重有色金属冶炼中砷的脱除与回收

2020-12-08郭辉

世界有色金属 2020年1期

郭辉

（青海西豫有色金属有限公司，青海格尔木 816000）

随着科学技术快速发展，促进了我国各个行业的稳定发展，在我国工业快速发展的同时，给环境带来的影响逐渐加重。在有色金属冶炼行业运营生产中，将会排放大量含砷废水，为了实现环境治理，相关部门给有色金属冶炼行业含砷废水排放提出严格要求。要想降低对环境的影响，加强对含砷废水排放处理工艺探究是非常重要的，需要有色金属冶炼行业高度重视。

1 砷的危害

砷产生于自然环境中，是一种颜色为暗灰色的固态物质。针对单质砷来说，其含毒性不强，但是生物体对砷的需求有剂量上的限制，如果砷的含量比较大，必将造成生物中毒等状况。砷化合物自身存在毒性，其中AsH3毒性比较高，可以和机体酶蛋白相融合，让酶丧失活性。砷污染在冶金行业中是一种比较严重的污染现象，其中有色金属冶炼行业中作为含砷废水主要生产行业，其水质中含有大量的砷化合物，将会遭受周围生态环境的影响，威胁人们身体健康。

2 重有色金属冶炼中砷的脱除方法

（1）化学沉淀法。化学沉淀法通常需要应用部分物质，如Ca2+、Al3+等。经过化学反应，将会形成不溶于水的亚砷酸盐等物质，从而不能实现全面去除。化学沉淀法可以对含砷废水进行有效处理，应用范畴广泛，操作便利，处理效果明显[1]。结合化学用剂情况，选择不同化学沉淀工艺，如石灰法、硫化法等。其中，硫化法在处理含砷废水过程中，将会释放大量有毒硫化氢气体，所以需要采用一系列防护对策，并对硫化砷渣进行处理，防止造成二次污染。

（2）物理法。①膜分离工艺。在膜分离工艺中，通过采用高分子或者无极半透膜当作分离物质，在外界力量的作用下，通过采用各组分在膜中传质选择性差异实现物质分离。在日常中，广泛采用的膜分离工艺方式有微滤法、超滤法等。膜分离工艺作为一种传统物理分离方式，消耗的能源比较少，不会造成环境二次污染，操作要求低，在实际含砷废水处理中应用广泛。②吸附工艺。吸附工艺因为操作便利，技术成熟，处理范畴大等，得到了低浓度含砷废水处理的广泛应用。吸附剂作为吸附工艺中重要内容，比较常见的吸附剂包含了赤铁矿、活性铝等。在吸附剂表面，可以实现砷元素的吸附处理，吸附面积越大，吸附剂吸附效果越明显，并且吸附效果将会受到温度、溶液酸碱值等因素影响。通过试验得知，大部分吸附剂对五价砷服务效果比较显著，但是对三价砷吸附效果不理想。③离子交换法。离子交换法作为当前比较普遍的一种含砷废水处理方式，通过采用单斜晶水合氧化锆填充多孔树脂实现含砷废水处理，处理效果比较理想。在处理以后，含砷废水可以满足国家排放要求。但是离子交换法处理范畴受到限制，针对浓度高的含砷废水，处理效果并不理想。此外，离子交换方式和其他工艺比较更为繁琐，成本投放量比较大，无法满足工业化工艺处理要求。④萃取法。萃取工艺原理在于相似相溶，通过互不相容溶剂分配差异，实现分离。普遍采取的砷萃取剂由醇类、醚类等。⑤浮选法。浮选工艺通常是通过应用存在表面活性物质在气液交界位置实现对砷物质吸附处理的一种方式。在含砷废水处理过程中，通过在含砷废水中投放一些和砷相反电荷的溶剂，通过化学反应后形成不溶性沉淀物，将其附着在气饱中，浮到水面后实现回收处理。该工艺处理量比较大，并且将会产生大量废渣，净化水平高，可以起到理想除砷效果。

（3）生物法。砷自身具有被生物体氧化的特征，所以通过采用生化方式实现含砷废水处理，能够获取明显效果。常规采用的生物法方式有活性污泥法、藻菌共生体法等。

（4）化学法。①电解法。电解法主要是通过采用铝或者铁等物质当作阳极与阴极，把含砷废水在直流电的作用下实现电解处理。电解方式操作比较便利，成本比较少，但是砷处理效果不理想，在处理中将会发生二次污染现象，所以没有得到广泛应用[2]。②氧化法。氧化法也就是可以将含砷废水中三价砷去除。三价砷的毒性远远高于五价砷，同时处理难度也高于五价砷，所以需要采用氧化剂把三价砷更改成五价砷以后，实现砷去除。常规广泛采用的强氧化剂有双氧水、高锰酸钾等。

3 砷的回收利用

（1）砷的回收利用价值。因为砷和其化合物自身具有含毒性，并且将会给周围环境带来严重影响，这给砷产品开发和应用造成直接影响。全球范畴内白砷消耗量为5万吨，其中农药消耗占比为75%，含金玻璃占比为2%。我国每年白砷用量为0.3万吨，其中85%的白砷被应用在玻璃行业中，剩余应用在化工行业中。在农业中，砷被应用于防止农产品虫害上。砷的化合物可以用于木材防腐，在木材防腐上具有良好应用前景。在部分合金材料中添加砷物质，能够实现合金物理化学性能的改变。

（2）砷的加工方法。①氧化物加工方法：在工业中，制取白砷的材料主要是冶炼重金属硫化矿中比较常见的产品。如含AsZO3的各个金属物质，都能获取硫化砷滤渣。生产白砷的方式比较多，大体可以划分为两种，一个是火法挥发，另一个是湿法浸出。②火法挥发(升华法)：火法挥发主要应用在三氧化二砷中，是一种沸点比较低的氧化物，在465℃的环境下，蒸汽呀将会达到0.IMPa，这时三氧化二砷将会大量挥发。升华法作为将含砷物质存放到冶金炉中，经过高温处理，升华成烟气，其他不挥发的氧化物依旧保留在固体尘中。烟气冷却及净化除尘均是该方式中广泛采用的工艺。③湿法工艺：湿法工艺中包含加压热水浸出方式，该方式的工作原理在于，通过使用AsZO3在水中溶解，随着温度的升高，溶解度也不断升高；硫酸铜溶液氧化以后发生浸出反应，也就是把硫化砷沉淀物当作原材料，在硫酸铜水溶液的作用下实现非氧化浸出。④金属砷生产：元素砷在制取过程中，一般会采取两种方式，一个是碳还原，另一个是蒸馏。大多数元素深都采取还原方式制取，只有少部分的砷需要采取分馏制取工艺。⑤高纯砷生产：例如，在粗砷或者白砷提取过程中，经过提纯和还原处理，纯度将会达到99%以上。高纯度砷的提取，需要掺杂一些化学材料，如砷化镓、硅半导体等。高纯度砷提取方式以粗砷和白砷为主。