重有色金屬冶煉中砷的脫除與回收

郭 輝

（青海西豫有色金屬有限公司，青海 格爾木 816000）

隨著科學技術快速發展，促進了我國各個行業的穩定發展，在我國工業快速發展的同時，給環境帶來的影響逐漸加重。在有色金屬冶煉行業運營生產中，將會排放大量含砷廢水，為了實現環境治理，相關部門給有色金屬冶煉行業含砷廢水排放提出嚴格要求。要想降低對環境的影響，加強對含砷廢水排放處理工藝探究是非常重要的，需要有色金屬冶煉行業高度重視。

1 砷的危害

砷產生于自然環境中，是一種顏色為暗灰色的固態物質。針對單質砷來說，其含毒性不強，但是生物體對砷的需求有劑量上的限制，如果砷的含量比較大，必將造成生物中毒等狀況。砷化合物自身存在毒性，其中AsH3毒性比較高，可以和機體酶蛋白相融合，讓酶喪失活性。砷污染在冶金行業中是一種比較嚴重的污染現象，其中有色金屬冶煉行業中作為含砷廢水主要生產行業，其水質中含有大量的砷化合物，將會遭受周圍生態環境的影響，威脅人們身體健康。

2 重有色金屬冶煉中砷的脫除方法

（1）化學沉淀法。化學沉淀法通常需要應用部分物質，如Ca2+、Al3+等。經過化學反應，將會形成不溶于水的亞砷酸鹽等物質，從而不能實現全面去除。化學沉淀法可以對含砷廢水進行有效處理，應用范疇廣泛，操作便利，處理效果明顯[1]。結合化學用劑情況，選擇不同化學沉淀工藝，如石灰法、硫化法等。其中，硫化法在處理含砷廢水過程中，將會釋放大量有毒硫化氫氣體，所以需要采用一系列防護對策，并對硫化砷渣進行處理，防止造成二次污染。

（2）物理法。①膜分離工藝。在膜分離工藝中，通過采用高分子或者無極半透膜當作分離物質，在外界力量的作用下，通過采用各組分在膜中傳質選擇性差異實現物質分離。在日常中，廣泛采用的膜分離工藝方式有微濾法、超濾法等。膜分離工藝作為一種傳統物理分離方式，消耗的能源比較少，不會造成環境二次污染，操作要求低，在實際含砷廢水處理中應用廣泛。②吸附工藝。吸附工藝因為操作便利，技術成熟，處理范疇大等，得到了低濃度含砷廢水處理的廣泛應用。吸附劑作為吸附工藝中重要內容，比較常見的吸附劑包含了赤鐵礦、活性鋁等。在吸附劑表面，可以實現砷元素的吸附處理，吸附面積越大，吸附劑吸附效果越明顯，并且吸附效果將會受到溫度、溶液酸堿值等因素影響。通過試驗得知，大部分吸附劑對五價砷服務效果比較顯著，但是對三價砷吸附效果不理想。③離子交換法。離子交換法作為當前比較普遍的一種含砷廢水處理方式，通過采用單斜晶水合氧化鋯填充多孔樹脂實現含砷廢水處理，處理效果比較理想。在處理以后，含砷廢水可以滿足國家排放要求。但是離子交換法處理范疇受到限制，針對濃度高的含砷廢水，處理效果并不理想。此外，離子交換方式和其他工藝比較更為繁瑣，成本投放量比較大，無法滿足工業化工藝處理要求。④萃取法。萃取工藝原理在于相似相溶，通過互不相容溶劑分配差異，實現分離。普遍采取的砷萃取劑由醇類、醚類等。⑤浮選法。浮選工藝通常是通過應用存在表面活性物質在氣液交界位置實現對砷物質吸附處理的一種方式。在含砷廢水處理過程中，通過在含砷廢水中投放一些和砷相反電荷的溶劑，通過化學反應后形成不溶性沉淀物，將其附著在氣飽中，浮到水面后實現回收處理。該工藝處理量比較大，并且將會產生大量廢渣，凈化水平高，可以起到理想除砷效果。

（3）生物法。砷自身具有被生物體氧化的特征，所以通過采用生化方式實現含砷廢水處理，能夠獲取明顯效果。常規采用的生物法方式有活性污泥法、藻菌共生體法等。

（4）化學法。①電解法。電解法主要是通過采用鋁或者鐵等物質當作陽極與陰極，把含砷廢水在直流電的作用下實現電解處理。電解方式操作比較便利，成本比較少，但是砷處理效果不理想，在處理中將會發生二次污染現象，所以沒有得到廣泛應用[2]。②氧化法。氧化法也就是可以將含砷廢水中三價砷去除。三價砷的毒性遠遠高于五價砷，同時處理難度也高于五價砷，所以需要采用氧化劑把三價砷更改成五價砷以后，實現砷去除。常規廣泛采用的強氧化劑有雙氧水、高錳酸鉀等。

3 砷的回收利用

（1）砷的回收利用價值。因為砷和其化合物自身具有含毒性，并且將會給周圍環境帶來嚴重影響，這給砷產品開發和應用造成直接影響。全球范疇內白砷消耗量為5萬噸，其中農藥消耗占比為75%，含金玻璃占比為2%。我國每年白砷用量為0.3萬噸，其中85%的白砷被應用在玻璃行業中，剩余應用在化工行業中。在農業中，砷被應用于防止農產品蟲害上。砷的化合物可以用于木材防腐，在木材防腐上具有良好應用前景。在部分合金材料中添加砷物質，能夠實現合金物理化學性能的改變。

（2）砷的加工方法。①氧化物加工方法：在工業中，制取白砷的材料主要是冶煉重金屬硫化礦中比較常見的產品。如含AsZO3的各個金屬物質，都能獲取硫化砷濾渣。生產白砷的方式比較多，大體可以劃分為兩種，一個是火法揮發，另一個是濕法浸出。②火法揮發(升華法)：火法揮發主要應用在三氧化二砷中，是一種沸點比較低的氧化物，在465℃的環境下，蒸汽呀將會達到0.IMPa，這時三氧化二砷將會大量揮發。升華法作為將含砷物質存放到冶金爐中，經過高溫處理，升華成煙氣，其他不揮發的氧化物依舊保留在固體塵中。煙氣冷卻及凈化除塵均是該方式中廣泛采用的工藝。③濕法工藝：濕法工藝中包含加壓熱水浸出方式，該方式的工作原理在于，通過使用AsZO3在水中溶解，隨著溫度的升高，溶解度也不斷升高；硫酸銅溶液氧化以后發生浸出反應，也就是把硫化砷沉淀物當作原材料，在硫酸銅水溶液的作用下實現非氧化浸出。④金屬砷生產：元素砷在制取過程中，一般會采取兩種方式，一個是碳還原，另一個是蒸餾。大多數元素深都采取還原方式制取，只有少部分的砷需要采取分餾制取工藝。⑤高純砷生產：例如，在粗砷或者白砷提取過程中，經過提純和還原處理，純度將會達到99%以上。高純度砷的提取，需要摻雜一些化學材料，如砷化鎵、硅半導體等。高純度砷提取方式以粗砷和白砷為主。

4 結語

總而言之，在我國群眾環保意識不斷提升的環境下，對有色金屬冶煉含砷廢水排放要求越為嚴格。在有色金屬冶煉中，將會產生大量含砷廢水，做好含砷廢水處理工作是非常重要的。所以，加強對有色金屬冶煉中含砷廢水處理工藝探究，是促進有色金屬冶煉行業穩定發展的關鍵。