【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含砷废渣无害化处理的方法的新工艺，属于砷污染治理领域。
技术介绍
1、砷在自然界中的种类繁多，毒性极强，具有生物积累性和致癌性，是一种危险性元素。在工业生产中，原料中的砷会在溶液体系富集，产出大量的含砷废水。目前的除砷的方式主要为硫化法、钙盐法和铁盐法固砷。钙盐法适用于含砷浓度高及酸度高的溶液体系，处理费用低廉，但稳定性较差，易受环境影响。自钙盐除砷法应用以来，大量的含砷废渣产出，堆积，造成了巨大的环境压力。一些研究则是采用更加稳定的臭葱石替换砷酸钙，但只是采用填埋法处理，没有做到砷资源的再利用，也未从根源上解决含砷废渣带来的环境污染问题。综上所述，砷酸钙和砷酸铁等类废渣的大量堆存存在着许多问题，如何解决砷酸钙和砷酸铁等类废渣的毒性问题依旧是砷研究者要攻克的难题。
技术实现思路
1、针对上述技术存在的问题及不足，本专利技术提供了一种含砷废渣无害化处理的方法，该方法具有工艺简单、无二次污染、同时做到了砷资源的再利用，易于工业化生产等特点。
2、一种含砷废渣无害化处理的方法，具体步骤如下：
3、(1)预处理:将含砷废渣加入到球磨罐中，加入一定量的稀硫酸，配入一定质量的磨球，进行机械活化；
4、(2)将活化后的含砷废渣加入到坩埚中，配入一定量的还原剂和辅料，混合均匀；
5、(3)在保护性气氛下，控制一定的反应温度进行还原反应，反应一段时间后停止通气；
6、(4)待反应结束后对水中析出的固体进行洗涤，干燥，得到砷
7、优选的，本专利技术步骤(1)中含砷废渣为砷酸钙、砷酸铁、砷酸铜、砷酸锌、砷酸镁中的一种或多种的组合。
8、优选的，本专利技术步骤(1)中所述预处理，含砷废渣和稀硫酸的固液比为2-4:1；机械活化中球料比为按研磨球与物料重量比的3:1～20:1；步骤(1)中含砷废渣机械活化中研磨球为氧化锆珠、不锈钢珠中的一种或多种的组合；步骤(1)中含砷废渣机械活化中研磨时间至少为30min。
9、优选的，本专利技术步骤(2)中还原剂为烟煤、褐煤、无烟煤、焦炭中的一种或多种的组合。
10、优选的，本专利技术步骤(2)中还原剂用量为理论用量的1～5倍。
11、优选的，本专利技术步骤(2)中辅料为氧化铝、二氧化硅中的任意一种或多种的组合。
12、本专利技术的制备原理是：碳还原以及砷酸根与硅酸根/铝酸根的替代转化；
13、主要反应式包括：以硅酸钙和二氧化硅为例
14、二氧化硅
15、ca3(aso4)2+2.5c+3sio2＝3casi o3+2as+2.5co2(g)，
16、ca3(aso4)2+5c+3sio2＝3casio3+2as+5co(g)，zn3(aso4)2+2.5c+1.5sio2＝1.5zn2sio4+2as+2.5co2(g)，zn3(aso4)2+5c+1.5sio2＝1.5zn2sio4+2as+5co(g)，cu3(aso4)2+2.5c+3sio2＝3cusio3+2as+2.5co2(g)，cu3(aso4)2+5c+3sio2＝3cus io3+2as+5co(g)，na3aso4+1.25c+1.5sio2＝1.5na2sio3+as+1.25co2(g)，na3aso4+2.5c+1.5sio2＝1.5na2sio3+as+2.5co(g)，ag3aso4+1.25c+1.5sio2＝1.5ag2sio3+as+1.25co2(g)，ag3aso4+2.5c+1.5sio2＝1.5ag2sio3+as+2.5co(g)；
17、氧化铝
18、ca3(aso4)2+2.5c+3al2o3＝3caal2o4+2as+2.5co2(g)，
19、ca3(aso4)2+5c+3al2o3＝3caal2o4+2as+5co(g)，na3aso4+1.25c+1.5al2o3＝1.5na2al2o4+as+1.25co2(g)，na3aso4+2.5c+1.5al2o3＝1.5na2al2o4+as+2.5co(g)。
20、从理论计算来看，由于产物气相组成的多变性，其理论还原剂用量应当控制为理论用量的1～5倍。
21、优选的，本专利技术步骤(2)中辅料用量为理论用量的1～5倍。
22、优选的，本专利技术步骤(3)中保护性气氛为n2,ar,he,ne中的任意一种或多种的组合。
23、优选的，本专利技术步骤(3)中反应温度为800～1500℃。
24、优选的，本专利技术步骤(3)中反应时间至少为60min。
25、本专利技术的有益效果：
26、(1)本专利技术可针对现存的含砷废渣进行回收处理，无二次污染。突出特点是和现有的填埋法工艺不同。现有填埋法处理工艺是采用氧化法，在对含砷废渣研磨处理过程中加入稳定剂，而后加入固化剂将稳定处理后的含砷废渣进行固化处理后填埋。而本专利技术恰恰相反，就是利用了含砷废渣的不稳定性的特点，再进一步对含砷废渣加入稀硫酸进行进一步的活化处理，使其中的金属砷更容易还原，最终得到金属砷，不单解决了含砷废渣的填埋问题，还使砷资源得到了进一步回收利用。
27、(2)本专利技术工艺的产品基本无毒，可直接应用于工业生产，是含砷废渣资源化处理的有效方法。
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1.一种含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：步骤(1)所述预处理，含砷废渣为砷酸钙、砷酸铁、砷酸铜、砷酸锌、砷酸镁中的一种或多种的组合。
3.按照权利要求1所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：步骤(1)中所述预处理，含砷废渣和稀硫酸的固液比为2-4:1，所述含砷废渣机械活化中球料比为按研磨球与物料重量比的3:1～20:1；所述含砷废渣机械活化中研磨球为氧化锆珠、不锈钢珠中的一种或多种的组合；所述含砷废渣机械活化中研磨时间至少为30min。
4.按照权利要求2所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：步骤(2)所述还原剂为烟煤、褐煤、无烟煤、焦炭中的一种或多种的组合。
5.按照权利要求2所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：步骤(2)所述还原剂用量为理论用量的1～5倍。
6.按照权利要求2所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：步骤(2)所述辅料为氧化铝、二氧化硅中的任意一种或多种的组合。
7.按照权利要求2或6所
8.按照权利要求2所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述保护性气氛为N2,Ar,He,Ne中的任意一种或多种的组合。
9.按照权利要求3所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述反应温度为800～1500℃。
10.按照权利要求3所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述反应时间至少为60min。
...【技术特征摘要】
1.一种含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：步骤(1)所述预处理，含砷废渣为砷酸钙、砷酸铁、砷酸铜、砷酸锌、砷酸镁中的一种或多种的组合。
3.按照权利要求1所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：步骤(1)中所述预处理，含砷废渣和稀硫酸的固液比为2-4:1，所述含砷废渣机械活化中球料比为按研磨球与物料重量比的3:1～20:1；所述含砷废渣机械活化中研磨球为氧化锆珠、不锈钢珠中的一种或多种的组合；所述含砷废渣机械活化中研磨时间至少为30min。
4.按照权利要求2所述含砷废渣无害化处理的方法，其特征在于：步骤(2)所述还原剂为烟煤、褐煤、无烟煤、焦炭中的一种或多种的组合。
【专利技术属性】
技术研发人员：张文娟，王成彦，车键勇，陈永强，马保中，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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