重有色金屬冶煉中砷的脫除與回收

郭 輝

（青海西豫有色金屬有限公司，青海 格爾木 816000）

隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)各個(gè)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，在我國(guó)工業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，給環(huán)境帶來的影響逐漸加重。在有色金屬冶煉行業(yè)運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)中，將會(huì)排放大量含砷廢水，為了實(shí)現(xiàn)環(huán)境治理，相關(guān)部門給有色金屬冶煉行業(yè)含砷廢水排放提出嚴(yán)格要求。要想降低對(duì)環(huán)境的影響，加強(qiáng)對(duì)含砷廢水排放處理工藝探究是非常重要的，需要有色金屬冶煉行業(yè)高度重視。

1 砷的危害

砷產(chǎn)生于自然環(huán)境中，是一種顏色為暗灰色的固態(tài)物質(zhì)。針對(duì)單質(zhì)砷來說，其含毒性不強(qiáng)，但是生物體對(duì)砷的需求有劑量上的限制，如果砷的含量比較大，必將造成生物中毒等狀況。砷化合物自身存在毒性，其中AsH3毒性比較高，可以和機(jī)體酶蛋白相融合，讓酶喪失活性。砷污染在冶金行業(yè)中是一種比較嚴(yán)重的污染現(xiàn)象，其中有色金屬冶煉行業(yè)中作為含砷廢水主要生產(chǎn)行業(yè)，其水質(zhì)中含有大量的砷化合物，將會(huì)遭受周圍生態(tài)環(huán)境的影響，威脅人們身體健康。

2 重有色金屬冶煉中砷的脫除方法

（1）化學(xué)沉淀法?；瘜W(xué)沉淀法通常需要應(yīng)用部分物質(zhì)，如Ca2+、Al3+等。經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，將會(huì)形成不溶于水的亞砷酸鹽等物質(zhì)，從而不能實(shí)現(xiàn)全面去除。化學(xué)沉淀法可以對(duì)含砷廢水進(jìn)行有效處理，應(yīng)用范疇廣泛，操作便利，處理效果明顯[1]。結(jié)合化學(xué)用劑情況，選擇不同化學(xué)沉淀工藝，如石灰法、硫化法等。其中，硫化法在處理含砷廢水過程中，將會(huì)釋放大量有毒硫化氫氣體，所以需要采用一系列防護(hù)對(duì)策，并對(duì)硫化砷渣進(jìn)行處理，防止造成二次污染。

（2）物理法。①膜分離工藝。在膜分離工藝中，通過采用高分子或者無極半透膜當(dāng)作分離物質(zhì)，在外界力量的作用下，通過采用各組分在膜中傳質(zhì)選擇性差異實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離。在日常中，廣泛采用的膜分離工藝方式有微濾法、超濾法等。膜分離工藝作為一種傳統(tǒng)物理分離方式，消耗的能源比較少，不會(huì)造成環(huán)境二次污染，操作要求低，在實(shí)際含砷廢水處理中應(yīng)用廣泛。②吸附工藝。吸附工藝因?yàn)椴僮鞅憷?，技術(shù)成熟，處理范疇大等，得到了低濃度含砷廢水處理的廣泛應(yīng)用。吸附劑作為吸附工藝中重要內(nèi)容，比較常見的吸附劑包含了赤鐵礦、活性鋁等。在吸附劑表面，可以實(shí)現(xiàn)砷元素的吸附處理，吸附面積越大，吸附劑吸附效果越明顯，并且吸附效果將會(huì)受到溫度、溶液酸堿值等因素影響。通過試驗(yàn)得知，大部分吸附劑對(duì)五價(jià)砷服務(wù)效果比較顯著，但是對(duì)三價(jià)砷吸附效果不理想。③離子交換法。離子交換法作為當(dāng)前比較普遍的一種含砷廢水處理方式，通過采用單斜晶水合氧化鋯填充多孔樹脂實(shí)現(xiàn)含砷廢水處理，處理效果比較理想。在處理以后，含砷廢水可以滿足國(guó)家排放要求。但是離子交換法處理范疇受到限制，針對(duì)濃度高的含砷廢水，處理效果并不理想。此外，離子交換方式和其他工藝比較更為繁瑣，成本投放量比較大，無法滿足工業(yè)化工藝處理要求。④萃取法。萃取工藝原理在于相似相溶，通過互不相容溶劑分配差異，實(shí)現(xiàn)分離。普遍采取的砷萃取劑由醇類、醚類等。⑤浮選法。浮選工藝通常是通過應(yīng)用存在表面活性物質(zhì)在氣液交界位置實(shí)現(xiàn)對(duì)砷物質(zhì)吸附處理的一種方式。在含砷廢水處理過程中，通過在含砷廢水中投放一些和砷相反電荷的溶劑，通過化學(xué)反應(yīng)后形成不溶性沉淀物，將其附著在氣飽中，浮到水面后實(shí)現(xiàn)回收處理。該工藝處理量比較大，并且將會(huì)產(chǎn)生大量廢渣，凈化水平高，可以起到理想除砷效果。

（3）生物法。砷自身具有被生物體氧化的特征，所以通過采用生化方式實(shí)現(xiàn)含砷廢水處理，能夠獲取明顯效果。常規(guī)采用的生物法方式有活性污泥法、藻菌共生體法等。

（4）化學(xué)法。①電解法。電解法主要是通過采用鋁或者鐵等物質(zhì)當(dāng)作陽(yáng)極與陰極，把含砷廢水在直流電的作用下實(shí)現(xiàn)電解處理。電解方式操作比較便利，成本比較少，但是砷處理效果不理想，在處理中將會(huì)發(fā)生二次污染現(xiàn)象，所以沒有得到廣泛應(yīng)用[2]。②氧化法。氧化法也就是可以將含砷廢水中三價(jià)砷去除。三價(jià)砷的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于五價(jià)砷，同時(shí)處理難度也高于五價(jià)砷，所以需要采用氧化劑把三價(jià)砷更改成五價(jià)砷以后，實(shí)現(xiàn)砷去除。常規(guī)廣泛采用的強(qiáng)氧化劑有雙氧水、高錳酸鉀等。

3 砷的回收利用

（1）砷的回收利用價(jià)值。因?yàn)樯楹推浠衔镒陨砭哂泻拘?，并且將?huì)給周圍環(huán)境帶來嚴(yán)重影響，這給砷產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用造成直接影響。全球范疇內(nèi)白砷消耗量為5萬噸，其中農(nóng)藥消耗占比為75%，含金玻璃占比為2%。我國(guó)每年白砷用量為0.3萬噸，其中85%的白砷被應(yīng)用在玻璃行業(yè)中，剩余應(yīng)用在化工行業(yè)中。在農(nóng)業(yè)中，砷被應(yīng)用于防止農(nóng)產(chǎn)品蟲害上。砷的化合物可以用于木材防腐，在木材防腐上具有良好應(yīng)用前景。在部分合金材料中添加砷物質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)合金物理化學(xué)性能的改變。

（2）砷的加工方法。①氧化物加工方法：在工業(yè)中，制取白砷的材料主要是冶煉重金屬硫化礦中比較常見的產(chǎn)品。如含AsZO3的各個(gè)金屬物質(zhì)，都能獲取硫化砷濾渣。生產(chǎn)白砷的方式比較多，大體可以劃分為兩種，一個(gè)是火法揮發(fā)，另一個(gè)是濕法浸出。②火法揮發(fā)(升華法)：火法揮發(fā)主要應(yīng)用在三氧化二砷中，是一種沸點(diǎn)比較低的氧化物，在465℃的環(huán)境下，蒸汽呀將會(huì)達(dá)到0.IMPa，這時(shí)三氧化二砷將會(huì)大量揮發(fā)。升華法作為將含砷物質(zhì)存放到冶金爐中，經(jīng)過高溫處理，升華成煙氣，其他不揮發(fā)的氧化物依舊保留在固體塵中。煙氣冷卻及凈化除塵均是該方式中廣泛采用的工藝。③濕法工藝：濕法工藝中包含加壓熱水浸出方式，該方式的工作原理在于，通過使用AsZO3在水中溶解，隨著溫度的升高，溶解度也不斷升高；硫酸銅溶液氧化以后發(fā)生浸出反應(yīng)，也就是把硫化砷沉淀物當(dāng)作原材料，在硫酸銅水溶液的作用下實(shí)現(xiàn)非氧化浸出。④金屬砷生產(chǎn)：元素砷在制取過程中，一般會(huì)采取兩種方式，一個(gè)是碳還原，另一個(gè)是蒸餾。大多數(shù)元素深都采取還原方式制取，只有少部分的砷需要采取分餾制取工藝。⑤高純砷生產(chǎn)：例如，在粗砷或者白砷提取過程中，經(jīng)過提純和還原處理，純度將會(huì)達(dá)到99%以上。高純度砷的提取，需要摻雜一些化學(xué)材料，如砷化鎵、硅半導(dǎo)體等。高純度砷提取方式以粗砷和白砷為主。

4 結(jié)語

總而言之，在我國(guó)群眾環(huán)保意識(shí)不斷提升的環(huán)境下，對(duì)有色金屬冶煉含砷廢水排放要求越為嚴(yán)格。在有色金屬冶煉中，將會(huì)產(chǎn)生大量含砷廢水，做好含砷廢水處理工作是非常重要的。所以，加強(qiáng)對(duì)有色金屬冶煉中含砷廢水處理工藝探究，是促進(jìn)有色金屬冶煉行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵。