摘要：礦冶活動(dòng)，是人類向環(huán)境排放砷的最大來源。有色冶煉過程中，含砷氣體和液體的量較少，含砷煙塵是固態(tài)砷的主要排放形態(tài)。本文闡述了有色冶金含砷煙塵減量化處理的主要模式，并探討了有色冶金含砷煙塵的資源化處理。

關(guān)鍵詞：砷有色冶金 煙塵治理

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有色冶金砷的來源

砷是一種普遍存在的元素，其在地殼中的豐度位于所有元素的第20位，約為1.5-3mg/kg。自然界中存在超過200種含砷礦物。砷常伴生于有色金屬礦中，并隨精礦進(jìn)入有色冶煉廠。礦冶活動(dòng)是人類向環(huán)境中排放砷的最大來源。盡管通過選礦可使大部分的砷留在尾礦中，但每年仍有大量的砷（超過50000t/a）隨精礦進(jìn)入冶煉廠，并以氣、液和固三種物理形態(tài)被排放到環(huán)境中。有色冶煉過程中，含砷氣體和含砷液體的量較少，由于砷及其化合物具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，含砷煙塵是固態(tài)砷的主要排放形態(tài)。

這些含砷煙塵不僅給企業(yè)造成了嚴(yán)重的壓力，而且造成了企業(yè)周邊環(huán)境的嚴(yán)重污染。目前，我國(guó)對(duì)砷的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)做出規(guī)定：居民區(qū)大氣中砷的日平均最高容許濃度為0.003mg/m3，飲用水中砷的最高容許濃度為0.05mg/L（以As2O3計(jì)），工業(yè)廢水中砷的最高容許排放濃度為0.5mg/L。如果飲用水、空氣、食物中的含砷量超標(biāo)，就有可能引發(fā)砷中毒。2004年12月15日，世界衛(wèi)生組織公布，全球至少有5000多萬人口正面臨著地方性砷中毒的威脅，其中，大多數(shù)為亞洲國(guó)家，而中國(guó)正是受砷中毒危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。因此，迫切需要對(duì)有色冶金工業(yè)中產(chǎn)生的含砷煙塵進(jìn)行綜合治理或者綜合回收，使其達(dá)標(biāo)排放或綜合利用。

有色冶金含砷煙塵的減量化處理

當(dāng)前，有色冶金含砷煙塵的處理方法主要有2類：火法處理和濕法處理。

火法處理，典型工藝是火化揮發(fā)法，基本原理是利用砷及其化合物具有較強(qiáng)揮發(fā)性的特點(diǎn)，通過高溫焙燒，使得煙塵中的砷氧化成三氧化二砷（俗稱白砒）進(jìn)行回收。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有效脫砷的根本途徑，是冶煉前降低礦石的含砷量。如，在熔煉錫精礦時(shí)，對(duì)含砷大于1%的錫精礦必須在冶煉前將砷脫除。國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)裝備水平，火法處理回收的白砷，品位不高。如柳州冶煉廠采用蒸餾爐揮發(fā)法生產(chǎn)白砷，雜質(zhì)含量較高，As2O3一般在90%~95%。同時(shí)，揮發(fā)后的礦渣含砷高達(dá)10%，砷回收率不高，需要進(jìn)行二次焙燒?？傮w來看，火化揮發(fā)法的缺點(diǎn)是砷的揮發(fā)率不高，高品質(zhì)的一級(jí)和二級(jí)白砷產(chǎn)品僅占白砷產(chǎn)品總量的32.63%~57.38%。同時(shí)，高溫焙燒，生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，礦渣的砷含量仍保持一定水平，容易污染環(huán)境。

濕法處理，典型工藝是浸出法，基本原理是利用砷在不同液體中的溶解度差異，通過浸出液將煙塵中絕大部分的砷溶解，然后對(duì)含有砷的浸出液進(jìn)行砷的回收處理或者進(jìn)行無害化處理。常用的濕法處理包括酸浸、堿浸和鹽浸，其中最普遍采用的是硫酸浸出法。煙塵用硫酸浸出時(shí)，絕大部分的砷進(jìn)人浸出液中，得到的浸出液進(jìn)一步用硫化法處理或者進(jìn)行無害化處理。廣西來賓冶煉廠于1987年完成了采用濕法流程從錫精礦焙燒產(chǎn)出的含砷煙塵中提取優(yōu)質(zhì)白砷的半工業(yè)試驗(yàn)。該廠將布袋收得含砷高（大于55%）的煙塵用冷水漿化，在不斷攪拌的情況下，緩緩加入以碳銨為主的添加劑，調(diào)節(jié)料漿pH值至5~6之間，再升溫近沸浸出1h后過濾。濾液在60~70℃下加入以As2S3為主的添加劑，恒溫?cái)嚢杳撾s1h后過濾，濾液經(jīng)脫色后濃縮結(jié)晶，即可產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)白砷，其白度為84.5~91.8，純度為99.62%~99.84%。但是，由于As2O3在水中的溶解度小，以蒸發(fā)濃縮的方法從水溶液中提砷，能耗高，增加了該產(chǎn)品的成本。濕法處理雖然改善了勞動(dòng)條件，減少了污染，但生產(chǎn)成本高，有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。

雖然早期火法工藝從含砷煙塵中制備三氧化二砷有一定的應(yīng)用，但由于環(huán)保要求的提高限制了其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。火法工藝從含砷煙塵中制備三氧化二砷的不足是砷揮發(fā)率不高，渣含砷高，產(chǎn)品質(zhì)量較低。應(yīng)該看到濕法工藝在從含砷煙塵制備三氧化二砷具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是目前已有或已經(jīng)投產(chǎn)的濕法制備三氧化二砷的工藝尚存在一些不足，使得砷的直收率低，殘?jiān)檩^高，廢水中的砷未充分回收。此外，除砷得到的砷酸鐵、砷酸鈣穩(wěn)定性較差，需要進(jìn)行高溫?zé)崽幚砘蛘咚喙袒?

有色冶金含砷煙塵的資源化處理

砷對(duì)人體及動(dòng)植物的危害性，決定了含砷煙塵最終處理要十分慎重，避免造成環(huán)境污染。目前，含砷煙塵的最終處理，主要思路是回收煙塵中的砷，對(duì)無法回收的固體尾渣進(jìn)行水泥固化封存處理,一個(gè)更有建設(shè)性的思路，是直接發(fā)掘含砷煙塵的經(jīng)濟(jì)用途。

目前，含砷煙塵的資源化還處于起步階段，相關(guān)的應(yīng)用研究較少。含砷煙塵回收的主要產(chǎn)品是三氧化二砷（俗稱白砒）。白砒是玻璃制造工藝過程中的澄清劑。劉小波等對(duì)含砷煙塵應(yīng)用于玻璃制造工藝過程，直接替代白砒做玻璃澄清劑的可行性進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)證明。

一方面，含砷煙塵在玻璃高溫環(huán)境下形成的白砒，與外部直接添加白砒，在排除玻璃液中細(xì)小氣體中所起的作用基本相同：在低溫階段，白砒As2O3氧化，形成As2O5,1300℃后的高溫階段As2O5重新分解成As2O3和氧氣，產(chǎn)生的氧氣進(jìn)入玻璃液中的其他氣泡中，促使氣泡長(zhǎng)大，并最終順利排除，從而減少玻璃液中的細(xì)小氣泡，起澄清作用。

另一方面，含砷煙塵是一種組成復(fù)雜的超細(xì)粉體，能在玻璃熔制過程中與二氧化硅形成硅酸鹽，對(duì)玻璃熔制起助熔作用。

這一應(yīng)用，既消除了有色冶金企業(yè)含砷煙塵的危害，同時(shí)也減輕了玻璃廠的廢氣污染。采用含砷廢氣做澄清劑時(shí)，玻璃廠煙道中廢氣的含砷量?jī)H為采用白砒時(shí)的17.3%。

有色冶金企業(yè)的重金屬污染，成為制約行業(yè)健康發(fā)展的瓶頸約束。隨著現(xiàn)階段我國(guó)有色金屬行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求的不斷提高，一方面要繼續(xù)加大對(duì)含砷煙塵的減量化處理工藝的研究，另一方面也需要對(duì)含砷煙塵的資源化開展深入研究，增加含砷產(chǎn)品的使用范圍。合理有效地利用含砷物料，不僅可以改善生存環(huán)境而且可以帶來良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：

李玉豐（1977-），男（漢族），吉林長(zhǎng)春人，碩士，研究方向?yàn)橛猩苯?、技術(shù)經(jīng)濟(jì)。

母丹（1978-），女（漢族），吉林吉林人，工程師，本科，主要從事塑料加工和產(chǎn)品質(zhì)量管理。