含砷废渣的综合利用研究

吴思容

(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

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含砷废渣的综合利用研究

吴思容

(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

针对湖南某地含砷废渣的特点,在查明了渣样矿物性质以及镶嵌关系和赋存状态的基础上,进行了磨矿细度的回收条件试验,在-0.2 mm的磨矿细度下采用磁选-摇床工艺流程处理砷渣,可获得铁精矿和锡精矿;工艺废水采用石灰法处理,可达到国家规定的排放标准。

含砷废渣;回收;石灰法

湖南某地土法炼砷历史悠久,辖区内堆积有大量的含砷废渣(约32万t),属危险固废,未得到有效的处置,是污染环境的一大隐患,这些砷渣主要分布在临近城关的四个乡镇。

为了采取有效的措施消除此类砷废渣对环境的危害,对此砷渣样品进行了大量的研究和试验探讨,通过磨矿-磁选-摇床-废水处理工艺,可从废渣中有效地回收有价元素铁和锡,既减少了砷渣的危害,又解决了废弃资源的二次利用,也为企业创造了一定的经济效益,从而达到了变废为宝和综合治理环境之目的。

1 砷渣性质

1.1 砷渣主要成分分析

试样主要成分见表1。从表1结果中可知,铁和锡具有回收价值。

表1 砷渣主要成分分析结果%

1.2 砷渣物质组成

砷渣样矿物种类较多,主要组成为硫化物类、金属矿物类、氧化物类、硅酸盐类、非晶质玻璃和炭质物。主要矿物及其相对含量见表2。

1.3 主要回收矿物赋存状态及嵌布特征

金属铁:主要呈葡萄状、肾状、似圆状、不规则粒状、枝杈状等形态,嵌于玻璃质硅酸盐矿物等组成的基质中。嵌布粒度一般在0.03～0.1 mm之间。

表2 主要矿物及其相对含量%

磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿:矿石中的铁矿物主要是磁铁矿和赤铁矿,另有少量的磁赤铁矿(γ-Fe2O3),主要呈不规则的粒状、枝杈状、丝带状玻璃质基底和脉石集合体中,或呈极细粒的尘埃状分布于玻璃质硅酸盐基质中。嵌布粒度不均匀,从0.001～5 mm不等,一般0.1 mm±,与玻璃质脉石矿物的接触界线弯曲多变,不易分离。

锡石:粒度细小,存在于脉石集合体、脉石集合体与玻璃质接触处。

2 回收试验

2.1 试验设备

试验室设备:锥形球磨机XMBΦ240×300;鼓形湿式磁选机XCSG-72型Φ400×300;刻槽摇床XCY-73型1 100×500。

半工业设备:湿式溢流型球磨机MQY900× 1 800;沉没式单螺旋分级机FC-10Φ1 000;湿式永磁筒磁选机GTB-69型Φ600×900;6S摇床。

2.2 实验室回收试验

根据矿物特征,金属铁、磁铁矿和磁黄铁矿都具有磁性,适合采用弱磁选,锡石适合于采用重选回收,采用磁-重选别工艺回收铁和锡。工艺流程见图1。

由于金属铁、磁铁矿嵌布粒度粗、磁黄铁矿粗细不均匀;锡石嵌布粒度较细。综合考虑,磨矿细度太粗则会造成有用矿物单体解离不好;磨矿细度太细,则有可能造成泥化,有用矿物从溢流中损失,从而影响回收效果;对磨矿条件进行了试验比较,工艺指标见表3。从试验对比条件可以分析,以磨矿-0.2 mm的条件下,可以得到较好的工艺指标,从工艺矿物学分析结果表明,铁矿物由于与玻璃质相互关系密切,渣中锡矿物成因复杂,所以选别后难以得到品位较高的铁精矿和锡精矿。但试验结果中铁和锡的回收率分别可达到70%和40%,这对火法冶炼渣来说,其回收效果还是比较明显的。

图1 砷渣综合回收工艺流程图

表3 试验室回收指标%

2.3 半工业试验

在试验室小型试验基础上,进行了砷渣投料50 t/d,连续3 d的半工业试验。

半工业试验的工艺流程与小型试验相同,原料含水率15%,获49.71 t铁精矿和752.3 kg锡精矿。具体选别指标见表4。从半工业试验回收效果来看,铁精矿和锡精矿指标与小试结果相近,说明砷渣具有回收的经济价值。对比实验室试验指标可见,只要在今后的生产中将工艺条件优化,特别是磨矿细度的控制,有用矿物回收指标尚可进一步提高,取得的经济效益将会更明显。

表4 半工业试验指标%

2.4 废水治理试验

2.4.1 废水水质

针对砷渣经球磨、磁选和摇床选别后产生的废水状况进行了监测化验,结果见表5。

表5 实验室试验废水水质mg/L

2.4.2 废水处理探索试验

由表4废水水质情况来看,废水中主要超标污染因子为As、Pb、Cu、Cd,可通过处理达到排放标准。

根据废水水质和主要超标因子性质,对该废水选用石灰法进行了处理试验,结果见表6(序号3和4为配As水样)。通过石灰法处理后用硫酸回调pH,本工艺废水均可使废水中污染物达到GB8978-96一级排放标准。

2.5 尾渣毒性鉴别

为了确定经回收处理后的尾渣和废水处理渣属性,对回收试验产出的尾渣和废水处理渣进行尾渣毒性浸出试验鉴别。毒性浸出结果见表7。

表6 废水处理探索试验结果

表7 固体废物毒性浸出试验结果mg/L

由表7可见,土法炼砷弃渣经磨矿-磁选-摇床综合回收后的尾渣浸出污染物浓度远低于GB5085.3-2007毒性浸出标准,该尾渣属一般固体废物;废水处理渣为危险固废。回收1 t砷渣产生的废水通过石灰法处理后,只产生2 kg废水处理渣,妥善贮存后统一送至砷冶炼厂处置。

3 结 论

1.湖南某地堆存的废弃砷渣属危险固废,有较大的环境污染隐患。砷渣中的铁和锡具有回收价值。经磁选-摇床选别回收后,可使废渣达到资源化、减量化、无害化。具有较好的社会效益和环境效益,同时也具有较好的经济效益。

2.废弃砷渣为土法炼砷废渣,渣中铁矿物嵌布形态复杂,铁矿物嵌布粒度粗细不均匀,锡石嵌布粒度较细,难以获得高质量的铁精矿和锡精矿。

3.采用磁选-摇床工艺流程处理砷渣,可获得铁精矿和锡精矿。铁精矿和锡精矿回收率分别可达到66%和40%。工艺配置简单,易于实施,生产可操作性强。

4.生产工艺废水采用石灰法处理,可达到国家规定的排放标准。处理达标后的废水可返回生产选别工艺用水,不外排,可在生产上实现废水零排放。

5.砷渣通过回收后产出尾渣为一般固体废物,有利于进一步综合利用;废水处理渣为危险固废,量少,可送砷冶炼厂再回收利用。

[1] 彭容秋.重金属冶金工厂原料的综合利用[M].长沙:中南大学出版社,2006.

[2] 毕婷婷.含砷废渣的资源化利用技术探讨[J].环境科学导报, 2009,28(6):76-78.

Abstract:On the basic of understanding the characteristics of the arsenic waste in Hunan,we learned the mosaic relationship and the modes of occurrence about residue of mineral properties.Moreover,we did the arsenic waste processing,which shows as the optimum grinding fineness is-0.2 mm,and using a beneficiation technology of high intensity magnetic separation and tabling,Iron ore and Tin concentrate can be obtained by the recovery condition experiment of grinding fineness,and the wastewater after treatment by lime process reached the standard of the national discharge.

Key words:arsenic waste;recovery;lime process

Study on Synthetical Utilization of Arsenic Waste

WU Si-rong
(Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

X705

A

1003-5540(2011)05-0048-04

2011-08-09

吴思容(1985-),女,助理工程师,主要从事环保技术及管

理工作。