一种基于砷铁白冰铜的固砷方法技术

本发明专利技术公开了一种基于砷铁白冰铜的固砷方法，将砷铁白冰铜置于反应釜中加热至熔融状态，使砷铁白冰铜成分均匀得到金属液，再将所述金属液冷却至室温，凝固形成稳定固体，即完成砷的固化；所述冷却速度为5~25℃/s。本发明专利技术通过控制砷铁白冰铜凝固过程中的冷却速度，改变了其凝固组织，细化晶粒尺寸，使结构更加致密，制得的固化产物稳定性好，形状可控，有效地固化了砷铁白冰铜中的砷，砷的浸出量低于国家《危险废物浸出毒性鉴别标准》（GB5085.3‑2007）。该方法工艺简单，操作方便，无需添加化学试剂，处理成本低效果好，绿色经济，易于工业化生产，具有良好的应用前景和经济效益。

A method of arsenic fixation based on white copper as

【技术实现步骤摘要】
一种基于砷铁白冰铜的固砷方法
本专利技术涉及治理砷污染
，特别的涉及一种基于砷铁白冰铜的固砷方法。
技术介绍
近年来，由于金属矿石的开采、冶炼及化工、农药等产品生产，工业废物的不当排放，大量砷化物被引入环境，污染土壤、大气和水源。根据ATSDR报道，砷在有毒物质的排行榜上位列第一，鉴于其对身体的明显负作用和作为有毒金属普遍存在于环境中，砷的研究已经越来越得到社会各阶层的广泛注意。从砷污染的来源来看，人为作用占了相当大的部分，其中采冶行业一直是砷污染的主要来源，并且随着传统贱金属资源的减少，复杂含砷矿物的加工逐渐占据重要地位。矿产资源的开发利用不一定会导致严重的砷污染问题，但随着矿产资源开发和利用强度加大，当企业缺乏砷回收的动力和手段时，大量含砷物质直接或间接地进入大气、水体和土壤，将会导致砷污染问题越来越突出。据统计，仅在中国每年就产生50万含砷渣，并已囤积200万含砷渣仍需处理，大量含砷渣的堆放不仅占用土地，存在严重的环境污染风险，而且造成很大的资源浪费。一旦遭受砷污染，其治理难度很大、成本很高，而且周期很长，很难通过自然的吸收分化而消除，需付出巨大的环境和经济代价。因此，着力解决采冶行业的砷问题，是源头控砷治砷的关键。在有色金属火法冶炼过程中，砷很容易挥发至烟尘中，特别是铜、铅冶炼企业，烟尘中除了含有铜铅外，还含有多种有价金属和砷的氧化物，多次利用后砷在烟尘富集，这种烟尘属于Ⅰ类危险废物，必须在冶炼前先脱砷。目前，专业的再生资源综合利用企业对于含砷量小于2%的烟尘或含砷的其他物料，能在富氧侧吹还原炉中勉强利用，但冶炼过程中砷仍然挥发富集进入自产烟灰中，砷含量越来越高可达10~15%。为了解决砷高的危害，企业通常采用水洗脱砷的办法除砷，然后再返回冶炼，但水洗脱砷后的产物为砷酸钙、砷酸铁和硫化砷等，并且工艺流程操作非常复杂。近十年来，有色冶炼行业为了避免焙烧产生的大量废气污染，省略熔炼前水洗过滤的工艺，通过调整富氧还原熔炼的技术参数，直接将含砷物料加入炉中进行高温处理，并在冶炼过程中加入铁，在产生粗金属的同时富集有价金属，此时大量的砷进入砷铁白冰铜中（高达80%以上），这种非传统意义上的砷铁白冰铜含有价金属少，作为后续冶炼二次资源已无使用价值。但砷铁白冰铜产量大，比重高，约为7.3，可作为配重材料进行出售，有一定的经济价值，同时，这种砷铁白冰铜稳定性相对较高，通常会被封装起来使用，从而很大程度上减少了砷的污染，减轻了砷处理成本，和避免了产品市场萎缩等问题，可作为砷处理的一个重要方向。但该材料的含砷量高达25%，即使作为配重材料使用通常会被封装起来，极大的减少了砷的污染，但砷铁白冰铜本身的浸出毒性，有时会超出国家允许的范围（GB5085.3-2007国家标准规定在碱性或强还原性条件下砷的毒性浸出限值<5mg/L），这也表明其存在安全隐患。为了解决含砷危废长期堆存导致的环境安全和环境污染问题，主要采用固化法和矿化法。固化法即通过物理或化学过程掺入或包裹到惰性基材或稳定物质中，使含砷危废具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术，将砷与环境隔绝，再进行填埋，避免了砷的复溶，防止了二次污染。常用的是水泥包胶固化、石灰焙烧固化及玻璃固化等。虽然上述方法均可有效降低含砷废渣的浸出毒性，但是水泥固化体存在耐久性不好的缺陷，易造成二次污染，若采用涂层处理则会提高成本，另外，由于水泥固化体的增容比较高，填埋所需土地逐渐增多。地聚合物材料来源广泛，成本也较低，但其种类繁多，影响因素较多，普适性较差，实际应用仍需进一步研究。火法烧结固化是通过煅烧处理稳定性较差的砷酸钙实现含砷废渣的稳定化，但是烧结处理可能会引起砷的挥发，同时烧结后的砷酸钙渣仍存环境污染的风险。矿化法是将砷转化为稳定性高的含砷矿物。如专利技术专利CN201811117185.9公开了一种水热还原矿化协同固砷的方法，向含砷溶液中加入硫酸亚铁，在要求的pH值下加入硫化钠沉淀出硫化砷-硫化亚铁复合沉淀物，该复合沉淀物和还原剂用水调浆后加入到高压反应釜中，控制温度反应一定时间，使复合沉淀物转化为具有矿物晶型的固砷产物，最终实现降低固砷产物溶解毒性的目的。专利技术专利CN201910021452.0公开一种工业含砷废水的无害化固砷方法，对工业含砷废水进行预中和处理；往预中和后液中加入铁盐和氧化剂将砷固化为砷酸铁沉砷渣，并用中和剂控制过程pH；在高温水溶液中将砷酸铁沉砷渣高温矿物化转化为臭葱石稳定渣。专利技术专利CN201910712441.7公开了一种铜冶炼硫化砷渣转型联用固砷的方法，包括如下步骤：S1、将砷滤饼、含钙物质和稳定剂进行混合，并加水搅拌，在室温下搅拌反应2h；S2、添加水泥到步骤S1得到的料浆中，搅拌均匀后静置固化5~6天。但上述方法存在化学试剂用量较大，成本较高，工艺流程复杂等问题，从而限制了上述方法在实际生产中的应用范围。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种基于砷铁白冰铜的固砷方法，解决现有固砷方法存在耐久性差、固化体浸出率高、增容大，易造成二次污染，化学试剂用量较大，成本较高和工艺流程复杂等问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种基于砷铁白冰铜的固砷方法，将砷铁白冰铜置于反应釜中加热至熔融状态，使砷铁白冰铜成分均匀得到金属液，再将所述金属液冷却至室温，凝固形成稳定固体，即完成砷的固化；所述冷却速度为5~25℃/s。这样，使固化产物晶相尺寸更加细小，使更多数量的Fe2As基体暴露于浸出溶液减少了FeS的腐蚀，同时能减小凝固组织的偏析，使砷铁白冰铜凝固组织更加均匀，孔洞更加细小，固化处理后的物料中砷较稳定，不易析出和溶解。当冷却速度低于5℃/s时，得到的产物晶粒颗粒粗大、空洞较大，易造成局部过度腐蚀脱落以及浸出溶液易通过孔洞通道进一步腐蚀基体内的晶体，导致砷的浸出。进一步，所述金属液还可以是富氧还原熔炼工艺中静置分离的熔融状态的砷铁白冰铜。这样，节约大量能耗，降低成本。进一步，所述砷铁白冰铜包括以下质量百分含量的组分：铁元素（一般为氧化亚铁）50~70％、砷元素20~25％和余量为杂质。其中，在现有工艺条件下，不可避免的会带入杂质硫元素，形成FeS。进一步，所述金属液的温度为950~1300℃。这样，使砷铁白冰铜中各组分能够充分混匀，并具有良好的流动性。进一步，所述冷却方式是将金属液灌注至低温干燥的金属模具或持续低温干燥的金属模具中。使金属模具处于冷却水中即可使金属模具保持持续低温。进一步，所述金属模具为铜和钢中的一种或两种的组合。进一步，所述低温为10~150℃。进一步，所述稳定固体的主要物相为Fe2As和Fe-As-S相。这样，通过对砷铁白冰铜凝固过程中冷却速度的控制，将砷铁白冰铜中易溶解的FeS相转化为Fe-As-S新相，该物相不易溶解且同时减少了部分的FeS，从而能降低FeS的溶解，并极大程度的抑制了砷的浸出。本专利技术还提供了一种采用所述方法制备的配重材料。这样，采用上述方法得到的产物属于一般固体物，且呈块状，结构致密，不需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于砷铁白冰铜的固砷方法，其特征在于，将砷铁白冰铜置于反应釜中加热至熔融状态，使砷铁白冰铜成分均匀得到金属液，再将所述金属液冷却至室温，凝固形成稳定固体，即完成砷的固化；所述冷却速度为5~25℃/s。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于砷铁白冰铜的固砷方法，其特征在于，将砷铁白冰铜置于反应釜中加热至熔融状态，使砷铁白冰铜成分均匀得到金属液，再将所述金属液冷却至室温，凝固形成稳定固体，即完成砷的固化；所述冷却速度为5~25℃/s。


2.根据权利要求1所述基于砷铁白冰铜的固砷方法，其特征在于，所述金属液还可以是富氧还原熔炼工艺中静置分离的熔融状态的砷铁白冰铜。


3.根据权利要求1所述基于砷铁白冰铜的固砷方法，其特征在于，所述砷铁白冰铜包括以下质量百分含量的组分：铁元素50~70％、砷元素20~25％和余量为杂质。


4.根据权利要求1所述基于砷铁白冰铜的固砷方法，其特征在于，所述金属液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：童志博，谭昭君，王江，孙靖婷，韩笋，梁金凤，郭学益，陈佳雯，汪琴，
申请(专利权)人：长江师范学院，
类型：发明
国别省市：重庆;50