探究有色金屬冶煉生產中含砷廢水和廢渣的治理

鐘 勇

（長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410000）

在近年來的發展進程中，我國有色金屬冶煉生產的原料結構已經產生了變化，但在短期內卻仍舊以硫鐵礦為主，這種硫鐵礦在制作過程中所產生的廢水不僅有著較大的酸度，其中還有著各類有害物質，比如氟、砷等，這些都是該類廢水的主要污染源，而如果這部分廢水沒有經過處理接直接排放到自然環境當中，不僅會對土壤以及水體產生十分嚴重的污染，甚至還會對人類的身體健康產生不良影響。因此，這就需要進一步提升對于有色金屬冶煉生產中含砷廢水以及廢渣的重視程度，而傳統的處理方式中，大多都會將廢水中存在的有害物質轉移到污泥之中，其整體處理效果相對較差。而對含砷廢渣進行一般的填埋或是堆放處理，還會引發二次污染等嚴重問題，這就需要深入探究全新的處理技術，在根本上提升廢水與廢渣的處理效率以及處理質量。

1 有色金屬冶煉生產中含砷廢水與廢渣的危害

在社會經濟高速發展的背景下，盡管我國有色金屬冶煉生產的原料結構已經得到了相應的調整，但其中所采用的原料大多仍舊為硫鐵礦，而由于硫鐵礦自身的原料品種以及品位相對較低，導致其所排放出的廢水具備著酸度大以及色度大等特征，其中不僅蘊含著大量的礦塵以及稀酸，并且隨著原料的轉變，還存在著鉛、氟、砷、汞以及銅等多種有害物質。同時，硫鐵礦中的含砷量極高，而在實際冶煉階段中，又缺少必要的砷回收措施，使得每升廢水當中的含砷量高達數千毫克，大幅度超過了國家的基本排放標準。并且這種廢水還有著較高的腐蝕性，會對建筑物以及管道產生嚴重的腐蝕。如果將大量的含砷廢水排放到水體當中，水體的pH值就必然會產生變化，在抑制各類微生物生長的同時，對自然的緩沖作用產生破壞，使得水質不斷惡化，土壤也會酸化，其對于漁業所產生影響則更加巨大，一旦水體的pH值在5.5左右時，部分魚類就很難在其中生存。砷元素以及含砷化合物，對于水源來說具有較大的影響，站在人體的角度上來看，砷會損害人體的肝臟以及腎臟等部位，對神經也會產生一定程度的影響，需要注意的是，砷如果在生物體內，就可以在不同的價態之間不斷進行轉化，無機砷更是可以在生物體內產生甲基化作用，進一出生成出毒性更大的三甲基砷。另外，砷還具備著累積性中毒的特征，人體的砷中毒劑量為0.01g～0.052g左右，致死量則在0.06g～0.2g之間，砷的毒性通常情況下很難被察覺，其不僅不會改變水的透明度以及顏色，也不會對水的氣味產生影響[1]。

2 當前有色金屬冶煉生產中含砷廢水與廢渣的處理技術

2.1 吸附法

在對含砷廢水以及廢渣進行處理的過程中，吸附法主要就是利用相應的吸附劑，并在廢水當中吸附氟與砷等物質，而后通過少量的酸堿或是鹽溶液，對蘊含砷、氟的吸附劑進行洗脫處理，分離出其中的砷、氟等元素，并且還能夠使得吸附劑再生。在當前的社會環境中，較為常見的吸附劑主要為活性鋁、活性炭、沸石、粉煤灰以及赤鐵礦等，這種吸附法，屬于一種技術手段較為成熟，并且實施起來比較簡便的廢水處理技術，適用于水量大并且濃度較低的水處理體系當中。同時，砷的吸附量也與所用吸附劑的表面積有著十分緊密的聯系，所用吸附劑的表面積越大，其所產生的吸附能力就越強。吸附量以及吸附條件，比如溫度以及吸附時間等，都與廢水中砷的具體濃度有關。而在采用煤渣來吸附含砷廢水的過程中可以看出，隨著活化溫度的逐步提升，煤渣的去除率就會不斷提升，吸附的時間越長，其所起到的除砷效果就更加優異，而在不同的溫度條件下，活化的時間如果超過了24小時，所起到的除砷效果責并沒有太大差異，這就說明在高溫條件的影響下，活化的煤渣只能夠提升吸附速率，并不會提升除砷量，這點需要在應用吸附法的過程中重點關注[2]。

2.2 離子交換法

離子交換法，其主要就是采用離子交換劑中存在的離子，與廢水當中的離子進行交換，從而有效消除廢水當中有害離子的方式。而在除砷的過程中，所選用的通常為鐵型以及OH型樹脂，能夠取得十分優質的除砷效果。而采用單協晶的水合鋯氧化物充填多孔樹脂，則可以將含砷濃度進一步降低至每升0.1mg，有效達到工業廢水的基本排放標準，而在固定化的反應器中，填入強堿性樹脂來當做吸附劑實現對于砷的吸附，能夠有效去除廢水中存在的金屬陽離子，但對于金屬銀離子的去除率則相對較低。盡管離子交換法擁有著重復用水以及回收利用等特點，但其主要缺陷在于交換樹脂的再生成本相對較高，還會受到容量方面帶來的限制，導致這種方式的應用受到了限制。

3 有色金屬冶煉生產中含砷廢水與廢渣的具體處理措施

3.1 有色金屬冶煉生產中含砷廢水的處理措施

首先，在對含砷廢水進行處理時，應當對砷進行準確的測定，當前對砷進行測定，其主要采用的大多為二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法，這種測定方式的原理就是讓酸與鋅之間互相作用，產生一種新生態氫，而在氯化亞錫以及碘化鉀存在的前提下，使得五價砷能夠有效還原為三價，而三價砷再被初生態氫進一步還原為砷化氫，有效測量吸收液的具體吸光程度。在測定水樣中的具體含砷量時，則要優先取出適當的水樣來代替相應的砷標準溶液，并按照砷的標準曲線繪制過程中所涉及到的步驟進行，有效測量其具體的吸光程度，而在水樣的成分過于復雜，可能對砷的測定工作產生影響時，就應當提前對水樣進行預處理；其次，則要采取不同方式來對含砷廢水進行處理，可以采用石灰中和法進行處理，如果直接在含砷廢水當中添加石灰粉來進行中和，反應生成的硫酸鈣就會包裹在石灰粉的表面部位，對后續的中和反應產生不良影響，不僅會提升石灰粉的用量，也會產生大量的沉渣，因此，為了盡量保證投入的石灰能夠與廢水之間產生完全反應，就應當將石灰融入在一定量的水中，形成石灰乳液，這種石灰乳液不僅可以降低廢水的整體酸度，還可以起到優質的除砷作用；最后，還要明確中和沉淀產物的主要特點，由于有色金屬冶煉生產中含砷廢水的硫酸含量相對較大，在其中加入石灰乳液過后會產生大量的石膏，而如果直接將這部分廢渣進行填埋處理，就會產生極大的資源浪費，這就需要積極回收其中存在的部分有用成分，在提升整體經濟效益的同時，降低后續的處理工作量[3]。

3.2 有色金屬冶煉生產中含砷廢渣的處理措施

首先，應當明確含砷廢渣的具體處理步驟，第一要將水泥、砷渣以及粉煤灰按照一定的配比進行稱重，并采取與之對應的球磨方式來進行球磨處理；第二，要將球磨完畢的物料根據配比與水以及外加劑進行混合，而后一同放入到膠砂攪拌機當中，并將攪拌時間控制在三分鐘左右；第三，要將攪拌均勻的物料放置在模具之中，在材料實驗機當中則要按照規定中的壓力來進一步壓實，形成更加穩定的圓柱形磚塊；第四，要進行脫膜處理，將處理完畢的成型磚塊放置在養護箱當中，采取不同的養護方式來對其進行更好的養護；其次，要找尋出最為優異的配料體系，深入研究不同材料對于固化體強度所產生的影響，這就需要將砷渣與粉煤灰或是水泥按照一定比例后球磨二十分鐘左右，并在攪拌過程中適當加入水、黃砂以及三乙醇胺，攪拌過后裝入到模具當中，軋制成型過后養護二十四小時，在空養一段時間過后來對固化體的抗壓強度進行測定，從而根據最終的結果來更好地處理含砷廢渣[4]。

圖1 有色金屬冶煉生產中含砷廢渣處理圖

4 結論

在當前的社會環境中，盡管有色金屬冶煉生產技術以及生產理念已經得到了極大的優化，但其在實際生產過程中，仍舊還會生產出大量的含砷廢水或是含砷廢渣，如果處理不當不僅會對周邊環境產生不良影響，甚至還會危害到群眾的生命安全。因此，必須要提升對于含砷廢水以及廢渣的重視程度，積極探尋現代化的處理技術，并在處理過程中注重不同方式的合理應用，在根本上強化含砷廢水與廢渣的處理效率以及處理質量。