CN111118301B - 一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法 - Google Patents

一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法 Download PDF

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Abstract

一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，是将碱渣加水打浆水浸后通过入CO2气体使浆液中的NaOH转变成Na2CO3，将分离后含Na2CO3的砷碱水浸出液蒸发浓缩后进行降温冷冻析晶，分离出的湿晶体溶解后再次降温冷冻重结晶，得纯碱，而分离出的含砷母液经浓缩、二次冷冻析晶处理后，以Na2S饱和水溶液进行沉砷，并以H2SO4维持pH值为1～2，沉砷混合液分离出的滤渣配入煤粉后氧化焚烧得As2O3，滤液则用石灰转化处理。本方法利用冷冻析晶将碱渣水浸液中的砷和碱分开，通过冷冻重结晶得到Na2CO3·10H2O，并用Na2S沉砷，从而使砷渣资源能较好地被回收利用。

Description

一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的 方法
技术领域
本发明涉及无机化工、有色冶炼和环保技术，具体涉及一种利用冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱，以对砷渣资源回收处理的方法。
背景技术
在有色金属锑行业，在对粗锑脱砷精炼时，常产出含锑较高的砷碱渣，该碱渣典型成份是：Sb：15～30％、As：2～6％、Na2O:30～40％、S：2～4％，一般产率占到锑产量的15～25％，俗称一次碱渣。有人将该一次碱渣当作熔剂与原料配料，配合各种含锑和砷的布袋收尘室烟尘及纯碱，入反射炉配还原煤粉再次还原熔炼，产出含砷较高的粗锑合金和大量的含锑低的碱渣(俗称二次碱渣)，该二次碱渣的典型成份：Sb：3～5％、As：4～8％、Na2O:30～45％、S：3～6％、Pb：1～5％、Sn：0.5～1.5％、In：0.04～0.1％。在长时间堆存中碱渣中的大部分Na2O被风化成Na2CO3。
由于一次碱渣价值较高，有不少专家学者进行了专业研究，例如湖南锡矿山的水浸分离锑渣和水浸液浓缩产混合盐法；再例如，广东郁南的水浸分离锑渣和水浸液用CO2转化碳酸氢钠法。前者注重有价值的锑渣与可溶性的砷和碱分离，分离碱液中溶解的是混合盐，蒸发浓缩后得到的是没有销售市场的混合盐晶体，故此法不算成功。后者注重将碱用CO2气体全部转化为碳酸氢钠，利用其溶解度较小，从水浸液中分离出来，但因生产成本较高和残留碱较高，碱回收率较低，生产效益不佳而未被推广采用。还有人深入研究影响冷冻分离碱渣水浸液砷碱分离的特性，提出用超声波和电磁场施加影响的方案，但对碱渣的砷的无害化开路处理，未形成可行的有效方法。而且，针对产量规模很大的二次碱渣的专业研究很少。
发明内容
本发明的目的是，针对上述现有技术中的问题，特别是针对量大的二次碱渣有毒固废物，提供一种回收率高、运行成本低的冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，利用冷冻析晶将碱渣水浸液中的砷和碱分开，通过冷冻重结晶得到纯碱，并用Na2S沉砷，从而使砷渣资源能较好地被回收利用。
本方法的设计思路是:采用传统成熟的碱渣打浆水浸技术先分离碱渣中不可溶性的高价值含锑渣，但考虑到碱渣中未被风化的Na2O溶于水时会生成NaOH(Na2O+H2O＝2NaOH)，而后续沉砷后的滤液中含一部分Na2SO4，用石灰转化再生进行水处理后，其中也会含有NaOH，这些处理水返回浸出碱渣回用时，使碱渣水浸液中有NaOH的存在，故特别设计在碱渣打浆水浸的同时，就通入CO2使NaOH转变成Na2CO3(2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O)，并控制终点pH值为11～12，不过多消耗CO2成本，以利于所有的碱在冷冻分离之时都是以在低温下溶解度很小的Na2CO3·10H2O析晶分离，提高碱的分离利用率；利用Na2CO3·10H2O在低温下(水冰点附近)溶解度小，而砷酸钠溶解度较大的差异特性，以及Na2CO3·10H2O易形成晶形完好的粗大结晶颗粒易于纯化特点，特别设计重结晶纯化操作。将碱先与砷分离，将离心分离出的晶体先用冰水冲洗表面杂质再用水重溶，控制析晶条件重结晶纯化产出的碱，使之杂质含量减少到很低的水平，分离出的较高纯度的碱有广泛的用途和较高的经济价值；再特别设计二次蒸发浓缩操作，有利于提高碱的回收率和砷的回收率，为提高砷的回收利用率，将二次蒸发浓缩冷冻分离砷和碱的含砷母液及后续重结晶的含砷母液合并，含砷浓度已大幅提高，一般会到达50～100g/L量级，这对提高砷的回收率十分有利，对其用H2SO4调节pH值到1～2，加入Na2S进行沉砷，(2Na3AsO3+3Na2S+6H2O＝As2S3↓+12NaOH或者2Na3AsO4+5Na2S+8H2O＝As2S5↓+16NaOH)，并维持沉砷过程的pH值为1～2；压滤得到的高砷渣送入专业的焚烧炉氧化焚烧，使As2S3和As2S5转化成As2O3，(反应式：As2S5+O2→As2O3+SO2↑或As2S3+O2→As2O3+SO2↑)，从烟气布袋收尘室中捕集获得工业产品。从而使得有毒的二次砷碱渣中的砷无害化并且资源化回收开路处理，而烟气中的SO2经碱液喷淋脱硫塔吸收处理而排放；上述沉砷后压滤分离的滤液含有Na2SO4，用石灰对其转化处理(Na2SO4+Ca(OH)2＝CaSO4↓+2NaOH)压滤分离出石膏渣无害堆存或者送水泥厂配料开路处理，含有NaOH的再生水返回到开始的水浸环节。整个工艺流程水是闭路循环，无污水排放。
为此，本发明所采用的技术方案是：一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，该方法步骤如下：
步骤1：碱渣打浆浸出：取碱渣，加水循环打浆，同时于浆液中通入CO2气体使浆液中的NaOH转变成Na2CO3，反应式为2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O，并控制浆液终点pH值为11～12，从而保证不过度碳酸化，节约成本。较好地，加水循环打浆时的温度为50～80℃，液固比为2.5～4：1。
步骤2：将浆液压滤分离，得砷碱水浸出液和压滤渣；
上述压滤渣中含有不可溶性的有色金属，按液固比1～2:1加水打浆水洗后能溶出渣中残留的碱，进一步压滤分离后，所得滤液中含碱，能作为步骤1的打浆水回收利用，而滤渣则可送冶炼企业烟化炉熔池吹炼回收有价值的Pb、Sb、Sn、In等或者送冶炼企业铅系统配料回收处置。
步骤3：将砷碱水浸出液蒸发浓缩到临界过饱和浓度，得浓缩母液；
步骤4：将浓缩母液降温冷冻析晶，严控结晶条件析出颗粒1～5mm均匀的较粗粒Na2CO3·10H2O湿晶体，使晶体内不包夹浓缩母液，终点温度降到1～3℃。具体操作为：先降温至33～35℃，再按降温速度0.5～1.5℃/分钟降至20℃，然后利用冰水降温，控制搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.5～1.5℃/分钟降至1～3℃冷冻析晶完成。
步骤5：将析晶液离心分离，得Na2CO3·10H2O湿晶体和含砷母液；
步骤6：将Na2CO3·10H2O湿晶体用冰水冲洗表面杂质后，用水重新溶解升温到30-40℃，液固比0.2～0.4:1，降温冷冻进行重结晶，控制晶体粒度为1～5mm且晶体中不包夹溶解液，离心分离，得Na2CO3·10H2O重结晶粒和重结晶含砷母液；将Na2CO3·10H2O重结晶粒用冰水洗涤表面杂质后即得纯碱产品；
具体地，上述降温冷冻进行重结晶是先降温至20℃，然后利用冰水降温，控制搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.1～1.5℃/分钟降至1～3℃冷冻结晶完成，使晶粒粒度为1～5mm且晶粒中不包夹Na2CO3溶解液。
步骤7：将步骤5的含砷母液和步骤6的重结晶含砷母液合并，蒸发浓缩到纯碱的临界过饱和溶解度，得二次浓缩液；
步骤8：将二次浓缩液再次降温冷冻析晶，进一步析出Na2CO3·10H2O湿晶体，并使析出的Na2CO3·10H2O湿晶体粒度为1～5mm且晶体内不包夹二次浓缩母液；具体地，是先降温至20℃，然后利用冰水降温，控制搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.1～1.5℃/分钟降至1～3℃冷冻析晶完成，使析出的Na2CO3·10H2O晶粒粒度为1～5mm且晶粒内不包夹二次浓缩母液。
步骤9：将二次析晶液离心分离，得二次Na2CO3·10H2O晶体和二次含砷母液(为浓缩后含砷量升高的母液)；二次Na2CO3·10H2O晶体进入步骤6处理；
步骤10：沉砷。于二次含砷母液中，先用H2SO4调节pH值为1～2，再按沉砷理论计算量加入Na2S饱和水溶液搅拌反应进行沉砷，生成As2S3和As2S5沉淀，得沉砷混合液；反应式如下：
2Na3AsO3+3Na2S+6H2O＝As2S3↓+12NaOH
2Na3AsO4+5Na2S+8H2O＝As2S5↓+16NaOH，
由于反应时会产生NaOH使二次含砷母液pH升高，在加Na2S饱和溶液时，特别设计适时补充H2SO4(中和碱的Na2SO4反应式：H2S04+2NaOH＝Na2SO4+H2O)维持液相中pH为1～2的操作，确保生成的As2S3和As2S5沉淀不复溶于沉砷混合液中，保证砷的回收率高和水中残留砷低于50PPM，以利于后续的处理滤液返回再利用；
步骤11：将沉砷混合液进行压滤分离，得滤渣和含Na2SO4的滤液；
步骤12：将上述滤渣进行于600～800℃氧化焚烧。为了避免焚烧时产出高价砷，增高烧渣中的残留砷，特别设计于滤渣中配入为滤渣重量2～8％的煤粉，并且焚烧时先按As、S、C三元素焚烧氧化理论耗氧量的70～80％充入空气进行欠氧焚烧，然后再对烟气补入足够的空气进行足氧燃烧生成三氧化二砷和SO2烟气，使烧渣中不产出高价砷盐，三氧化二砷随烟气经布袋收尘捕集后，产出三氧化二砷产品。SO2烟气经专用脱硫塔净化后对空排放。反应式如下：
As2S5+O2→As2O3+SO2↑
As2S3+O2→As2O3+SO2↑，
而压滤分离所得的含Na2SO4的滤液中加入石灰搅拌进行中和转化，使Na2SO4转化为CaSO4沉淀和NaOH(Na2SO4+Ca(OH)2＝CaSO4↓+2NaOH)，控制转化完成时的pH值为11～13，再进行压滤分离，得石膏渣和含NaOH的处理滤液，该处理滤液能作为步骤1的碱渣打浆水回收利用，实现全系统水闭路循环，无废水排放。
本发明方法与传统方法相比具有明显的优点：其一，生产成本较低；其二，对于碱渣的有价值部分回收利用率高；其三，产品质量高利于市场接受；其四，技术工艺稳定、可靠；其五，投资适中易于推广应用；为碱渣，特别是大量的二次低值碱渣，大规模无害化、资源化回收利用提供一种创新的工艺技术方法。
附图说明
图1是本发明方法的工艺流程图。
具体实施方式
结合参见图1，本发明为一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，该方法步骤如下：
步骤1：碱渣打浆水浸。取碱渣，按液固比为2.5～4：1加水于50～80℃循环打浆，同时于浆液中通入CO2气体使浆液中的NaOH转变成Na2CO3，反应式为2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O，并控制浆液终点pH值为11～12；
步骤2：将浆液压滤分离，得砷碱水浸出液和压滤渣；
上述压滤渣中含有不可溶性的有色金属，按液固比1～2:1加水打浆水洗后能溶出渣中残留的碱，进一步压滤分离后，所得滤液中含碱，能作为步骤1的打浆水回收利用，而滤渣则可送冶炼企业烟化炉熔池吹炼回收有价值的Pb、Sb、Sn、In等或者送冶炼企业铅系统配料回收处置。
步骤3：将砷碱水浸出液蒸发浓缩到临界过饱和浓度，得浓缩母液；
步骤4：将浓缩母液先降温至33～35℃，再按降温速度0.5～1.5℃/分钟降至20℃，然后利用冰水降温，控制搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.5～1.5℃/分钟降至1～3℃，产出颗粒1～5mm均匀的较粗粒Na2CO3·10H2O析晶，且析晶内不包夹浓缩母液；
步骤5：将析晶液离心分离，得Na2CO3·10H2O湿晶体和含砷母液；
步骤6：将Na2CO3·10H2O湿晶体用冰水冲洗表面杂质后，按液固比0.2～0.4:1用水溶解升温到30-40℃，将溶解液降温至20℃，然后利用冰水降温，搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.1～1.5℃/分钟降至1～3℃，使产出的晶体粒度为1～5mm且晶体中不包夹Na2CO3溶解液，离心分离，得Na2CO3·10H2O重结晶粒和重结晶含砷母液；将Na2CO3·10H2O重结晶粒用冰水洗涤表面杂质后即得纯碱产品；
步骤7：将步骤5的含砷母液和步骤6的重结晶含砷母液合并，蒸发浓缩到纯碱的临界过饱和溶解度，得二次浓缩液；
步骤8：二次冷冻析晶。将二次浓缩液先降温至20℃，然后利用冰水降温，控制搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.1～1.5℃/分钟降至1～3℃，进一步析出Na2CO3·10H2O湿晶体，并使析出的Na2CO3·10H2O晶体粒度为1～5mm且晶体内不包夹二次浓缩液；
步骤9：将二次析晶液离心分离，得二次Na2CO3·10H2O晶体和二次含砷母液，二次Na2CO3·10H2O晶体进入步骤6处理；
步骤10：于二次含砷母液中，先用H2SO4调节pH值为1～2，再加入按沉砷理论计算所需的Na2S饱和水溶液搅拌反应进行沉砷，并利用H2SO4维持沉砷过程中液相pH为1～2，反应式如下：
2Na3AsO3+3Na2S+6H2O＝As2S3↓+12NaOH
2Na3AsO4+5Na2S+8H2O＝As2S5↓+16NaOH，
2NaOH+H2SO4＝Na2SO4+2H2O
步骤11：将沉砷后的溶液进行压滤分离，得滤渣和含Na2SO4的滤液；
步骤12：于滤渣中配入为滤渣重量2～8％的煤粉，进行于600～800℃氧化焚烧。焚烧时先按As、S、C三元素焚烧氧化理论耗氧量的70～80％充入空气进行欠氧焚烧，然后再对热空气补入足够的空气进行足氧二次燃烧生成三氧化二砷和SO2烟气，使烧渣中不产出高价砷盐，三氧化二砷随烟气经布袋收尘捕集后，产出三氧化二砷产品。SO2烟气经专用脱硫塔净化后对空排放。反应式如下：
As2S5+O2→As2O3+SO2↑
As2S3+O2→As2O3+SO2↑，
而压滤分离所得的含Na2SO4的滤液中加入石灰搅拌，使Na2SO4转化为CaSO4沉淀和NaOH，反应式为Na2SO4+Ca(OH)2＝CaSO4↓+2NaOH，控制转化完成时的pH值为11～13，再进行压滤分离，得石膏渣和含NaOH的处理滤液，该处理滤液作为步骤1的碱渣打浆水回收利用，实现全系统水闭路循环，无废水排放。
实施例1
在湖南某冶炼工厂完成，能日处理60T碱渣。所用碱渣平均典型成份：H2O：25～32％、As：5％、Sb：4％、Pb：2％、Sn：0.8％、In：0.08％、Na2CO3：40％、Na2O：5％(未风化)，余量SiO2+Fe+CaO等灰份。具体处理过程如下：
步骤1:碱渣打浆水浸。具体为：将碱渣破碎，块度为10～20mm，连同循环打浆水混流进入低位安装的球磨机内打成浆状，浆液流入搅拌反应槽内循环搅拌水浸出(水浸液温度为50～70℃停止加热)，由渣浆泵抽取部分浆液向锤式破碎机给水，随着碱渣不断破碎打浆，搅拌槽内的浓度增加，当测量浆液比重到达1.05～1.10时向槽内通CO2气体，当浆液比重达到1.30～1.40时(浆内有大量大比重的不溶渣旋浮其中，故比重大)停止加碱渣，再测浆液pH降到11～12时，停止CO2供气，打浆水浸完成。
步骤2：压滤分离。碱渣水浸液混合浆由高压渣浆泵从搅拌反应槽内抽出泵送隔膜压榨式压滤机过滤后清液(碱渣水浸出液)入储存槽暂存，压滤渣暂时堆存待用。
压滤渣的处置：按液固比1～1.5:1加水后入另一锤式破碎机，细碎成浆料流入低位的水洗搅拌槽内，浆液循环泵向该锤式破碎机循环补入洗水；用渣浆泵从水洗搅拌槽内抽取浆液泵用压滤机进行压滤分离，清液返回到步骤1补充水，得到的滤渣饼堆存，备送冶炼厂处置回收其中有价值的有色金属元素。
步骤3：蒸发浓缩。将碱渣水浸出液充入盘管搅拌蒸发釜内，蒸发浓缩到临界过饱和即停止加液和向盘管加热。
步骤4:冷冻析晶。向盘管内泵入常温水，将临界过饱和液冷却到33～35℃后，降低搅拌速度，控制冷却速度为0.5～1.5℃/每分钟直到釜内液温度降到20℃后，向盘管内泵入冰水继续冷却，搅拌转速降到0.5～5转/分，温度降速按0.1～1.5℃/分，直到釜内温度降到1～3℃冷冻析晶完成，析出Na2CO3·10H2O结晶粒度一般应达1～5mm。
步骤5：离心分离。将盘管搅拌蒸发釜底阀打开，晶浆用卧式连续离心机分离，分离出的纯碱晶体转送到后续重结晶步骤，分离出的含砷母液送后续母液浓缩。
步骤6：水溶重结晶纯化。分离出的Na2CO3·10H2O晶体用冰水冲洗去除表面杂质后入另一盘管搅拌蒸发釜内，按液固比0.2～0.5：1加入水，盘管通蒸汽加热并同时搅拌，转速控制2～6转/分，当釜内温度达到30～40℃的碳酸钠在水中最大溶解度温度时，停止加热蒸汽供应，转入冷冻析晶操作，先向盘管通常温自来水，降温到20℃时，再通入冷冻冰水，搅拌速度按0.5～5转/分，降温速度为0.1～1.5℃/分直至釜内温度降到1～3℃冷冻结晶完成，产出的重结晶晶体粒度为1～5mm。打开釜底阀门使晶浆流出，用卧式离心机脱液，并用冰水冲洗得到纯化的Na2CO3·10H2O结晶产品，经检测含Na2CO3＞35％、As＜0.002～0.006％，分离出的重结晶含砷母液送到步骤7。
步骤7：将步骤5产出的含砷母液和步骤6产生的重结晶含砷母液合并，加入到一盘管搅拌釜内，通蒸汽蒸发母液至Na2CO3含量达到24～26％临界饱和为止，避免釜内析出晶种。
步骤8：二次冷冻析晶。于盘管中先通入常温自来水，当釜内温度降到20℃时，再通冰水降温，控制搅拌转速1～5转/分、降温速度0.1～1.5℃/分，至釜内温度降到1～3℃时冷冻析晶完成，析晶的结晶粒度为1～5mm。
步骤9：离心分离。打开搅拌釜底阀，晶浆流入一卧式离心机脱母液后产出的二次Na2CO3·10H2O晶体送步骤6处理，产出的二次含砷母液含As达到20～80g/L量级。
步骤10：母液沉砷。将二次含砷母液加入到另一搅拌反应槽中，取样化验母液As含量，理论计算应加Na2S的平衡使用量。转动搅拌机，转速调控到15～20转/分，缓慢加入硫酸使母液pH降到1～2停止加硫酸，再加入Na2S饱和水溶液，由于此时pH会上升，应及时补充加入硫酸，始终维持母液pH为1～2。在理论计算应加Na2S量加入到85～90％时，本发明方法的特别操作是暂停加入Na2S，取已经沉砷的母液，过滤澄清后向其内滴加Na2S，观察有无硫化砷沉淀生成，若有将剩余的Na2S分批次间断加入，多次操作直到测试再加入Na2S已无沉淀产出停止再加Na2S，避免Na2S加入过量。此时取沉砷水样化验水中残留砷，一般小于10～50PPM已能够满足回用水要求，由于硫酸加入，水温有时升到80℃左右，有利于硫化砷集结成絮状利于过滤。
步骤11：压滤分离。用压滤渣浆泵将沉砷后的混合液从搅拌反应槽泵入压滤机过滤，分离后滤渣饼经取样化验含砷高达25～30％，过滤清液含As＜50PPM，含Na2SO42～8％。
步骤12：氧化焚烧。将前步骤分离的高砷滤渣饼送氧化焚烧炉于600～800℃氧化焚烧，先于滤渣饼中配入3～8％的煤粉，按As、S、C三元素焚烧氧化理论耗氧量的70～80％进行欠氧焚烧，在焚烧炉上部再供二次空气再燃烧，使得烧渣中不产出高价砷盐，提高砷回收率，产出的高温烟气经表面冷却烟气系统冷却到120℃以下，入布袋收尘室收尘捕收，得到含As2O3≥98％的工业产品销售，过滤尘后的含SO2烟气经喷淋脱硫，净化后对空排放，净化后的烟气达到环保要求。
步骤11产出的过滤清液的处理：将过滤清液泵入转化槽内，开动搅拌机选择转速15～20转，加入石灰粉中和转化到后期时注意监测水液PH值，当pH值上升到11～13不再继续上升为止，完成转化反应。用渣浆泵从转化槽中抽出混合液泵入压滤机过滤分离出石膏渣，石膏渣暂时堆存或外售给水泥厂作生产水泥配料用，分离出的滤液含As＜50PPM、NaOH2～8％，返回步骤1补充水。
对比实施例1
本实施例的设备与实施例1相同，只是特别改变了操作参数和条件导致效果不同，用作对比案例。
与实施例1不同之处是：其一,在步骤1中来未通入CO2气体，导致冷冻分离碱时残留的有6～8％，母液中含NaOH无法析出结晶分离。一方面使碱的直收率降低约15～20％；另一方面致使冷冻析晶晶粒尺寸过细(0.1～0.5mm)不受控，导致杂质含量上升，产出的纯碱产品质量As＞500PPM。其二，在步骤10沉砷时在加入Na2S沉砷后，未及时补充硫酸调节pH维持1～2，致使沉砷液pH上升到6～8，已沉出的硫化砷又被复溶，致使溶液中的残留砷回升到3～10g/L左右，使沉砷率大幅下降。其三，在步骤12中未在高砷滤渣饼中配入煤粉且也未采用二次供氧模式焚烧，结果导致烧渣中残留As高达8～15％，严重影响砷的回收率。

Claims (6)

1.一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，其特征在于，该方法步骤如下：
步骤1：取碱渣，加水循环打浆，同时于浆液中通入CO2气体使浆液中的NaOH转变成Na2CO3，并控制打浆完成时浆液pH值为11～12；
步骤2：将浆液压滤分离，得砷碱水浸出液和压滤渣；
步骤3：将砷碱水浸出液蒸发浓缩到临界过饱和浓度，得浓缩母液；
步骤4：将浓缩母液降温冷冻析晶，使析出的Na2CO3·10H2O湿晶体粒度为1～5mm且湿晶体内不包夹浓缩母液；其中，降温冷冻析晶是先降温至33～35℃，再按降温速度0.5～1.5℃/分钟降至20℃，然后利用冰水降温，控制搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.5～1.5℃/分钟降至1～3℃冷冻析晶完成；
步骤5：将析晶液离心分离，得Na2CO3·10H2O湿晶体和含砷母液；
步骤6：将Na2CO3·10H2O湿晶体用冰水冲洗表面杂质后，用水按液固比0.2～0.4重新溶解再升温到30～40℃，降温冷冻进行重结晶，控制晶体粒度为1～5mm且晶体中不包夹溶解液，离心分离，得Na2CO3·10H2O重结晶体和重结晶含砷母液；将Na2CO3·10H2O重结晶体用冰水洗涤表面杂质后即得Na2CO3·10H2O产品；其中，降温冷冻重结晶是先降温至20℃，然后利用冰水降温，控制搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.1～1.5℃/分钟降至1～3℃冷冻结晶完成；
步骤7：将步骤5的含砷母液和步骤6的重结晶含砷母液合并，蒸发浓缩到纯碱的临界过饱和溶解度，得二次浓缩液；
步骤8：将二次浓缩液再次降温冷冻析晶，进一步析出Na2CO3·10H2O湿晶体，并使晶体粒度为1～5mm且晶体内不包夹二次浓缩母液；其中，降温冷冻析晶是先降温至20℃，然后利用冰水降温，控制搅拌速度0.5-5转/分、降温速度0.1～1.5℃/分钟降至1～3℃冷冻析晶完成；
步骤9：将二次析晶液离心分离，得二次Na2CO3·10H2O湿晶体和二次含砷母液；二次Na2CO3·10H2O湿晶体进入步骤6处理；
步骤10：于二次含砷母液中，先加入H2SO4调节pH值为1～2，再加入Na2S饱和水溶液进行沉砷，使砷转化为As2S3或者As2S5沉淀，得沉砷混合液；沉砷过程中利用H2SO4维持pH值为1～2；
步骤11：将沉砷混合液进行压滤分离，得滤渣和含Na2SO4的滤液；
步骤12：于滤渣中加入为滤渣重量2～8％的煤粉进行氧化焚烧，焚烧时先按As、S、C三元素焚烧氧化理论耗氧量的70～80％充入空气进行一次欠氧焚烧，然后对焚烧烟气再补入足够的空气进行足氧燃烧生成三氧化二砷和SO2烟气，使烧渣中不产出高价砷盐，三氧化二砷随烟气经布袋收尘捕集后，产出三氧化二砷产品。
2.如权利要求1所述的一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，其特征在于，将所述步骤2所得压滤渣按液固比1～2:1加水打浆水洗后压滤分离，滤液作为步骤1的打浆水回收利用，滤渣进行冶炼回收。
3.如权利要求1所述的一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，其特征在于，所述步骤1中加水循环打浆时的温度为50～80℃，液固比为2.5～4：1。
4.如权利要求1所述的一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，其特征在于，于所述步骤11所得滤液中加入石灰中和转化，使Na2SO4转化为CaSO4沉淀和NaOH，控制转化完成时转化液的pH值为11～13。
5.如权利要求4所述的一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，其特征在于，将所述转化液压滤分离，得石膏渣和含NaOH的处理滤液，该处理滤液能作为步骤1的碱渣打浆水回收利用。
6.如权利要求1所述的一种冷冻分离碱渣水浸液中砷和碱对砷渣资源回收处理的方法，其特征在于，所述步骤12中的SO2烟气经脱硫塔净化后对空排放。
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