權(quán)利要求

1.銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法具體包括以下步驟： S1、自然干燥：將鐵鹽法處理銅冶煉污酸生成的砷鐵渣放入大敞口容器中，進行日曬干燥，控制含水量在15%內(nèi)； S2、恒溫干燥：將經(jīng)步驟S1處理后的砷鐵渣置于干燥箱中恒溫干燥； S3、破碎篩分：將經(jīng)步驟S2恒溫干燥后的砷鐵渣和銅冶煉產(chǎn)生的爐渣用破碎機粉碎，經(jīng)過篩分后得到砷鐵渣粉和爐渣粉； S4、混料配料：將爐渣粉與二氧化錳粉及步驟S3得到的砷鐵渣粉按一定比例混合均勻后置于坩堝中； S5、熔融固化：將爐溫升溫至900℃時，將裝有混合料的坩堝快速放入高溫爐中，繼續(xù)快速加熱至一定溫度后，保溫一段時間； S6、冷卻：將高溫熔融固化熔體冷卻，得到無害化處理后的固化渣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S1中的砷鐵渣以砷酸鐵為主，含有少量亞砷酸鹽，總砷含量為12%～35%。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S1日曬干燥的時間控制在2~5日。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S2恒溫干燥的溫度控制在105±2℃，干燥時間為4~12小時。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S3破碎篩分后的砷鐵渣粉和爐渣粉粒度控制在20～100目。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S3中銅冶煉產(chǎn)生的爐渣為轉(zhuǎn)爐渣或電爐渣的任意一種。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S4中爐渣粉與二氧化錳粉、砷鐵渣粉的混合比例為（15~100）:（0.01~0.1）:1。 8.根據(jù)權(quán)利要1或7所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S4的混料配料方式是將二氧化錳粉和砷酸鐵渣粉混合均勻后，再摻入爐渣粉混合均勻。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S5中熔融固化的溫度為1150℃~1280℃，保溫時間為20~120分鐘。 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，其特征在于：步驟S6的冷卻方式為自然冷卻、程序降溫冷卻、水冷、風冷、水淬中的任意一種。

說明書

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于砷污染治理與工業(yè)固廢綜合利用技術(shù)領域，具體的說，涉及一種銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法。

背景技術(shù)

銅冶煉污酸含砷量高達0.5~30 g/L，且產(chǎn)量大、成分復雜。目前，銅冶煉污酸主要采用鐵鹽法和石灰法進行沉砷處理，分別產(chǎn)生大量無定型的砷鐵渣和砷鈣渣，處理不當，會帶來嚴重污染。鐵鹽法產(chǎn)生的砷鐵渣以砷酸鐵為主，并含有少量亞砷酸鹽，總砷含量高達12%～35%，且毒性浸出砷濃度超過5mg/L，是危廢渣。

目前，砷鐵渣大多采用囤積貯存或填埋的方法處理，但砷鐵渣的穩(wěn)定性差，隨著砷鐵渣積累越來越多，必須對其進行無害化處理。固化/穩(wěn)定化技術(shù)，是通過物理或化學方法，將危廢摻入到惰性基材或穩(wěn)定物質(zhì)中，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)完整、并將有毒有害污染物變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的不可流動固體物質(zhì)，是國內(nèi)外處理危廢的重要技術(shù)。目前，砷鐵渣固化/穩(wěn)定化技術(shù)主要有水泥固化、石灰固化、有機聚合固化、塑料固化、自膠結(jié)固化、玻璃固化，但總體來說，未能實現(xiàn)砷的低成本、穩(wěn)定固化。如水泥固化的增容比較高且砷的浸出率高；石灰固化體積膨脹較大且固化體強度低，需較長的養(yǎng)護時間；有機聚合固化不適于處理酸性及有機廢物和強氧化性廢物，增加了砷鐵渣中砷的溶出風險；塑料固化需要特殊設備和專業(yè)操作人員，固化成本高；自膠結(jié)固化設備復雜需要專業(yè)技術(shù)人員，固化過程中需要消耗一定熱量，成本較高；玻璃固化需高溫爐，工藝復雜且處理成本高。

中國專利201910516505.6中提出了一種砷鐵渣無害化處理的方法，將砷鐵渣、水泥與聚乙烯醇磷酸銨混合均勻，加入水攪拌后注入模具內(nèi)成型，再養(yǎng)護、脫模。這種固化方法得到的砷渣固化體與一般水泥固化法相比穩(wěn)定性高，增容比低。但含砷固化體增容20%~30%，且不能對固化體再利用，需占據(jù)大量的貯存或填埋空間。中國專利201810092954.8中提出了一種砷鐵渣穩(wěn)定化處理方法，將砷鐵渣進行清洗，去除其中的鈉、鉀等堿金屬，所得砷鐵渣加入穩(wěn)定劑，混合均勻后進行焙燒處理，處理完成后，砷鐵渣得到穩(wěn)定化。此固化方法能實現(xiàn)砷鐵渣中水分揮發(fā)而減量化，且通過穩(wěn)定劑與砷鐵渣的混合高溫焙燒，使砷鐵渣更穩(wěn)定。但需添加總砷摩爾量80%的由氫氧化鈣與碳酸鎂配置的穩(wěn)定劑，且需在加熱爐中進行600~800℃的高溫焙燒，使得固化成本高。因此，有必要提供一種低成本、固砷效果好的砷鐵渣無害化處理方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法，針對銅冶煉污酸采用鐵鹽法生成的砷鐵渣，將其摻混到高溫熔融的銅冶煉爐渣中，實現(xiàn)熔融固化，工藝流程簡單，砷固化無害化處理效果明顯，并綜合利用銅冶煉廠廢渣對砷鐵渣進行治理，實現(xiàn)以廢治廢，為銅冶煉砷鐵渣處置提供了一種高效和低成本的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

所述的銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法包括以下步驟：

S1、自然干燥：將鐵鹽法處理銅冶煉污酸生成的砷鐵渣放入大敞口容器中，進行日曬干燥，控制含水量在15%內(nèi)；

S2、恒溫干燥：將經(jīng)步驟S1處理后的砷鐵渣置于干燥箱中恒溫干燥；

S3、破碎篩分：將經(jīng)步驟S2恒溫干燥后的砷鐵渣和銅冶煉產(chǎn)生的爐渣用破碎機粉碎，經(jīng)過篩分后得到砷鐵渣粉和爐渣粉；

S4、混料配料：將爐渣粉與二氧化錳粉及步驟S3得到的砷鐵渣粉按一定比例混合均勻后置于坩堝中，添加二氧化錳粉的主要作用是促進As 3+氧化成As 5+，還可使砷在高溫熔融中易于摻入玻璃固化體結(jié)構(gòu)中，控制合適的爐渣粉與砷鐵渣粉的配比，可使得高溫固化渣中總砷含量小于3.15%；

S5、熔融固化：將爐溫升溫至900℃時，將裝有混合料的坩堝快速放入高溫爐中，繼續(xù)快速加熱至一定溫度后，保溫一段時間。

S6、冷卻：將高溫熔融固化熔體冷卻，得到無害化處理后的固化渣。

作為優(yōu)選，步驟S1中的砷鐵渣以砷酸鐵為主，含有少量亞砷酸鹽，總砷含量為12%～35%。

作為優(yōu)選，步驟S1日曬干燥的時間控制在2~5日。

作為優(yōu)選，步驟S2恒溫干燥的溫度控制在105±2℃，干燥時間為4~12小時。

作為優(yōu)選，步驟S3破碎篩分后的砷鐵渣粉和爐渣粉粒度控制在20～100目。

作為優(yōu)選，步驟S3中銅冶煉產(chǎn)生的爐渣為轉(zhuǎn)爐渣或電爐渣的任意一種。

作為優(yōu)選，步驟S4中爐渣與二氧化錳粉、砷鐵渣粉的混合比例為（15~100）:（0.01~0.1）:1，。

作為優(yōu)選，步驟S4的混料配料方式是將二氧化錳粉和砷酸鐵渣粉混合均勻后，再摻入爐渣粉混合均勻。

作為優(yōu)選，步驟S5中熔融固化的溫度為1150℃~1280℃，保溫時間為20~120分鐘。

作為優(yōu)選，步驟S6的冷卻方式為自然冷卻、程序降溫冷卻、水冷、風冷、水淬中的任意一種。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明所用的固化材料為銅冶煉所得的轉(zhuǎn)爐渣或電爐渣，為一般工業(yè)固廢，原料成本低，經(jīng)濟環(huán)保，很好地實現(xiàn)以廢治廢的資源化目的。

2、本發(fā)明添加二氧化錳粉，可使不穩(wěn)定的三價砷轉(zhuǎn)變?yōu)?價砷，并使砷均勻分散到玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，形成As-O-Si、As-O-Fe化學鍵，形成穩(wěn)定性更好的玻璃固化體，降低環(huán)境污染；并且二氧化錳粉用量很低，其購買成本低，可節(jié)約成本。

3、本發(fā)明處理后的固化渣總砷含量小于3.15%，TCLP毒性浸出液中砷濃度低于4.0mg/L，為一般工業(yè)固廢，可作為水泥生產(chǎn)的原料，不需要填埋等后續(xù)處理，投資和運行成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的說明，以方便技術(shù)人員理解。

實施例1

本實施例提供了一種以砷酸鐵為主的砷鐵渣直接高溫固化與銅冶煉轉(zhuǎn)爐渣的無害化方法。具體步驟如下：

首先，將含砷31.2%的砷鐵渣經(jīng)自然干燥3日、105±2℃恒溫干燥4小時后，進行破碎篩分，得篩分粒徑20目以下的干砷鐵渣粉；

然后，將轉(zhuǎn)爐渣破碎篩分，得篩分粒徑20目以下的轉(zhuǎn)爐渣粉，并與砷鐵渣粉按15:1的比例混合均勻，加入坩堝；

然后，當爐溫升溫至900℃時，將裝有混合料的坩堝快速放入高溫爐，繼續(xù)快速加熱到1280℃，并保溫120分鐘，使砷鐵渣充分熔融反應固化；

最后，將熔融固化渣在高溫爐內(nèi)直接自然冷卻，得到無害化處理后的固化渣。采用HJT 299-2007法進行浸出毒性鑒別，浸出液中砷濃度為4.53 mg/L，為一般工業(yè)固廢，可直接作為生產(chǎn)水泥的原料。

實施例2

本實施例提供了一種以砷酸鐵為主的砷鐵渣直接高溫固化與銅冶煉轉(zhuǎn)爐渣的無害化方法。具體步驟如下：

首先，將含砷29.5%的砷鐵渣經(jīng)自然干燥4日、105±2℃恒溫干燥6小時后，進行破碎篩分，得篩分粒徑80目以下的干砷鐵渣粉；

然后，將轉(zhuǎn)爐渣破碎篩分，得篩分粒徑80目以下的轉(zhuǎn)爐渣粉，并與二氧化錳粉及砷鐵渣粉按20:0.1:1的比例混合均勻，加入坩堝；

然后，當爐溫升溫至900℃時，將裝有混合料的坩堝快速放入高溫爐，繼續(xù)快速加熱到1250℃，并保溫90分鐘，使砷鐵渣充分熔融反應固化；

最后，將熔融固化渣在高溫爐內(nèi)按8小時程序降溫冷卻，得到無害化處理后的固化渣。采用HJT 299-2007法進行浸出毒性鑒別，浸出液中砷濃度為3.74 mg/L，為一般工業(yè)固廢，可直接作為生產(chǎn)水泥的原料。

實施例3

本實施例提供了一種以砷酸鐵為主的砷鐵渣直接高溫固化與銅冶煉轉(zhuǎn)爐渣的無害化方法。具體步驟如下：

首先，將含砷27.1%的砷鐵渣經(jīng)自然干燥2日、105±2℃恒溫干燥8小時后，進行破碎篩分，得篩分粒徑100目以下的干砷鐵渣粉；

然后，將轉(zhuǎn)爐渣破碎篩分，得篩分粒徑100目以下的轉(zhuǎn)爐渣粉，并與二氧化錳粉及砷鐵渣粉按25:0.08:1的比例混合均勻，加入坩堝；

然后，當爐溫升溫至900℃時，將裝有混合料的坩堝快速放入高溫爐，繼續(xù)快速加熱到1230℃，并保溫60分鐘，使砷鐵渣充分熔融反應固化；

最后，將熔融固化渣在高溫爐內(nèi)冷卻到700℃后置于空氣中自然冷卻至室溫，得到無害化處理后的固化渣。采用HJT 299-2007法進行浸出毒性鑒別，浸出液中砷濃度為2.89mg/L，為一般工業(yè)固廢，可直接作為生產(chǎn)水泥的原料。

實施例4

本實施例提供了一種以砷酸鐵為主的砷鐵渣直接高溫固化與銅冶煉轉(zhuǎn)爐渣的無害化方法。具體步驟如下：

首先，將含砷22.8%的砷鐵渣經(jīng)自然干燥5日、105±2℃恒溫干燥8小時后，進行破碎篩分，得篩分粒徑40目以下的干砷鐵渣粉；

然后，將轉(zhuǎn)爐渣破碎篩分，得篩分粒徑40目以下的轉(zhuǎn)爐渣粉，并與二氧化錳粉及砷鐵渣粉按40:0.04:1的比例混合均勻，加入坩堝；

然后，當爐溫升溫至900℃時，將裝有混合料的坩堝快速放入高溫爐，繼續(xù)快速加熱到1170℃，并保溫40分鐘，使砷鐵渣充分熔融反應固化；

最后，將熔融固化渣在高溫爐內(nèi)按24小時程序降溫冷卻，得到無害化處理后的固化渣。采用HJT 299-2007法進行浸出毒性鑒別，浸出液中砷濃度為1.32mg/L，為一般工業(yè)固廢，可直接作為生產(chǎn)水泥的原料。

實施例5

本實施例提供了一種以砷酸鐵為主的砷鐵渣直接高溫固化與銅冶煉轉(zhuǎn)爐渣的無害化方法。具體步驟如下：

首先，將含砷12.7%的砷鐵渣經(jīng)自然干燥3日、105±2℃恒溫干燥10小時后，進行破碎篩分，得篩分粒徑40目以下的干砷鐵渣粉；

然后，將轉(zhuǎn)爐渣破碎篩分，得篩分粒徑40目以下的轉(zhuǎn)爐渣粉，并與二氧化錳粉及砷鐵渣粉按90:0.02:1的比例混合均勻，加入坩堝；

然后，當爐溫升溫至900℃時，將裝有混合料的坩堝快速放入高溫爐，繼續(xù)快速加熱到1200℃，并保溫20分鐘，使砷鐵渣充分熔融反應固化；

最后，將熔融固化渣在高溫爐內(nèi)冷卻到700℃后水冷至室溫，得到無害化處理后的固化渣。采用HJT 299-2007法進行浸出毒性鑒別，浸出液中砷濃度為0.92mg/L，為一般工業(yè)固廢，可直接作為生產(chǎn)水泥的原料。

最后說明的是，以上優(yōu)選實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了詳細的描述，但本領域技術(shù)人員應當理解，可以在形式上和細節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。

銅冶煉污酸沉砷渣的無害化處理方法.pdf