探究有色金属冶炼生产中含砷废水和废渣的治理

钟 勇

（长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410000）

在近年来的发展进程中，我国有色金属冶炼生产的原料结构已经产生了变化，但在短期内却仍旧以硫铁矿为主，这种硫铁矿在制作过程中所产生的废水不仅有着较大的酸度，其中还有着各类有害物质，比如氟、砷等，这些都是该类废水的主要污染源，而如果这部分废水没有经过处理接直接排放到自然环境当中，不仅会对土壤以及水体产生十分严重的污染，甚至还会对人类的身体健康产生不良影响。因此，这就需要进一步提升对于有色金属冶炼生产中含砷废水以及废渣的重视程度，而传统的处理方式中，大多都会将废水中存在的有害物质转移到污泥之中，其整体处理效果相对较差。而对含砷废渣进行一般的填埋或是堆放处理，还会引发二次污染等严重问题，这就需要深入探究全新的处理技术，在根本上提升废水与废渣的处理效率以及处理质量。

1 有色金属冶炼生产中含砷废水与废渣的危害

在社会经济高速发展的背景下，尽管我国有色金属冶炼生产的原料结构已经得到了相应的调整，但其中所采用的原料大多仍旧为硫铁矿，而由于硫铁矿自身的原料品种以及品位相对较低，导致其所排放出的废水具备着酸度大以及色度大等特征，其中不仅蕴含着大量的矿尘以及稀酸，并且随着原料的转变，还存在着铅、氟、砷、汞以及铜等多种有害物质。同时，硫铁矿中的含砷量极高，而在实际冶炼阶段中，又缺少必要的砷回收措施，使得每升废水当中的含砷量高达数千毫克，大幅度超过了国家的基本排放标准。并且这种废水还有着较高的腐蚀性，会对建筑物以及管道产生严重的腐蚀。如果将大量的含砷废水排放到水体当中，水体的pH值就必然会产生变化，在抑制各类微生物生长的同时，对自然的缓冲作用产生破坏，使得水质不断恶化，土壤也会酸化，其对于渔业所产生影响则更加巨大，一旦水体的pH值在5.5左右时，部分鱼类就很难在其中生存。砷元素以及含砷化合物，对于水源来说具有较大的影响，站在人体的角度上来看，砷会损害人体的肝脏以及肾脏等部位，对神经也会产生一定程度的影响，需要注意的是，砷如果在生物体内，就可以在不同的价态之间不断进行转化，无机砷更是可以在生物体内产生甲基化作用，进一出生成出毒性更大的三甲基砷。另外，砷还具备着累积性中毒的特征，人体的砷中毒剂量为0.01g～0.052g左右，致死量则在0.06g～0.2g之间，砷的毒性通常情况下很难被察觉，其不仅不会改变水的透明度以及颜色，也不会对水的气味产生影响[1]。

2 当前有色金属冶炼生产中含砷废水与废渣的处理技术

2.1 吸附法

在对含砷废水以及废渣进行处理的过程中，吸附法主要就是利用相应的吸附剂，并在废水当中吸附氟与砷等物质，而后通过少量的酸碱或是盐溶液，对蕴含砷、氟的吸附剂进行洗脱处理，分离出其中的砷、氟等元素，并且还能够使得吸附剂再生。在当前的社会环境中，较为常见的吸附剂主要为活性铝、活性炭、沸石、粉煤灰以及赤铁矿等，这种吸附法，属于一种技术手段较为成熟，并且实施起来比较简便的废水处理技术，适用于水量大并且浓度较低的水处理体系当中。同时，砷的吸附量也与所用吸附剂的表面积有着十分紧密的联系，所用吸附剂的表面积越大，其所产生的吸附能力就越强。吸附量以及吸附条件，比如温度以及吸附时间等，都与废水中砷的具体浓度有关。而在采用煤渣来吸附含砷废水的过程中可以看出，随着活化温度的逐步提升，煤渣的去除率就会不断提升，吸附的时间越长，其所起到的除砷效果就更加优异，而在不同的温度条件下，活化的时间如果超过了24小时，所起到的除砷效果责并没有太大差异，这就说明在高温条件的影响下，活化的煤渣只能够提升吸附速率，并不会提升除砷量，这点需要在应用吸附法的过程中重点关注[2]。

2.2 离子交换法

离子交换法，其主要就是采用离子交换剂中存在的离子，与废水当中的离子进行交换，从而有效消除废水当中有害离子的方式。而在除砷的过程中，所选用的通常为铁型以及OH型树脂，能够取得十分优质的除砷效果。而采用单协晶的水合锆氧化物充填多孔树脂，则可以将含砷浓度进一步降低至每升0.1mg，有效达到工业废水的基本排放标准，而在固定化的反应器中，填入强碱性树脂来当做吸附剂实现对于砷的吸附，能够有效去除废水中存在的金属阳离子，但对于金属银离子的去除率则相对较低。尽管离子交换法拥有着重复用水以及回收利用等特点，但其主要缺陷在于交换树脂的再生成本相对较高，还会受到容量方面带来的限制，导致这种方式的应用受到了限制。

3 有色金属冶炼生产中含砷废水与废渣的具体处理措施

3.1 有色金属冶炼生产中含砷废水的处理措施

首先，在对含砷废水进行处理时，应当对砷进行准确的测定，当前对砷进行测定，其主要采用的大多为二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法，这种测定方式的原理就是让酸与锌之间互相作用，产生一种新生态氢，而在氯化亚锡以及碘化钾存在的前提下，使得五价砷能够有效还原为三价，而三价砷再被初生态氢进一步还原为砷化氢，有效测量吸收液的具体吸光程度。在测定水样中的具体含砷量时，则要优先取出适当的水样来代替相应的砷标准溶液，并按照砷的标准曲线绘制过程中所涉及到的步骤进行，有效测量其具体的吸光程度，而在水样的成分过于复杂，可能对砷的测定工作产生影响时，就应当提前对水样进行预处理；其次，则要采取不同方式来对含砷废水进行处理，可以采用石灰中和法进行处理，如果直接在含砷废水当中添加石灰粉来进行中和，反应生成的硫酸钙就会包裹在石灰粉的表面部位，对后续的中和反应产生不良影响，不仅会提升石灰粉的用量，也会产生大量的沉渣，因此，为了尽量保证投入的石灰能够与废水之间产生完全反应，就应当将石灰融入在一定量的水中，形成石灰乳液，这种石灰乳液不仅可以降低废水的整体酸度，还可以起到优质的除砷作用；最后，还要明确中和沉淀产物的主要特点，由于有色金属冶炼生产中含砷废水的硫酸含量相对较大，在其中加入石灰乳液过后会产生大量的石膏，而如果直接将这部分废渣进行填埋处理，就会产生极大的资源浪费，这就需要积极回收其中存在的部分有用成分，在提升整体经济效益的同时，降低后续的处理工作量[3]。

3.2 有色金属冶炼生产中含砷废渣的处理措施

首先，应当明确含砷废渣的具体处理步骤，第一要将水泥、砷渣以及粉煤灰按照一定的配比进行称重，并采取与之对应的球磨方式来进行球磨处理；第二，要将球磨完毕的物料根据配比与水以及外加剂进行混合，而后一同放入到胶砂搅拌机当中，并将搅拌时间控制在三分钟左右；第三，要将搅拌均匀的物料放置在模具之中，在材料实验机当中则要按照规定中的压力来进一步压实，形成更加稳定的圆柱形砖块；第四，要进行脱膜处理，将处理完毕的成型砖块放置在养护箱当中，采取不同的养护方式来对其进行更好的养护；其次，要找寻出最为优异的配料体系，深入研究不同材料对于固化体强度所产生的影响，这就需要将砷渣与粉煤灰或是水泥按照一定比例后球磨二十分钟左右，并在搅拌过程中适当加入水、黄砂以及三乙醇胺，搅拌过后装入到模具当中，轧制成型过后养护二十四小时，在空养一段时间过后来对固化体的抗压强度进行测定，从而根据最终的结果来更好地处理含砷废渣[4]。

图1 有色金属冶炼生产中含砷废渣处理图

4 结论

在当前的社会环境中，尽管有色金属冶炼生产技术以及生产理念已经得到了极大的优化，但其在实际生产过程中，仍旧还会生产出大量的含砷废水或是含砷废渣，如果处理不当不仅会对周边环境产生不良影响，甚至还会危害到群众的生命安全。因此，必须要提升对于含砷废水以及废渣的重视程度，积极探寻现代化的处理技术，并在处理过程中注重不同方式的合理应用，在根本上强化含砷废水与废渣的处理效率以及处理质量。