一种雄黄尾矿渣稳定化处置方法技术

本发明专利技术公开了一种稳定化处置雄黄尾矿渣的方法，包括如下步骤：(1)将雄黄尾矿渣破碎后向其中加入水，搅拌均匀后在功率为100W～300W之间的微波场作用下进行第一阶段微波处理；(2)向其中加入水和亚铁盐，搅拌均匀后通入空气或氧气，同时在功率为300W～500W之间的微波场作用下进行第二阶段微波处理；(3)再将其在功率为500W～700W之间的微波场作用下进行第三阶段微波处理，由此实现雄黄尾矿渣的稳定化。本发明专利技术通过对该方法的整体流程工艺设计，尤其是关键的微波处理工艺的参数、条件进行改进，分三阶段实现雄黄尾矿渣的溶解、氧化以及稳定化，能够有效解决砷酸钙溶解速率慢、硫化砷氧化速率慢、产物长效稳定性不足的问题。

Stabilization method for realgar tailings

The invention discloses a method for stabilizing and disposing realgar tailings, which comprises the following steps: (1) crushing realgar tailings and adding water into them, stirring evenly, and performing the first stage microwave treatment under the microwave field of power between 100W and 300W; (2) adding water and ferrous salt into the realgar tailings, stirring evenly, and then entering air. Or oxygen, at the same time in the power of 300 W to 500 W under the microwave field for the second stage of microwave treatment; (3) in the power of 500 W to 700 W under the microwave field for the third stage of microwave treatment, thereby achieving the stability of realgar tailings. The invention can effectively solve the problems of slow dissolution rate of calcium arsenate, slow oxidation rate of arsenic sulfide and insufficient long-term stability of products by improving the overall process design of the method, especially the parameters and conditions of the key microwave treatment process, and realizing the dissolution, oxidation and stabilization of realgar tailings in three stages. The problem.

【技术实现步骤摘要】
一种雄黄尾矿渣稳定化处置方法
本专利技术属于含砷尾矿处置相关的
，更具体地，涉及一种雄黄尾矿渣稳定化处置方法。
技术介绍
雄黄矿是我国特有的矿产，全球储量第一，我国对其开采历史已长达1500年，但由于选矿和生产技术的落后，遗留了大量未经任何处理的高砷尾矿渣，成为了环境砷污染的重要来源之一。雄黄尾矿释放的高毒性砷通过地表水、地下水、土壤及食物链等途径已严重威胁到人类健康。与常见的富铁含砷固废中主要含有相对稳定的铁砷矿物不同，雄黄尾矿渣中主要含有硫化砷(雄黄和雌黄)和砷酸钙(如毒石Ca(AsO3OH)·2H2O)，以及大量共存的碳酸钙和碳酸镁等矿物。地表环境中，硫化砷中的As(II)在氢氧根、碳酸根等多种离子的协同作用下，逐渐被空气中的氧气氧化为As(V)，进而与环境中大量共存的钙离子结合形成砷酸钙等次生矿物。但是由于这些次生矿物溶解度较高，并不能有效固定砷，同时硫化砷在尾矿渣中的残留又会因持续氧化而释放砷，因而这类高砷尾矿渣极不稳定，容易释放大量的砷造成环境危害。目前，对于高浓度含砷固废常用火法焙烧或湿法浸提的工艺提取砷的氧化物，这也是雄黄尾矿现有的主要处理方式，但我国含砷矿物储量大，且砷产品的需求量远小于供给量，因而使用低品位的雄黄尾矿渣制备砷产品无论从成本上考虑还是从对环境的二次污染问题上考虑都不是最佳的处置方式。通过稳定化技术将溶解度高的化合物转化为更稳定的矿物也是含砷固废的常用处理思路。韩凤等(韩凤，史学峰，邵乐，李昌武，刘晓月.雄黄矿区含砷危险废物稳定化治理药剂研究及应用，湖南有色金属，2018，34(1)，61～63)采用改性软锰矿、铁盐、钙盐和天然矿物合成的复配药剂对雄黄尾矿进行稳定化处理，养护3～5天后可使砷的浸出浓度低于《危险废物填埋污染控制标准》(GB18598-2001)中对砷浸出浓度的限值(2.50mgL-1)；徐诗琦(徐诗琦.雄黄尾矿中砷的稳定化机理及其中试研究，武汉：华中科技大学，2017)采用硫酸亚铁对雄黄尾矿进行稳定化处理，养护两天后尾矿中砷的浸出浓度可低于2.50mgL-1。雄黄尾矿稳定化的主要机理是毒石溶解以及雄黄氧化后，逐渐转化为难溶的砷铁矿和臭葱石。但在常温下，雄黄尾矿中无论是砷酸钙的溶解还是硫化砷的氧化速度都较慢，形成的无定形铁砷化合物的稳定性也低于晶型矿物，不利于其长效稳定性。另外药剂用量大导致增容比高也是稳定化处置固废的难题。近年来，微波技术因其升温快、传质快且能促进成矿而开始应用于固体废物中重金属的稳定化处理，通常将固体废物与微波敏化剂均匀混合后在一定微波功率下反应以达到稳定化效果，然而投加的敏化剂难分离、易造成二次污染并会增大增容比。专利CN102039306B公开了一种污染土壤中重金属铜的稳定化处置方法，利用微波辅助铁丝稳定化金属铜；专利CN106077031A公开了一种将微波水热法应用于生活垃圾焚烧飞灰的处置方法，向飞灰中加入磷酸盐添加剂，再用微波加热使焚烧飞灰中的重金属得以固化；专利CN104108842B利用微波降解禽粪中的有机砷，再进一步利用微波辅助铁盐对无机砷进行稳定化；专利CN103319060B公开了一种沉积物中砷的微波诱导催化氧化固定化处理方法，通过微波诱导铁锰氧化物对沉积物中的砷进行氧化、稳定化。而雄黄尾矿的组成特殊，常规的微波耦合铁盐操作难以同时实现砷酸钙的溶解、硫化砷的氧化以及后续成矿过程，且微波过程中所投加的微波敏化剂难以分离，从而造成固废体积的增大和二次污染风险的提高，且增加了工艺的复杂性。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种雄黄尾矿渣稳定化处置方法，其中通过对该方法的整体流程工艺设计，尤其是关键的微波处理工艺的参数、条件(如各个微波处理阶段中反应体系的含水率、微波的处理功率及时间，反应体系中添加药剂的具体种类及添加量等)进行改进，分三阶段实现雄黄尾矿渣的溶解、氧化以及稳定化。与现有技术相比能够有效解决砷酸钙溶解速率慢、硫化砷氧化速率慢、产物长效稳定性不足的问题，处理后砷的浸出浓度能够满足危险废物填埋标准，有效实现雄黄尾矿渣的稳定化；并且，本专利技术还可以减少药剂用量从而降低增容比，在无需投加微波敏化剂的条件下快速实现雄黄尾矿渣的稳定化处置。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种稳定化处置雄黄尾矿渣的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将雄黄尾矿渣破碎后向其中加入水，搅拌均匀后在功率为100W～300W之间的微波场作用下进行第一阶段微波处理，得到第一混合物；(2)向所述步骤(1)得到的所述第一混合物中加入水和亚铁盐，搅拌均匀后通入空气或氧气，同时在功率为300W～500W之间的微波场作用下进行第二阶段微波处理，得到第二混合物；(3)将所述步骤(2)得到的所述第二混合物在功率为500W～700W之间的微波场作用下进行第三阶段微波处理，由此实现雄黄尾矿渣的稳定化。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，所述水与所述雄黄尾矿渣的质量比为3～7：10，所述第一阶段微波处理的微波处理时间在5min～20min之间。作为本专利技术的进一步优选，对于所述步骤(2)，所述步骤(2)中新加入的水与所述雄黄尾矿渣的质量比为2～5：10，所述亚铁盐与所述雄黄尾矿渣的质量比为1～3：10，所述第二阶段微波处理的微波处理时间在5min～30min之间。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(3)中，所述第三阶段微波处理的微波处理时间在5min～20min之间。作为本专利技术的进一步优选，所述亚铁盐为七水硫酸亚铁、四水硫酸亚铁、一水硫酸亚铁、四水氯化亚铁、二水氯化亚铁中的一种或组合。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，所述破碎具体是将雄黄尾矿渣破碎至粒径≤5mm。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(1)中，所述水与所述雄黄尾矿渣的质量比优选为5～6.5：10，所述第一阶段微波处理的微波处理时间优选在10min～15min之间，微波功率设定在150W～250W之间。作为本专利技术的进一步优选，对于所述步骤(2)，所述步骤(2)中新加入的水与所述雄黄尾矿渣的质量比优选为3～4.5：10，所述亚铁盐与所述雄黄尾矿渣的质量比优选为1.5～2.5：10，所述第二阶段微波处理的微波处理时间在10min～20min之间，微波功率设定在350W～450W之间。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(3)中，所述第三阶段微波处理的微波处理时间优选在5min～15min之间，微波功率设定在500W～650W之间。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要能够取得以下的有益效果：(1)本专利技术解决了现有微波操作难以同时实现雄黄尾矿的溶解、氧化和稳定化问题：本专利技术通过第一次、第二次、第三次微波处理对含水率、微波条件以及药剂的控制，有效地分阶段实现了雄黄尾矿中砷酸钙的溶解、硫化砷的氧化以及砷的稳定化；本专利技术中雄黄尾矿渣稳定化处置方法，其中三个阶段的微波处理分别对应了雄黄尾矿的溶解、雄黄尾矿的氧化、及雄黄尾矿的最终稳定化。本专利技术第一阶段的微波处理是在100W～300W之间的微波功率条件下进行的，水分不易挥发，在5min～20min之间的时间内，能够维持含水率，通过对含水率和微波条件的控制，有效加速了砷酸钙的溶解，为后续砷酸根的成矿提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稳定化处置雄黄尾矿渣的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将雄黄尾矿渣破碎后向其中加入水，搅拌均匀后在功率为100W～300W之间的微波场作用下进行第一阶段微波处理，得到第一混合物；(2)向所述步骤(1)得到的所述第一混合物中加入水和亚铁盐，搅拌均匀后通入空气或氧气，同时在功率为300W～500W之间的微波场作用下进行第二阶段微波处理，得到第二混合物；(3)将所述步骤(2)得到的所述第二混合物在功率为500W～700W之间的微波场作用下进行第三阶段微波处理，由此实现雄黄尾矿渣的稳定化。

【技术特征摘要】
1.一种稳定化处置雄黄尾矿渣的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将雄黄尾矿渣破碎后向其中加入水，搅拌均匀后在功率为100W～300W之间的微波场作用下进行第一阶段微波处理，得到第一混合物；(2)向所述步骤(1)得到的所述第一混合物中加入水和亚铁盐，搅拌均匀后通入空气或氧气，同时在功率为300W～500W之间的微波场作用下进行第二阶段微波处理，得到第二混合物；(3)将所述步骤(2)得到的所述第二混合物在功率为500W～700W之间的微波场作用下进行第三阶段微波处理，由此实现雄黄尾矿渣的稳定化。2.如权利要求1所述稳定化处置雄黄尾矿渣的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述水与所述雄黄尾矿渣的质量比为3～7：10，所述第一阶段微波处理的微波处理时间在5min～20min之间。3.如权利要求1所述稳定化处置雄黄尾矿渣的方法，其特征在于，对于所述步骤(2)，所述步骤(2)中新加入的水与所述雄黄尾矿渣的质量比为2～5：10，所述亚铁盐与所述雄黄尾矿渣的质量比为1～3：10，所述第二阶段微波处理的微波处理时间在5min～30min之间。4.如权利要求1所述稳定化处置雄黄尾矿渣的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述第三阶段微波处理的微波处...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳玲，丁嘉琪，陈静，李鸿博，张荷，王鑫，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42