本发明涉及一种以褐铁矿为固态铁源处理有色冶炼污酸中砷的方法，属于重金属污染治理技术领域。
背景技术：
褐铁矿作为一种天然矿石，广泛存在于自然界中，是以针铁矿等铁的氢氧化物为主，包含含水二氧化硅和泥质等的混合体，成分变化较大，常呈块状、土状或葡萄状，黄褐色或深褐色。且结构松散易于冶炼。褐铁矿的主要元素为fe、al、si，且还含有as、s、zn、ti、k等元素，含铁量一般在40~60%左右。褐铁矿的主要物相为fe2o3和feo(oh)·nh2o。褐铁矿作为我国广泛存在的天然铁矿石，其成本低廉，但利用率较低。
针对污酸的处理方法，目前应用较为广泛的是硫化沉淀-中和沉淀工艺，此法虽然工艺简单、处置成本低，但其存在很多不足，在实际应用中产生大量难处理和难堆存的水处理渣，水处理渣堆放在环境中，不仅容易释放有毒元素污染环境，而且处理成本昂贵。
技术实现要素：
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种以褐铁矿为固态铁源处理有色冶炼污酸中砷的方法，本发明利用成本低廉的天然矿石褐铁矿除砷，不仅减少了污酸处理过程中污泥的堆存量，还达到了充分利用自然资源的目的，本发明工艺操作简单，铁离子用量少，能耗低，具有较广阔的市场前景。
一种以褐铁矿为固态铁源处理有色冶炼污酸中砷的方法，具体步骤如下：
（1）将褐铁矿球磨至粒度不大于38μm得到褐铁矿渣粉；
（2）将h2o2加入到污酸中混合均匀，再加入步骤（1）褐铁矿渣粉混合均匀并在室温下搅拌预溶解处理反应2~6h得到固液混合物；
（3）调节步骤（2）固液混合物的ph值为1.5~4.0，置于常压、温度为85~95℃条件下脱砷反应12~24h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理。
进一步地，所述步骤（1）球磨转速为760~910r/min，研磨时间为8~11min；
所述步骤（2）h2o2与污酸中砷的摩尔比为(1.1~1.3):1。
所述步骤（2）污酸的含砷量为4600.0~10350.0mg/l，褐铁矿渣粉与污酸的固液比g:ml为(1.8~2.2):1。
所述步骤（2）搅拌速度为180~200r/min。
本发明中通过合成臭葱石的方式来出去污酸中的砷，晶体成核的方式有两种：均相成核和异相成核；均相成核即在fe(iii)-as(v)-h2o系统中直接生成砷酸铁沉淀，进而转化为臭葱石；异相成核是需要添加晶种，为生成臭葱石做准备，再通过无定形的砷酸铁进一步转化生成臭葱石；本发明中预溶解过程即为在体系中添加“晶种”的过程，通过预溶解释放fe3+，为臭葱石的合成提供基础；现有技术中采用液态铁源生产臭葱石的方法都是均相成核，异相成核能有效消除在反应壁上的臭葱石沉积，并产生自由沉降，以此获得生长良好的臭葱石颗粒；由此异相成核产生的臭葱石颗粒晶型会优于均相成核合成臭葱石的晶型。
本发明的有益效果是：
（1）本发明利用低成本的天然褐铁矿除砷，可减少污酸处理过程中污泥的堆存量，起到治理环境污染的效果；
（2）本发明以褐铁矿作为固态铁源除砷，铁用量低于液态铁源用量；
（3）本发明褐铁矿作为铁源除砷，反应过程为边溶解边反应，明显提高反应效率，同时避免铁离子过饱和的问题，反应后所得晶体晶型更稳定；
（4）本发明采用褐铁矿处理污酸，工艺操作简单、生产成本低，具有较广阔的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例褐铁矿成分如表1所示，污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表2所示；
表1褐铁矿成分
一种以褐铁矿为固态铁源处理有色冶炼污酸中砷的方法，具体步骤如下：
（1）将褐铁矿球磨11min至粒度不大于38μm得到褐铁矿渣粉；其中球磨转速为760r/min；
（2）将h2o2加入到污酸中混合均匀，再加入步骤（1）褐铁矿渣粉混合均匀并在室温下搅拌预溶解处理反应6h得到固液混合物；其中h2o2与污酸中砷的摩尔比为1.3:1，污酸的含砷量为4600.0mg/l，褐铁矿渣粉与污酸的固液比g:ml为1.8:1，搅拌速度为180r/min；
（3）调节步骤（2）固液混合物的ph值为1.5，置于常压、温度为90℃条件下脱砷反应12h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的u.s.epa《method1311-toxicitycharacterisiticleachingprocedure》方法进行，毒性测试结果见表3，
表3含砷固态物的毒性浸出结果
本实施例滤液中砷含量为87.4mg/l，砷的去除率为98.1%；
本实施例中铁的浓度保持在300mg/l左右，同等条件下如使用液体铁源，铁离子浓度为450mg/l以上，故使用固态铁源褐铁矿除砷可降低铁离子使用量。
实施例2：本实施例褐铁矿成分如表5所示，污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表6所示；
表5褐铁矿成分
一种以褐铁矿为固态铁源处理有色冶炼污酸中砷的方法，具体步骤如下：
（1）将褐铁矿球磨8min至粒度不大于38μm得到褐铁矿渣粉；其中球磨转速为910r/min；
（2）将h2o2加入到污酸中混合均匀，再加入步骤（1）褐铁矿渣粉混合均匀并在室温下搅拌预溶解处理反应2h得到固液混合物；其中h2o2与污酸中砷的摩尔比为1.1:1，污酸的含砷量为6200mg/l，褐铁矿渣粉与污酸的固液比g:ml为2.2:1，搅拌速度为200r/min；
（3）调节步骤（2）固液混合物的ph值为2.5，置于常压、温度为85℃条件下脱砷反应24h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的u.s.epa《method1311-toxicitycharacterisiticleachingprocedure》方法进行，毒性测试结果见表7，
表7含砷固态物的毒性浸出结果
本实施例滤液中砷含量为49.6mg/l，砷的去除率为99.2%；
本实施例中铁的浓度保持在400mg/l左右，同等条件下如使用液体铁源，铁离子浓度为500mg/l以上，故使用固态铁源褐铁矿除砷可降低铁离子使用量。
实施例3：本实施例褐铁矿成分如表9所示，污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表10所示；
表9褐铁矿成分
一种以褐铁矿为固态铁源处理有色冶炼污酸中砷的方法，具体步骤如下：
（1）将褐铁矿球磨9min至粒度不大于38μm得到褐铁矿渣粉；其中球磨转速为850r/min；
（2）将h2o2加入到污酸中混合均匀，再加入步骤（1）褐铁矿渣粉混合均匀并在室温下搅拌预溶解处理反应2h得到固液混合物；其中h2o2与污酸中砷的摩尔比为1.2:1，污酸的含砷量为10350.0mg/l，褐铁矿渣粉与污酸的固液比g:ml为2.0:1，搅拌速度为190r/min；
（3）调节步骤（2）固液混合物的ph值为4.0，置于常压、温度为95℃条件下脱砷反应18h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物堆存处理，滤液进行深度除砷处理；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的u.s.epa《method1311-toxicitycharacterisiticleachingprocedure》方法进行，毒性测试结果见表11，
表11含砷固态物的毒性浸出结果
本实施例滤液中砷含量为248.4mg/l，砷的去除率为97.6%；
本实施例中铁的浓度保持在500mg/l左右，同等条件下如使用液体铁源，铁离子浓度会达到700mg/l以上，故使用固态铁源褐铁矿除砷可降低铁离子使用量；实施例中通过合成臭葱石的方式来出去污酸中的砷，晶体成核的方式有两种：均相成核和异相成核；所谓均相成核即在fe(iii)-as(v)-h2o系统中直接生成砷酸铁沉淀，进而转化为臭葱石；异相成核是需要添加晶种，为生成臭葱石做准备，再通过无定形的砷酸铁进一步转化生成臭葱石；本实施例中预溶解过程即为在体系中添加“晶种”的过程，通过预溶解释放fe3+，为臭葱石的合成提供基础；现有技术中采用液态铁源生产臭葱石的方法都是均相成核，异相成核能有效消除在反应壁上的臭葱石沉积，并产生自由沉降，以此获得生长良好的臭葱石颗粒；由此异相成核产生的臭葱石颗粒晶型会优于均相成核合成臭葱石的晶型。