CN110227229B - 一种脱砷渣复合稳定化药剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱砷渣复合稳定化药剂，包括如下组份：20～50wt％的FeS，10～40wt％的Fe2O3，10～40wt％的FeSO4和20～50wt％的施氏矿物。本发明的复合稳定化药剂与脱砷渣混合后反应即得到稳定化的含砷矿物，毒性浸出浓度非常低，且在强酸碱性和强还原性环境下均能稳定堆存。

Description

一种脱砷渣复合稳定化药剂及其应用
技术领域
本发明属于矿物固砷技术领域，具体涉及一种脱砷渣复合稳定化药剂及其应用。
背景技术
砷是一种剧毒元素，且有高致癌性，广泛伴生于各种有色金属冶炼工艺系统中。近三十年来，随着我国有色金属行业飞速发展，砷污染问题愈发严峻，严重威胁着人们的生命健康。因此，进行砷污染治理研究是一项急迫且有重大意义的课题。
目前固砷技术主要包括包封和矿物固砷两类。包封就是用水泥、玻璃等材料，对含砷物料进行包覆，使其能够稳定堆存。这一方法固废量大、成本高，难以广泛应用。矿物固砷即将砷转化为稳定性高的含砷矿物堆存。固砷材料的选择，应从矿物的环境友好性、制备难易程度、生产成本、使用实施难度、固砷产物的长期稳定性等多方面综合权衡。原生和次生砷矿物，尽管总数多达300余种，但其中能用于固砷的“满意之选”实属难得。在Ca(II)-As(V)-H2O体系中，不同条件下能合成一系列砷酸钙矿物，其稳定性较高；但是，砷酸钙在酸性条件下溶解度较大，且其中的Ca(II)离子可与溶解态CO2反应，生成碳酸钙而重新释放出砷。因此，砷酸钙类矿物并不宜用作固砷矿物。在Fe(III)-As(V)-H2O体系中，改变反应条件能制备出一系列组成、晶型和结晶度各异的砷酸铁沉淀。臭葱石具有较强的稳定性，在以往的研究中砷的浸出浓度最低达0.5mg/L，但这仅限于弱酸性(pH值2～6)和氧化条件下，而在强酸性或碱性区域、或在还原性条件下，其浸出稳定性较差。
因此，进一步研究制备将砷转化为对酸碱性和强还原性环境稳定性高的含砷矿物的稳定化固砷药剂是十分有必要的。
发明内容
为了解决现有技术中矿物固砷后的含砷矿物在强酸性或碱性区域或在还原性条件下，其浸出稳定性较差的技术问题，本发明的目的在于提供一种脱砷渣复合稳定化药剂及其应用，通过本发明的复合稳定化药剂各组份之间的协调作用对脱砷渣进行稳定化处理后，毒性浸出浓度非常低，且在强酸碱性和强还原性环境下均能稳定堆存。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种脱砷渣复合稳定化药剂，包括如下组份：
Figure BDA0002141908190000021
优选的，所述脱砷渣复合稳定化药剂，包括如下组份：
Figure BDA0002141908190000022
本发明还提供了上述脱砷渣复合稳定化药剂的应用，将其与脱砷渣混合后反应即得到稳定化的含砷矿物。
优选的，所述脱砷渣为砷碱渣浸出回收碱后处理高砷废水产生的渣，脱砷渣中砷的浸出浓度为10-500mg/L。
优选的，所述脱砷渣复合稳定化药剂中的铁与脱砷渣中的砷的铁砷摩尔比至少为2：1。
进一步优选的，所述脱砷渣复合稳定化药剂中的铁与脱砷渣中的砷的铁砷摩尔比为2.5～3：1。
优选的，所述脱砷渣复合稳定化药剂的加入量为脱砷渣量的5～9wt％。
优选的，所述脱砷渣复合稳定化药剂与脱砷渣混合后反应时间为96～168h。
本发明提供的复合稳定化药剂在酸性和碱性条件下均可以提供相应铁系物质参与反应，与含砷阴离子发生沉淀絮凝作用，形成砷酸铁系的化合物；同时含砷阳离子及部分阴离子与硫系和铁系药剂发生复分解、置换作用最终生成砷黄铁矿类物质，通过各组份之间的协同作用关系，使砷形成初步稳定状态。进一步地，吸附性材料具有稳定的孔道结构，含砷污染物一旦进入孔道结构就无法再逃脱出来，整个体系的长期电化学腐蚀作用和微生物作用也会使结构不断稳定和增长，在污染物外逐渐形成一个保护膜隔绝外源干扰。药剂的投加会使体系长期保持在还原作用下，而稳定化处理后的脱砷渣也需要安全填埋处置，有利于整个体系的长期稳定效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、从固砷稳定性方面：相比氧化生成砷酸钙技术，长期稳定性效果更佳，在后续填埋处置中，由于将保持数十年的还原氛围，因此使用还原技术更能抑制微生物作用，保证长期效果。
2、从固砷效果方面：处理前，脱砷渣中砷的浸出浓度为10-500mg/L，经本发明的复合稳定化药剂固化稳定后，砷浸出浓度可低至0.13mg/L，实现砷渣1-3个数量级的稳定化，得以安全处置。
3、从药剂用量和成本方面：药剂用量一般不超过10％，相比传统技术30％左右的投加比，能够减少体积膨胀，降低填埋入场成本，有效延长填埋场寿命。
4、实施方法简单：仅需将复合药剂直接投加至脱砷渣中进行混拌，养护一定时间即可达到稳定化效果，跟以往技术相比，无需曝气、加氧化剂、加热等步骤。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明的保护范围。本发明实施例所采用的脱砷渣为砷碱渣浸出回收碱后采用石灰-铁盐法处理高砷废水产生的脱砷渣，其含水率约为50wt％，呈橙黄色，烘干后密度约为2.83g/cm3，pH值约为12。通过ICP对脱砷渣的化学成分进行分析，结果如表1所示。渣中主要成分为Ca、As，其含量分别为20.3wt％和21.2wt％，采用《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》中的方法对脱砷渣进行鉴别，结果显示其砷的浸出毒性高达348.67mg/L。经过处理后，需达到《GB 18598–2001危险废物填埋污染控制标准》As≤2.5mg/L方可进填埋场填埋处置。
表1脱砷渣主要化学成分/wt％
元素 As Ca S Na Fe
含量 21.2 20.3 1.5 9.0 1.4
实施例1
本实施例采用的脱砷渣复合稳定化药剂，包括如下组份：
Figure BDA0002141908190000041
使用方法：取pH为12的脱砷渣2kg，添加8wt％的复合稳定化药剂，搅拌15分钟混合均匀，静置、覆膜、养护七天后，使用(GB18598-2001)规定的方法进行浸出毒性分析，其砷浸出浓度为0.13mg/L。
实施例2
本实施例采用的脱砷渣复合稳定化药剂，包括如下组份：
Figure BDA0002141908190000042
使用方法：取已调节pH至4左右的脱砷渣2kg，添加8wt％的复合稳定化药剂，搅拌15分钟混合均匀，静置、覆膜、养护七天后，使用(GB18598-2001)规定的方法进行浸出毒性分析，其砷浸出浓度为0.67mg/L。
对比例1
本实施例采用的脱砷渣复合稳定化药剂，包括如下组份：
FeS 40wt％；
Fe2O3 20wt％；
施氏矿物 40wt％。
使用方法：取pH为12的脱砷渣2kg，添加8wt％的复合稳定化药剂，充分搅拌15分钟，静置、覆膜、养护七天后，使用(GB18598-2001)规定的方法进行浸出毒性分析，其砷浸出浓度为19.44mg/L。
对比例2
本实施例采用的脱砷渣复合稳定化药剂，包括如下组份：
FeS 40wt％；
FeSO4 30wt％；
施氏矿物 30wt％。
使用方法：取已调节pH至4左右的脱砷渣2kg，添加8wt％的复合稳定化药剂，充分搅拌15分钟，静置、覆膜、养护七天后，使用(GB18598-2001)规定的方法进行浸出毒性分析，其砷浸出浓度为24.62mg/L。

Claims (7)

1.一种脱砷渣复合稳定化药剂，其特征在于，由如下组份组成：
30wt%的FeS，20wt%的Fe2O3，20wt%的FeSO4和30wt%的施氏矿物；
或20wt%的FeS，40wt%的Fe2O3，20wt%的FeSO4和20wt%的施氏矿物。
2.权利要求1所述的脱砷渣复合稳定化药剂的应用，其特征在于：将其与脱砷渣混合后反应即得到稳定化的含砷矿物。
3.根据权利要求2所述的脱砷渣复合稳定化药剂的应用，其特征在于：所述脱砷渣为砷碱渣浸出回收碱后处理高砷废水产生的渣，脱砷渣中砷的浸出浓度为10-500mg/L。
4.根据权利要求2所述的脱砷渣复合稳定化药剂的应用，其特征在于：所述脱砷渣复合稳定化药剂中的铁与脱砷渣中的砷的铁砷摩尔比至少为2：1。
5.根据权利要求4所述的脱砷渣复合稳定化药剂的应用，其特征在于：所述脱砷渣复合稳定化药剂中的铁与脱砷渣中的砷的铁砷摩尔比为2.5~3：1。
6.根据权利要求2所述的脱砷渣复合稳定化药剂的应用，其特征在于：所述脱砷渣复合稳定化药剂的加入量为脱砷渣量的5~9wt%。
7.根据权利要求2所述的脱砷渣复合稳定化药剂的应用，其特征在于：所述脱砷渣复合稳定化药剂与脱砷渣混合后反应时间为96~168h。
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