砷酸钠,本步骤中,采用的是碱性氧化浸出,能使得砷的溶出量大大增加,增加氧化物的目的在于,将三价砷氧化成五价砷,以便最后得到稳定的砷酸铁;

第二步:将少量含有晶种纤铁矿(γ-FeOOH)的浆料加入到反应釜中,搅拌,并维持温度为25℃~90℃,由于是作为晶种使用,所以少量即可;

第三步:向反应釜中缓慢加入第一步中生成的砷酸钠溶液,同时加入高浓度的铁盐溶液,控制反应温度,并适当补充碱或酸维持反应中pH为3.5~5.5,其中,添加的铁盐溶液中的铁和砷酸钠溶液中的砷(Fe/As)摩尔比为1.0~2.0;

第四步:第三步反应结束后,继续加入少量高浓度的铁盐溶液和碱液,第二次添加的铁盐溶液中的铁和砷酸钠溶液中的砷(Fe/As)摩尔比为0.1~1.0,反应完全后继续搅拌10~60min,然后过滤分离;

第五步:过滤分离后,对含砷滤渣进行安全处理。或者,对过滤分离后得到滤渣用水洗涤,用水pH为6.0~8.0,洗渣与水泥混合进行固化,固化后安全填埋。

进一步的,第一步中的碱性溶液是浓度为2mol/L~8mol/L氢氧化钠溶液。

进一步的,第一步中的氧化物为双氧水或者氧气,氧气边搅拌边通入即可。

进一步的,所述的含砷废物包括有含砷废渣或者含砷溶液。

进一步的,所述的含砷废渣包括有含砷酸钠、亚砷酸钠、氧化砷、硫化砷或其他砷酸盐的废渣。

进一步的,第三步和第四步中所述的铁盐溶液为质量分数为20%~40%的三氯化铁溶液或者饱和硫酸铁溶液。

进一步的,第二步中,含有晶种纤铁矿的浆料内铁的含量大于10g/L,其中γ-FeOOH添加量为砷摩尔量的0.1倍。

本发明主要利用将本来无定形的砷酸铁沉淀在γ-FeOOH晶种上,促进整体粒子的长大,大大改善了沉淀物的过滤性能,因此,即便常温下也能得到过滤性能良好的沉淀物;其次,第四步中,在砷酸钠和铁盐反应完全之后进一步加入铁盐和碱液有利于γ-FeOOH的生成,而此时生成的γ-FeOOH可以包裹在砷酸铁表面,使得产物中砷更加稳定,可以大大降低砷的浸出毒性,更有利于砷的无害化处理。

本发明的有益效果在于,提供一种简便易行的含砷废物的处理方法,和现有技术相比,采用纤铁矿做成的浆料,处理工艺简单,操作条件简单易于控制,不需要高温,同时处理后的渣量比较少,而且砷比较稳定,不容易再次溶解出来,更有利于无害化处理。

具体实施方式

实施例1:

含砷 5%的含砷电解阳极泥,经2mol/L氢氧化钠碱性氧化浸出,回收有价金属之后,得含砷20g/L的砷酸钠溶液;先将少量通过配位氧化沉淀法制备的晶种-纤铁矿(γ-FeOOH)的浆料加入到反应釜中,浆料中铁浓度为15g/L,晶种中γ-FeOOH的总量为对应处理砷摩尔量的0.1倍,室温下开启搅拌;

再往反应釜中缓慢加入含砷物料浸出的砷酸钠溶液,同时按Fe/As摩尔比为1:1加入20%(质量分数)氯化铁溶液,并补充适当氢氧化钠溶液(4mol/L)或者稀盐酸(3mol/L),维持反应pH为4.0;

当砷酸钠溶液加料结束后,继续加入少量氯化铁溶液和氢氧化钠溶液(4mol/L),保证反应体系总的Fe/As摩尔比为1.3,反应完全后继续维持搅拌20min,然后过滤分离,反应母液的砷含量低于0.5ppm;

所得滤渣用清水洗涤,pH维持在6.0~8.0,洗水送配碱液使用,洗渣与水泥混合1:1(干重质量比)进行固化,浸出毒性测试As为2.0ppm,固化后可满足安全填埋场的填埋标准。

实施例2:

原料为含量为95%的三氧化二砷,按三氧化二砷和氢氧化钠理论反应量的1.1倍加入4mol/L的氢氧化钠溶液,待其全部反应后添加稍过量的工业双氧水使其全部转化为砷酸钠溶液,经放热反应溶液温度可达70℃以上。

先将少量通过配位氧化沉淀法制备的晶种-纤铁矿(γ-FeOOH)的浆料加入到反应釜中,晶种γ-FeOOH加入量为对应需处理的砷摩尔量的0.1倍,浆料铁浓度为18 g/L,加热到80℃下开启搅拌;

再往反应釜中缓慢加入砷酸钠溶液,同时按Fe/As摩尔比为1.5加入30%(质量分数)氯化铁溶液,并补充适当氢氧化钠溶液(4mol/L),维持反应pH为4.5;

当砷酸钠溶液加料结束后,继续加入少量氯化铁溶液和氢氧化钠溶液(4mol/L),保证体系最终的Fe/As摩尔比为2.0,反应完全后继续维持搅拌60min,然后过滤分离,反应母液的砷含量低于0.05ppm;

所得滤渣用清水洗涤,pH维持在6.0~8.0,洗水送废水配碱液使用,洗渣与水泥混合1:0.5(干重质量比)进行固化,浸出毒性测试As为1.0ppm,固化后可满足安全填埋场的填埋标准。

实施例3:

原料为含砷5%的有色冶炼废渣,按理论反应量的1.05倍加入8 mol/L的氢氧化钠溶解,待其全部反应后添加稍过量的工业双氧水使其全部转化为砷酸钠溶液,经放热反应溶液温度可达70℃以上。

先将少量通过配位氧化沉淀法制备的晶种-纤铁矿(γ-FeOOH)的浆料加入到反应釜中,晶种加入γ-FeOOH加入量为对应处理砷摩尔量的0.1倍,浆料铁浓度为20 g/L,加热到60℃下开启搅拌;

再往反应釜中缓慢加入砷酸钠溶液,同时按Fe/As摩尔比为1.5加入饱和硫酸铁溶液,并补充适当氢氧化钠溶液(2 mol/L),维持反应pH为4.5;

当砷酸钠溶液加料结束后,继续加入少量氯化铁溶液和氢氧化钠溶液(4mol/L),保证体系最终的Fe/As摩尔比为2.5,反应完全后继续维持搅拌60min,然后过滤分离,反应母液的砷含量低于0.03ppm;

所得滤渣用清水洗涤,pH维持在6.0~8.0,洗水送废水配碱液使用,洗渣与水泥混合1:1(干重质量比)进行固化,浸出毒性测试As为0.5ppm,固化后可满足安全填埋场的填埋标准。

实施例4:

含高砷25g/L的碱性废液,先将少量通过配位氧化沉淀法制备的晶种-纤铁矿(γ-FeOOH)的浆料加入到反应釜中,晶种加入γ-FeOOH加入量为对应处理砷摩尔量的0.1倍,浆料铁浓度为20 g/L,加热到40℃下开启搅拌;

再往反应釜中缓慢加入砷酸溶液,同时按Fe/As摩尔比为2.0加入40%(质量分数)氯化铁溶液,并补充适当氢氧化钠溶液(4mol/L),维持反应pH为5.5;

当砷酸钠溶液加料结束后,继续加入少量氯化铁溶液和氢氧化钠溶液(4mol/L),保证体系最终的Fe/As摩尔比为3.0,反应完全后继续维持搅拌30min,然后过滤分离,反应母液的砷含量低于0.01ppm;

所得滤渣用清水洗涤,pH维持在7.0,洗水送废水处理,洗渣经干燥后浸出毒性测试As为0.5ppm,可满足安全填埋场的填埋标准。

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