有色冶金含砷烟尘的治理

326 编辑：中冶有色技术网来源：李玉丰母丹

2024-03-08 11:39:26

摘要：矿冶活动，是人类向环境排放砷的最大来源。有色冶炼过程中，含砷气体和液体的量较少，含砷烟尘是固态砷的主要排放形态。本文阐述了有色冶金含砷烟尘减量化处理的主要模式，并探讨了有色冶金含砷烟尘的资源化处理。

关键词：砷有色冶金烟尘治理

中图分类号： TF 文献标识码： A 文章编号：

有色冶金砷的来源

砷是一种普遍存在的元素，其在地壳中的丰度位于所有元素的第20位，约为1.5-3mg/kg。自然界中存在超过200种含砷矿物。砷常伴生于有色金属矿中，并随精矿进入有色冶炼厂。矿冶活动是人类向环境中排放砷的最大来源。尽管通过选矿可使大部分的砷留在尾矿中，但每年仍有大量的砷（超过50000t/a）随精矿进入冶炼厂，并以气、液和固三种物理形态被排放到环境中。有色冶炼过程中，含砷气体和含砷液体的量较少，由于砷及其化合物具有较强的挥发性，含砷烟尘是固态砷的主要排放形态。

这些含砷烟尘不仅给企业造成了严重的压力，而且造成了企业周边环境的严重污染。目前，我国对砷的卫生标准做出规定：居民区大气中砷的日平均最高容许浓度为0.003mg/m3，饮用水中砷的最高容许浓度为0.05mg/L（以As2O3计），工业废水中砷的最高容许排放浓度为0.5mg/L。如果饮用水、空气、食物中的含砷量超标，就有可能引发砷中毒。2004年12月15日，世界卫生组织公布，全球至少有5000多万人口正面临着地方性砷中毒的威胁，其中，大多数为亚洲国家，而中国正是受砷中毒危害最为严重的国家之一。因此，迫切需要对有色冶金工业中产生的含砷烟尘进行综合治理或者综合回收，使其达标排放或综合利用。

有色冶金含砷烟尘的减量化处理

当前，有色冶金含砷烟尘的处理方法主要有2类：火法处理和湿法处理。

火法处理，典型工艺是火化挥发法，基本原理是利用砷及其化合物具有较强挥发性的特点，通过高温焙烧，使得烟尘中的砷氧化成三氧化二砷（俗称白砒）进行回收。根据实践经验，有效脱砷的根本途径，是冶炼前降低矿石的含砷量。如，在熔炼锡精矿时，对含砷大于1%的锡精矿必须在冶炼前将砷脱除。国内的生产装备水平，火法处理回收的白砷，品位不高。如柳州冶炼厂采用蒸馏炉挥发法生产白砷，杂质含量较高，As2O3一般在90%~95%。同时，挥发后的矿渣含砷高达10%，砷回收率不高，需要进行二次焙烧。总体来看，火化挥发法的缺点是砷的挥发率不高，高品质的一级和二级白砷产品仅占白砷产品总量的32.63%~57.38%。同时，高温焙烧，生产环境比较恶劣，矿渣的砷含量仍保持一定水平，容易污染环境。

湿法处理，典型工艺是浸出法，基本原理是利用砷在不同液体中的溶解度差异，通过浸出液将烟尘中绝大部分的砷溶解，然后对含有砷的浸出液进行砷的回收处理或者进行无害化处理。常用的湿法处理包括酸浸、碱浸和盐浸，其中最普遍采用的是硫酸浸出法。烟尘用硫酸浸出时，绝大部分的砷进人浸出液中，得到的浸出液进一步用硫化法处理或者进行无害化处理。广西来宾冶炼厂于1987年完成了采用湿法流程从锡精矿焙烧产出的含砷烟尘中提取优质白砷的半工业试验。该厂将布袋收得含砷高（大于55%）的烟尘用冷水浆化，在不断搅拌的情况下，缓缓加入以碳铵为主的添加剂，调节料浆pH值至5~6之间，再升温近沸浸出1h后过滤。滤液在60~70℃下加入以As2S3为主的添加剂，恒温搅拌脱杂1h后过滤，滤液经脱色后浓缩结晶，即可产出优质白砷，其白度为84.5~91.8，纯度为99.62%~99.84%。但是，由于As2O3在水中的溶解度小，以蒸发浓缩的方法从水溶液中提砷，能耗高，增加了该产品的成本。湿法处理虽然改善了劳动条件，减少了污染，但生产成本高，有待于进一步的改进。

虽然早期火法工艺从含砷烟尘中制备三氧化二砷有一定的应用，但由于环保要求的提高限制了其在生产中的应用。火法工艺从含砷烟尘中制备三氧化二砷的不足是砷挥发率不高，渣含砷高，产品质量较低。应该看到湿法工艺在从含砷烟尘制备三氧化二砷具有一定的优势，但是目前已有或已经投产的湿法制备三氧化二砷的工艺尚存在一些不足，使得砷的直收率低，残渣含砷较高，废水中的砷未充分回收。此外，除砷得到的砷酸铁、砷酸钙稳定性较差，需要进行高温热处理或者水泥固化。

有色冶金含砷烟尘的资源化处理

砷对人体及动植物的危害性，决定了含砷烟尘最终处理要十分慎重，避免造成环境污染。目前，含砷烟尘的最终处理，主要思路是回收烟尘中的砷，对无法回收的固体尾渣进行水泥固化封存处理,一个更有建设性的思路，是直接发掘含砷烟尘的经济用途。

目前，含砷烟尘的资源化还处于起步阶段，相关的应用研究较少。含砷烟尘回收的主要产品是三氧化二砷（俗称白砒）。白砒是玻璃制造工艺过程中的澄清剂。刘小波等对含砷烟尘应用于玻璃制造工艺过程，直接替代白砒做玻璃澄清剂的可行性进行了理论分析和实验证明。

一方面，含砷烟尘在玻璃高温环境下形成的白砒，与外部直接添加白砒，在排除玻璃液中细小气体中所起的作用基本相同：在低温阶段，白砒As2O3氧化，形成As2O5,1300℃后的高温阶段As2O5重新分解成As2O3和氧气，产生的氧气进入玻璃液中的其他气泡中，促使气泡长大，并最终顺利排除，从而减少玻璃液中的细小气泡，起澄清作用。

另一方面，含砷烟尘是一种组成复杂的超细粉体，能在玻璃熔制过程中与二氧化硅形成硅酸盐，对玻璃熔制起助熔作用。

这一应用，既消除了有色冶金企业含砷烟尘的危害，同时也减轻了玻璃厂的废气污染。采用含砷废气做澄清剂时，玻璃厂烟道中废气的含砷量仅为采用白砒时的17.3%。

有色冶金企业的重金属污染，成为制约行业健康发展的瓶颈约束。随着现阶段我国有色金属行业清洁生产标准要求的不断提高，一方面要继续加大对含砷烟尘的减量化处理工艺的研究，另一方面也需要对含砷烟尘的资源化开展深入研究，增加含砷产品的使用范围。合理有效地利用含砷物料，不仅可以改善生存环境而且可以带来良好的经济价值和社会效益。

参考文献

孙锦龄.砷的环境卫生标准[J].环境保护，1994，（4）：45-46

刘小波，章礼，杨名江.含砷煙尘做玻璃澄清剂的应用研究[J].环境科学研究，1995，(5)：46-48

金哲男，蒋开喜，魏绪钧，贺家齐.有色冶金工业含砷废弃物的处理现状与展望[J].有色金属（冶炼部分），1999，（6）：9-12

作者简介：

李玉丰（1977-），男（汉族），吉林长春人，硕士，研究方向为有色冶金、技术经济。

母丹（1978-），女（汉族），吉林吉林人，工程师，本科，主要从事塑料加工和产品质量管理。

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