一种砷渣的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种砷渣的处理方法，将凝灰岩粉末与砷渣粉末混匀，得砷混合粉末；再将氧化铁粉末、铝粉与砷渣粉末混匀，得铁砷混合粉末；铁砷混合粉末加水搅匀，得铁砷混合浆体；将铁砷混合浆体进行低温等离子体照射的同时进行搅拌和曝气处理，得等离子体处理浆体；将氧化钙和氢氧化钠加入等离子体处理浆体中，搅匀，入模，养护，脱模，得砷渣胶凝固化体。本发明专利技术将砷渣氧化解毒和砷渣固化稳定化进行了一体化的处理，低毒性五价砷盐高效地稳定在胶凝固化体中；三价铁离子的加入可高效吸附还原性物质，避免五价砷被再次还原成三价砷，维持五价砷的稳定性；砷渣固化体强度最高可达51.62MPa，砷浸出浓度低于生活饮用水(一级)砷浓度允许值。

A treatment method of arsenic slag

The invention discloses a treatment method of arsenic slag, which is to mix the tuff powder and arsenic slag powder to obtain the arsenic mixed powder; then mix the iron oxide powder, aluminum powder and arsenic slag powder to obtain the iron arsenic mixed powder; mix the iron arsenic mixed powder with water to obtain the iron arsenic mixed slurry; mix and aerate the iron arsenic mixed slurry at the same time of low temperature plasma irradiation to obtain the plasma In addition, calcium oxide and sodium hydroxide are added into the plasma treated slurry, stirred evenly, put into the mold, maintained and demoulded to obtain the arsenic slag cementitious solidified body. The invention integrates the oxidation detoxification of arsenic slag and the solidification and stabilization of arsenic slag, and the low toxic pentavalent arsenic salt is efficiently stabilized in the cementitious solidified body; the addition of trivalent iron ion can effectively absorb reducing substances, avoid the reduction of pentavalent arsenic into trivalent arsenic again, and maintain the stability of pentavalent arsenic; the strength of arsenic slag solidified body can reach 51.62mpa, and the arsenic leaching concentration is lower than that of life Allowable value of arsenic concentration in drinking water (grade I).

【技术实现步骤摘要】
一种砷渣的处理方法
本专利技术涉及砷渣的处理方法，尤其涉及一种强化砷渣解毒及胶凝固化稳定化的处理方法。
技术介绍
在含砷有色金属矿的开釆、选矿、冶炼加工过程中会产生大量的砷渣，砷渣通常以砷铁渣、硫化砷渣、砷钙渣和有机砷渣等形式存在。砷渣中包含的多种砷化合物对人体具有毒害性，会造成人体器官损害，同时易诱发人体组织癌变；砷渣在土壤中释放出的砷污染物还会抑制植物根系生长，造成植物枯萎死亡，严重影响生态平衡。目前，针对砷渣的处置方法主要包括淋洗浸出法、电动去除法、固化/稳定化法。应用淋洗浸出法处置砷渣通常需要加入大量淋洗剂，加药、淋洗、固液分离过程中易产生二次污染问题，且砷渣中砷污染物去除率较低，淋洗废液仍需要深度处理。应用电动去除法处置砷渣可提高砷渣中砷化合物的去除率，但其存在水电能耗大、处置过程产生爆炸性气体、砷富集区渣样砷活性提高等问题。固化/稳定化技术是指通过混掺外加剂改变废物自生工程特性或通过胶凝固化显著降低特定污染物潜在迁移活性的一种技术。目前应用固化/稳定化技术处置砷渣存在胶凝材料活性激发不充分、砷渣固化体砷浸出浓度高、稳定化/固化过程中部分高价砷被还原成低价砷等问题。考虑到砷的毒性与迁移活性与其价态有关，通常低价态砷物质毒性与迁移活性要远高于高价态砷，因此在处置砷渣过程中将低价态砷转化为高价态砷并维持高价态砷稳定性不仅可以降低现场操作人员的砷污染暴露风险，也可以提高砷渣固化体中砷的浸出率。目前，通常通过向砷渣中添加大量氧化剂，经搅拌、陈化、烘干等步骤实现砷渣中砷污染物价态的提高。这样的方法不仅直接增加了处置环节，而且还存在砷渣中砷化物氧化效率低、氧化剂产物与固化剂不兼容、影响固化/稳定化工况稳定性等问题。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种砷渣的处理方法，实现对砷化物的高效氧化解毒和砷渣固化稳定化的一体化处理，将砷渣固化在胶凝固化体中。技术方案：本专利技术所述的一种砷渣的处理方法，将凝灰岩粉末与砷渣粉末混匀，得砷混合粉末；再将氧化铁粉末、铝粉与砷渣粉末混匀，得铁砷混合粉末；铁砷混合粉末加水搅匀，得铁砷混合浆体；将铁砷混合浆体进行低温等离子体照射的同时进行搅拌和曝气处理，得等离子体处理浆体；将氧化钙和氢氧化钠加入等离子体处理浆体中，搅匀，入模，室温条件下养护，脱模，得砷渣胶凝固化体。其中，所述凝灰岩粉末与砷渣粉末的质量比为1～2.5:1，综合砷固化率、砷渣胶凝固化体的单轴抗压强度以及成本，进一步优选为1～2:1，可以为1:1、1.5:1或2:1。所述氧化铁粉末、铝粉、砷混合粉末的质量比为5～12.5:5～12.5:100，综合砷固化率、砷渣胶凝固化体的单轴抗压强度以及成本，进一步优选为5～10:5～10:100，可以为5:5:100、5:7.5:100、5:10:100、7.5:5:100、7.5:7.5:100、7.5:10:100、10:5:100、10:7.5:100或10:10:100。所述氧化钙、氢氧化钠、凝灰岩粉末的质量比为5～12.5:3～7.5:100，综合砷固化率、砷渣胶凝固化体的单轴抗压强度以及成本，进一步优选为5～10:3～6:100，可以为5:3:100、5:4.5:100、5:6:100、7.5:3:100、7.5:4.5:100、7.5:6:100、10:3:100、10:4.5:100或10:6:100。所述水和铁砷混合粉末的液固比为55～65:100(mL:mg)。将铁砷混合浆体在20～80KV输出电压下进行低温等离子体照射，以60～120rpm速率进行搅拌，1～3h后停止低温等离子体照射、搅拌和曝气处理，曝入的氧气可吸收高能电子，增加氧自由基和氢氧根自由基产量。所述砷渣粉末的制备过程为，将砷渣烘干、研磨，过200～400目筛，即得。低温等离子体处理过程中，电极释放的高能电子与活性粒子诱发产生大量活性物质并伴随紫外光、微波辐射、冲击波以及热解现象。铁砷混合浆体中曝入的氧气可吸收高能电子，增加氧自由基和氢氧根自由基产量。氧自由基和氢氧根自由基通过异相反应，使得砷渣中残留的三价砷快速氧化成毒性较低的五价砷盐。铁砷混合浆体掺入的三价铁离子可有效吸附高能电子、氢自由基、二氧化碳自由基等还原性物质而转化为二价铁离子，从而避免五价砷盐被再次还原成三价砷；同时，生成的二价铁离子可与低温等离子体诱发生成的双氧水反应，生成氢氧根自由基和三价铁离子。在化学溶解、高能粒子冲击、微波辐射、冲击波及热解共同作用下，铝粉发生电离和解离现象，生成聚铝胶体，聚铝胶体与三价铁离子结合，生成聚铝铁胶体，聚铝铁胶体可高效地吸附五价砷盐。在高能粒子冲击、微波辐射、冲击波及热解共同作用下，凝灰岩中的玻璃态的硅酸盐大量溶解出来并被有效激活。激活的硅酸盐物质与吸附了五价砷盐的聚铝铁胶体快速反应，生成三维地质聚合体。通过电位平衡和化学键桥接作用五价砷盐被有效地固化在三维地质聚合体。向浆体加入氢氧化钠可将更多氢氧根离子引入液态环境中，激活碱基发作用，促使三维地质聚合体进一步聚合，生成结构更加致密的聚合物复合体。在碱激发作用下聚合物复合体与钙离子发生水化反应，最终生成致密的、高抗压强度的胶凝固化体。通过化学平衡、化学键桥接、物理包裹综合作用，砷污染物被高效地稳定在胶凝固化体中。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点是：(1)本专利技术将砷渣氧化解毒和砷渣固化稳定化进行了一体化的处理，氧化后的低毒性五价砷盐高效地稳定在胶凝固化体中，砷固化率最高可达99.71％；(2)三价铁离子的加入可高效吸附还原性物质，避免五价砷被再次还原成三价砷，可以有效维持五价砷的稳定性；(3)胶砂试验中，砷渣固化体强度最高可达51.62MPa，固化体如此高的抗压强度可以有效降低砷的浸出毒性浓度，砷浸出浓度低于生活饮用水(一级)砷浓度允许值。附图说明图1是本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1凝灰岩粉末和砷渣粉末质量比对砷渣胶凝固化体砷固化率及单轴抗压强度的影响如图1所示，将砷渣烘干、研磨，过200目筛，得砷渣粉末，按照质量比5:3:100，分别称取氧化钙、氢氧化钠、凝灰岩粉末；按照质量比0.5:1、0.7:1、0.9:1、1:1、1.5:1、2:1、2.1:1、2.3:1、2.5:1分别称取凝灰岩粉末和砷渣粉末，混合，搅拌均匀，得砷混合粉末；按照质量比5:5:100，分别称取氧化铁粉末、铝粉、砷混合粉末，混合，搅拌均匀，得铁砷混合粉末；按照液固比55:100(mL:mg)将水和含铁砷混合粉末混合，搅拌均匀，得铁砷混合浆体；对铁砷混合浆体进行低温等离子体照射，等离子电源(武汉三鑫华泰电气测试设备有限公司)输出电压为20KV，在低温等离子体照射的同时对铁砷混合浆体进行搅拌和通入氧气，搅拌速率为60rpm，1小时后停止低温等离子体照射、搅拌和曝气，得等离子处理浆体；将上述称量的氧化钙和氢氧化钠加入到等离子处理浆体中，充分搅拌，入模，室温条件下养护28天，出模，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砷渣的处理方法，其特征在于，将凝灰岩粉末与砷渣粉末混匀，得砷混合粉末；再将氧化铁粉末、铝粉与砷渣粉末混匀，得铁砷混合粉末；铁砷混合粉末加水搅匀，得铁砷混合浆体；将铁砷混合浆体进行低温等离子体照射的同时进行搅拌和曝气处理，得等离子体处理浆体；将氧化钙和氢氧化钠加入等离子体处理浆体中，搅匀，入模，养护，脱模，得砷渣胶凝固化体。/n

【技术特征摘要】
1.一种砷渣的处理方法，其特征在于，将凝灰岩粉末与砷渣粉末混匀，得砷混合粉末；再将氧化铁粉末、铝粉与砷渣粉末混匀，得铁砷混合粉末；铁砷混合粉末加水搅匀，得铁砷混合浆体；将铁砷混合浆体进行低温等离子体照射的同时进行搅拌和曝气处理，得等离子体处理浆体；将氧化钙和氢氧化钠加入等离子体处理浆体中，搅匀，入模，养护，脱模，得砷渣胶凝固化体。


2.根据权利要求1所述的砷渣的处理方法，其特征在于，所述凝灰岩粉末与砷渣粉末的质量比为1～2.5:1。


3.根据权利要求2所述的砷渣的处理方法，其特征在于，所述凝灰岩粉末与砷渣粉末的质量比为1～2:1。


4.根据权利要求1所述的砷渣的处理方法，其特征在于，所述氧化铁粉末、铝粉、砷混合粉末的质量比为5～12.5:5～12.5:100。


5.根据权利要求4所述的砷渣的处理方法，其特征在于，所述氧化铁粉末、铝粉、砷混...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，宋东平，张树文，周璐璐，陶骏骏，徐娇娇，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32