吳思容

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

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含砷廢渣的綜合利用研究

吳思容

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

針對湖南某地含砷廢渣的特點(diǎn),在查明了渣樣礦物性質(zhì)以及鑲嵌關(guān)系和賦存狀態(tài)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了磨礦細(xì)度的回收條件試驗(yàn),在-0.2 mm的磨礦細(xì)度下采用磁選-搖床工藝流程處理砷渣,可獲得鐵精礦和錫精礦;工藝廢水采用石灰法處理,可達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

含砷廢渣;回收;石灰法

湖南某地土法煉砷歷史悠久,轄區(qū)內(nèi)堆積有大量的含砷廢渣(約32萬t),屬危險(xiǎn)固廢,未得到有效的處置,是污染環(huán)境的一大隱患,這些砷渣主要分布在臨近城關(guān)的四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

為了采取有效的措施消除此類砷廢渣對環(huán)境的危害,對此砷渣樣品進(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)探討,通過磨礦-磁選-搖床-廢水處理工藝,可從廢渣中有效地回收有價元素鐵和錫,既減少了砷渣的危害,又解決了廢棄資源的二次利用,也為企業(yè)創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益,從而達(dá)到了變廢為寶和綜合治理環(huán)境之目的。

1 砷渣性質(zhì)

1.1 砷渣主要成分分析

試樣主要成分見表1。從表1結(jié)果中可知,鐵和錫具有回收價值。

表1 砷渣主要成分分析結(jié)果%

1.2 砷渣物質(zhì)組成

砷渣樣礦物種類較多,主要組成為硫化物類、金屬礦物類、氧化物類、硅酸鹽類、非晶質(zhì)玻璃和炭質(zhì)物。主要礦物及其相對含量見表2。

1.3 主要回收礦物賦存狀態(tài)及嵌布特征

金屬鐵:主要呈葡萄狀、腎狀、似圓狀、不規(guī)則粒狀、枝杈狀等形態(tài),嵌于玻璃質(zhì)硅酸鹽礦物等組成的基質(zhì)中。嵌布粒度一般在0.03～0.1 mm之間。

表2 主要礦物及其相對含量%

磁鐵礦、赤鐵礦、磁赤鐵礦:礦石中的鐵礦物主要是磁鐵礦和赤鐵礦,另有少量的磁赤鐵礦(γ-Fe2O3),主要呈不規(guī)則的粒狀、枝杈狀、絲帶狀玻璃質(zhì)基底和脈石集合體中,或呈極細(xì)粒的塵埃狀分布于玻璃質(zhì)硅酸鹽基質(zhì)中。嵌布粒度不均勻,從0.001～5 mm不等,一般0.1 mm±,與玻璃質(zhì)脈石礦物的接觸界線彎曲多變,不易分離。

錫石:粒度細(xì)小,存在于脈石集合體、脈石集合體與玻璃質(zhì)接觸處。

2 回收試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)室設(shè)備:錐形球磨機(jī)XMBΦ240×300;鼓形濕式磁選機(jī)XCSG-72型Φ400×300;刻槽搖床XCY-73型1 100×500。

半工業(yè)設(shè)備:濕式溢流型球磨機(jī)MQY900× 1 800;沉沒式單螺旋分級機(jī)FC-10Φ1 000;濕式永磁筒磁選機(jī)GTB-69型Φ600×900;6S搖床。

2.2 實(shí)驗(yàn)室回收試驗(yàn)

根據(jù)礦物特征,金屬鐵、磁鐵礦和磁黃鐵礦都具有磁性,適合采用弱磁選,錫石適合于采用重選回收,采用磁-重選別工藝回收鐵和錫。工藝流程見圖1。

由于金屬鐵、磁鐵礦嵌布粒度粗、磁黃鐵礦粗細(xì)不均勻;錫石嵌布粒度較細(xì)。綜合考慮,磨礦細(xì)度太粗則會造成有用礦物單體解離不好;磨礦細(xì)度太細(xì),則有可能造成泥化,有用礦物從溢流中損失,從而影響回收效果;對磨礦條件進(jìn)行了試驗(yàn)比較,工藝指標(biāo)見表3。從試驗(yàn)對比條件可以分析,以磨礦-0.2 mm的條件下,可以得到較好的工藝指標(biāo),從工藝礦物學(xué)分析結(jié)果表明,鐵礦物由于與玻璃質(zhì)相互關(guān)系密切,渣中錫礦物成因復(fù)雜,所以選別后難以得到品位較高的鐵精礦和錫精礦。但試驗(yàn)結(jié)果中鐵和錫的回收率分別可達(dá)到70%和40%,這對火法冶煉渣來說,其回收效果還是比較明顯的。

圖1 砷渣綜合回收工藝流程圖

表3 試驗(yàn)室回收指標(biāo)%

2.3 半工業(yè)試驗(yàn)

在試驗(yàn)室小型試驗(yàn)基礎(chǔ)上,進(jìn)行了砷渣投料50 t/d,連續(xù)3 d的半工業(yè)試驗(yàn)。

半工業(yè)試驗(yàn)的工藝流程與小型試驗(yàn)相同,原料含水率15%,獲49.71 t鐵精礦和752.3 kg錫精礦。具體選別指標(biāo)見表4。從半工業(yè)試驗(yàn)回收效果來看,鐵精礦和錫精礦指標(biāo)與小試結(jié)果相近,說明砷渣具有回收的經(jīng)濟(jì)價值。對比實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)指標(biāo)可見,只要在今后的生產(chǎn)中將工藝條件優(yōu)化,特別是磨礦細(xì)度的控制,有用礦物回收指標(biāo)尚可進(jìn)一步提高,取得的經(jīng)濟(jì)效益將會更明顯。

表4 半工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)%

2.4 廢水治理試驗(yàn)

2.4.1 廢水水質(zhì)

針對砷渣經(jīng)球磨、磁選和搖床選別后產(chǎn)生的廢水狀況進(jìn)行了監(jiān)測化驗(yàn),結(jié)果見表5。

表5 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)廢水水質(zhì)mg/L

2.4.2 廢水處理探索試驗(yàn)

由表4廢水水質(zhì)情況來看,廢水中主要超標(biāo)污染因子為As、Pb、Cu、Cd,可通過處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)廢水水質(zhì)和主要超標(biāo)因子性質(zhì),對該廢水選用石灰法進(jìn)行了處理試驗(yàn),結(jié)果見表6(序號3和4為配As水樣)。通過石灰法處理后用硫酸回調(diào)pH,本工藝廢水均可使廢水中污染物達(dá)到GB8978-96一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 尾渣毒性鑒別

為了確定經(jīng)回收處理后的尾渣和廢水處理渣屬性,對回收試驗(yàn)產(chǎn)出的尾渣和廢水處理渣進(jìn)行尾渣毒性浸出試驗(yàn)鑒別。毒性浸出結(jié)果見表7。

表6 廢水處理探索試驗(yàn)結(jié)果

表7 固體廢物毒性浸出試驗(yàn)結(jié)果mg/L

由表7可見,土法煉砷棄渣經(jīng)磨礦-磁選-搖床綜合回收后的尾渣浸出污染物濃度遠(yuǎn)低于GB5085.3-2007毒性浸出標(biāo)準(zhǔn),該尾渣屬一般固體廢物;廢水處理渣為危險(xiǎn)固廢?；厥? t砷渣產(chǎn)生的廢水通過石灰法處理后,只產(chǎn)生2 kg廢水處理渣,妥善貯存后統(tǒng)一送至砷冶煉廠處置。

3 結(jié) 論

1.湖南某地堆存的廢棄砷渣屬危險(xiǎn)固廢,有較大的環(huán)境污染隱患。砷渣中的鐵和錫具有回收價值。經(jīng)磁選-搖床選別回收后,可使廢渣達(dá)到資源化、減量化、無害化。具有較好的社會效益和環(huán)境效益,同時也具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.廢棄砷渣為土法煉砷廢渣,渣中鐵礦物嵌布形態(tài)復(fù)雜,鐵礦物嵌布粒度粗細(xì)不均勻,錫石嵌布粒度較細(xì),難以獲得高質(zhì)量的鐵精礦和錫精礦。

3.采用磁選-搖床工藝流程處理砷渣,可獲得鐵精礦和錫精礦。鐵精礦和錫精礦回收率分別可達(dá)到66%和40%。工藝配置簡單,易于實(shí)施,生產(chǎn)可操作性強(qiáng)。

4.生產(chǎn)工藝廢水采用石灰法處理,可達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。處理達(dá)標(biāo)后的廢水可返回生產(chǎn)選別工藝用水,不外排,可在生產(chǎn)上實(shí)現(xiàn)廢水零排放。

5.砷渣通過回收后產(chǎn)出尾渣為一般固體廢物,有利于進(jìn)一步綜合利用;廢水處理渣為危險(xiǎn)固廢,量少,可送砷冶煉廠再回收利用。

[1] 彭容秋.重金屬冶金工廠原料的綜合利用[M].長沙:中南大學(xué)出版社,2006.

[2] 畢婷婷.含砷廢渣的資源化利用技術(shù)探討[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)報(bào), 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

吳思容(1985-),女,助理工程師,主要從事環(huán)保技術(shù)及管

理工作。