钢渣除砷的技术研究

发布时间：2020-09-15 14:05

　　砷属于伴生元素,广泛分布于多种有色冶金矿石中,矿物在开采、选矿和冶炼时会生产大量含砷废水以及含砷固体废弃物,若处理不当将造成严重的生态污染和环境危害。钢渣具有吸附性和化学沉淀作用,用钢渣处理含砷废水和含砷废弃物可显著降低砷在环境中的迁移性。本论文利用钢渣进行水体除砷,并将钢渣应用于协同固化含砷污泥,充分利用了钢渣除砷特性及其胶凝组分,强化了砷的固定,实现了“以废治废”。本论文研究了钢渣对水体除砷行为和钢渣协同固化砷技术,利用XRD、XRF、ICP-OES、XPS、SEM等分析测试技术手段,优化了工艺参数并解释了除砷和固砷机理。钢渣的主要成分为铁酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙,其浸出液p H值为12.1,具有很强碱性;钢渣在水体中的除砷率随着粒径减小或钢渣用量增加而增加,粒径在200-300目时,钢渣在As(III)和As(V)水体中除砷量分别达到0.90 mg/g和0.93 mg/g;p H对钢渣除砷率影响较小,砷的固定率达到99%;钢渣吸附行为受化学沉淀反应速率控制,吸附与化学沉淀同时发生,可及时将砷离子稳定化。高钙钢渣中钙和铁氧化物可通过吸附和化学反应沉淀砷离子,形成较为稳定的钙和铁的砷酸盐及亚砷酸盐,降低砷的浸出毒性从而实现砷稳定化,除砷钢渣浸出毒性低于5 mg/L,属于一般固体废弃物。钢渣与水泥的组成成分相似,钢渣的掺入量能改变固化块的抗压强度,钢渣占固化块总量的70%时,固化体经自然养护28天时其抗压强度可达42.29 MPa。在钢渣协同水泥固化含砷溶液时,钢渣的掺量在60%以下时,固化块中砷离子的浸出低于5 mg/L;钢渣协同水泥固化含砷污泥时对砷物质的固化受水化过程控制影响,固化块中砷离子的浸出浓度随固化体抗压强度的增大而减小。当固定含砷污泥的量为40%,钢渣在固化体中的占比为30%时,固化效果最好。经自然养护28天时,固化体中砷离子的浸出浓度为3.25 mg/L。钢渣协同水泥固化砷显示出优越性能,适合含砷污酸和含砷污泥的无害化处置。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X757
【部分图文】：

转移路径,污染物,自然界,工业生产

第一章绪论.1 砷污染.1.1 含砷污染物砷，元素符号为 As，是类金属元素，在化学元素周期表中排在第 4 周期 VA 族，处于金属与非金属元素的过度区域。因此，砷的物理化学性质与主素的物理化学性质有很大差异，既具有金属性又具有非金属性。通常把砷看金属元素。含砷污染物的来源在自然界中存在广泛，可分为自然来源、人为。如图 1.1 是自然界中含砷污染物的来源及传输路径。从图中 1.1 可以看出自然来源的含砷污染物主要有岩石的风化和火山的喷发。砷在底壳中、自然中、海水中以及火山喷发物中砷的含量分别是 1.8 mg/Kg、5 mg/Kg、3 μg/L0 mg/kg。目前，在自然界发现的砷化物有数百种，硫化物居多，氧化物次之以三价和五价状态存在于氧化物中，砷还会以有机物的形式存在[1]。

溶液,离子,行处理,去除效果

第一章H)3会因为电离产生 AsO(OH)2-离子，当溶 pH 值继续增大时，AsO(OH高达 50%，在 pH>11 时，会生成 AsO33-和 AsO2(OH)2-；对于五价砷，在水溶液中 AsO2(OH)2-和 AsO3(OH)2-的含量相同，约为 50%，当 pH 值继>11 时，溶液中 AsO43-离子的量会不断增加，当 pH>12 时，AsO43-离子达 75%。从而可以说明溶液的 pH 会影响砷在水体中的存在形式，当对进行处理时，需对 pH 进行调节，以达到最佳的去除效果[13]。

污酸,钢渣,有色冶炼厂

图 2.1 原始钢渣Fig. 2.1 Raw steel slag污酸和污泥来源于云南某有色冶炼厂，其中污，用 ICP 对污酸进行元素检测，结果如表 2.1 浓度为 12.5 g/L，硫酸的酸度为 82.96 g/L，还d 等。表 2.1 污酸的组成Table 2.1. Composition of dirty acidsSO4As Cu Pb Cd2.96 12.5 0.48 0.015 0.76

【参考文献】