砷堿渣浸出試驗研究

2021-05-23 10:09:16羅藝輝

中國金屬通報 2021年2期

羅藝輝，李軍

（湖南省懷化市湖南辰州礦業有限責任公司，湖南懷化 619607）

砷堿渣是銻冶煉企業產生的一種危險固體廢棄物，是在反射爐或鼓風爐的火法煉銻過程中，采用加入純堿（碳酸鈉）或燒堿（氫氧化鈉）的方法對粗銻進行精煉除砷，產生的廢渣叫砷堿渣。砷堿渣中的主要成份是純堿（碳酸鈉）、砷及其化合物和銻及其化合物。砷堿渣中的砷及其化合物有劇毒，且易溶于水，若保管不善極易引起砷污染事件。

我國銻冶煉最集中的地區在湖南省冷水江市的錫礦山地區，錫礦山地區集中收集的砷堿渣約15萬噸；分散于22個歷史堆場，與爐渣裸露堆積在錫礦山地區的5萬噸砷堿渣形成的混合渣約60萬噸［1］。砷堿渣已造成地表水、地下水及土壤的嚴重污染［2］，為了消除錫礦山地區歷史遺留及新產生的砷堿渣污染，逐步消除砷堿渣對所屬流域和土壤的污染，砷堿渣無害化、資源化處置工作迫在眉睫。因此該市市委市政府積極制定對策，成立冷水江市銻都環保有限責任公司，籌建砷堿渣無害化生產線，對砷堿渣進行無害化處理，解除砷堿渣對環境構成的安全隱患。

砷堿渣的處理方式有填埋、火法、濕法等處理方法。填埋處理由于安全性低，管理費用高，已經很少采用。采用氧化焙燒揮發法處理砷堿渣制取As2O3易帶來二次污染，且處理含砷較低的砷堿渣效果不佳。在濕法處理工藝中，通常采用熱水浸出砷堿渣，金屬銻、銻酸鈉等保留在砷銻渣中，碳酸鈉、砷酸鈉、硫酸鈉、硫代硫酸鈉等可溶性鈉鹽進入浸出液，然后蒸發結晶得到砷、堿混合鹽，由于該混合鹽成分不穩定，應用價值不大。

砷堿渣無害化處理一直以來是世界性難題。冷水江市銻都環保有限責任公司擬采用常溫濕法無害化處理砷堿渣，做到砷堿渣中銻回收、砷富集剛性填埋、堿分離制純堿再利用的目的，該工藝的首要關鍵為砷堿渣的浸出，本文采用水浸的方式，研究如何將砷堿渣中的砷和堿實現最大效率的浸出，得到了最佳的工藝參數，為砷堿渣的無害化處理和資源的綜合回收打下基礎。

1 試驗原理

鑒于銻都環保砷堿渣中主要成分為碳酸鈉和砷酸鈉鹽，查閱相關資料得知碳酸鈉和砷酸鈉的易水溶性質［3］，碳酸鈉水溶性：35.4℃時溶解度最大，100克水中可溶解49.7克碳酸鈉，砷酸鈉水溶性：0.1℃時100克水能溶解5.59克砷酸鈉；25℃時100克水能溶解29.33砷酸鈉；98.5℃時100克水能溶解66.5克砷酸鈉。

銻主要以銻金屬和銻酸鹽形式存在，銻金屬不溶于水，銻酸鹽冷水中不溶，熱水中發生水解形成膠體［4］。

浸出過程是在固一液界面進行的多相化學反應過程，可大致分為三個步驟：浸出劑被浸出物料表面及裂隙中擴散，試劑被物料表面吸附并起化學反應，反應產物溶解并向溶液內部擴散。浸出試驗采用先球磨浸出+定速定時攪拌反應的方法進行，主要考察固液比、反應溫度、機械攪拌時間、球磨時間（物料粒度）對砷和堿浸出率、渣率的影響。

2 試驗原料

本次試驗取原料為是銻都環保砷堿渣庫中堆存的砷堿渣。

表1 砷堿渣主要成分檢測結果（%）

為了弄清砷堿渣物相組成，取樣送長沙礦冶研究院進行外檢分析，其結果見表2、表3。

表2 新、老砷堿渣銻的化學物相分析結果（%）

*化學物相分析中銻華實際上包括了部分結晶程度較低的銻酸鈉。

表3 新、老砷堿渣砷的化學物相分析結果（%）

檢測得到：砷堿渣中銻品位平均約1.5-1.6%，主要以三氧化二銻形式存在，占總銻量的63%，金屬銻及銻的固溶體約占17%，硫化銻品位低于0.1%，占比只有5%左右；砷堿渣中砷品位與賦存狀態也較為接近。砷品位約4%，主要以砷的氧化物形式存在，砷的氧化物占總量的95%以上，砷酸鹽占1.2%左右，硫化物中的砷不到0.2%；砷堿渣中堿含量≥50%。