高砷煙灰的來(lái)源
所謂高砷煙灰，顧名思義，即含砷量較高的冶煉煙塵。高砷煙灰主要來(lái)自于兩個(gè)方面：
(1)一個(gè)方面是來(lái)自銅、鉛、鋅等金屬礦物的焙燒冶煉過(guò)程中，由于砷在自然界中大部分是與這些金屬伴生的，在選礦過(guò)程中不能完全將砷抑制，因此會(huì )有一定量的砷伴隨著(zhù)有價(jià)金屬進(jìn)入冶煉過(guò)程，從而進(jìn)入煙塵;
(2)另一方面是來(lái)自于火法處理含砷的有色金屬冶煉渣或含砷的浸出廢液?；诟呱闊熁业膩?lái)源，其中一般均含有大量的銅、鎳、鉛、銻等有價(jià)金屬，根據冶煉礦物的不同，有時(shí)還會(huì )含有銦、鍺等珍貴的稀散金屬。
砷化合物的毒性
高砷煙塵中含有大量的砷化合物，這種化合物屬于原生質(zhì)毒物，例如，眾所周知的砒霜主要成分是三氧化二砷(As2O3)，內服0.1 g砒霜就可以致人死亡，非常危險。因此，高砷煙塵是典型的危險固體廢棄物。
不同形態(tài)的砷具有不同的毒性，其毒性順序為AsH3> As(III)>As(V) >MMA(甲基胂)>DMA(二甲基胂)>AB，AC(砷甜菜堿，砷膽堿)。顯然，在砷的化合物中AsH3是最毒的。其中，As(III)易與機體內酶蛋白的琉基反應，形成穩定的鰲合物，使酶失去活性，因此As(III)有較強的毒性，如砒霜、三氯化砷、亞砷酸等都是劇毒物質(zhì)。
砒霜致癌
高砷煙灰中不僅含有大量的有價(jià)元素，有著(zhù)較高的回收價(jià)值，同時(shí)也存在對環(huán)境危害較大等問(wèn)題，因此如何高效、無(wú)害化處理高砷煙灰迫在眉睫。但由于成分復雜、砷含量較高，且隨著(zhù)現有環(huán)保要求越來(lái)越嚴格，對高砷煙灰進(jìn)行回收處理比較困難，因此國內很少有企業(yè)愿意回收該類(lèi)煙塵，目前高砷煙塵主要采取堆存暫緩處理方式，少數企業(yè)也僅對其中極少部分的有價(jià)金屬(比如銦)進(jìn)行了回收，這種處理方法不僅不能有效地回收高砷煙塵中的大量有價(jià)金屬，反而增大后續廢渣的處理難度和環(huán)保壓力。
高砷煙灰堆存處理的危害
如前所述，目前我國大部分企業(yè)對于高砷煙塵的主要處理方法仍然停留在堆存暫緩處理的方法上。但高砷煙塵在堆場(chǎng)存放時(shí)，由于雨水沖刷、浸溶、微生物作用等原因，大量含砷煙塵的堆置會(huì )造成嚴重的環(huán)境污染。在堆置區，工人及附近居民往往會(huì )發(fā)生慢性砷中毒，癌癥發(fā)病率明顯高于其它人群，平均壽命較其他人群短。
含砷煙塵對水環(huán)境的污染主要是通過(guò)雨水沖刷，使其中的可溶性砷鹽淋溶，從而使砷化合物、重金屬離子、懸浮物隨地表水運移而造成污染。在我國大部分地區，特別是華東、華南廣大區域，每年4月至9月普遍高溫多雨，這種充分的水熱條件很容易增大廢渣淋溶、污染擴散的危險性。
此外，這些含砷化合物也會(huì )由于重力作用而下滲，一部分直接進(jìn)入地下水層隨水長(cháng)距離遷移擴散，造成含砷煙塵堆置區域內陸下水、井水中砷含量升高。因重力作用下滲的含砷化合物除一部分進(jìn)入地下水層外，另一部分則進(jìn)入土體遷移、轉化.造成污染。當這部分砷轉移入農田生態(tài)環(huán)境時(shí)，就會(huì )使農作物減產(chǎn)，農畜產(chǎn)品中含砷量升高，并通過(guò)食物鏈對人體造成危害。
固體廢棄物的堆存
據文獻報道和記載，自1961年以來(lái)，我國已發(fā)生了二十多起砷污染中毒事件，如1961年，湖南新化，由于含砷廢礦石露天堆存，砷鹽滲入飲用水，造成308人中毒，6人死亡;再比如2008年，云南澄江縣陽(yáng)宗海水體被砷嚴重污染，水和魚(yú)類(lèi)含砷嚴重超標，直接威脅了周?chē)^2萬(wàn)余人的飲水安全，使當地生態(tài)環(huán)境和工農業(yè)生產(chǎn)遭受重大損失。
高砷煙灰的無(wú)害化處理
想要改變高砷煙灰難以處理的現狀，就必須從根源出發(fā)，開(kāi)發(fā)高砷煙塵綜合處理回收有價(jià)金屬的新方法，實(shí)現高砷煙塵的減量化、資源化和再循環(huán)，緩解有色金屬冶煉企業(yè)的環(huán)保壓力。新方法的研究主要應以一下三點(diǎn)為基準：
(1)砷的無(wú)害化處理。正如前文所分析的，高砷煙灰之所以具有如此大的危害，根本原因在于元素砷及其化合物的毒性劇烈，因此這些物質(zhì)如果處理不當，會(huì )對自然環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)不可估量的危害。因此砷的無(wú)害化是處理高砷煙灰的首要任務(wù);
(2)砷的資源化處理。As203是最常見(jiàn)砷化物，俗稱(chēng)砒霜、白砷、白砒等。除了具有令人談之變色的劇烈毒性外，As203在工業(yè)、農業(yè)、醫藥上也用途廣泛，是制備砷衍生物的主要原料，可做飲料添加劑、殺蟲(chóng)劑、除草劑，也用于制備藥物(阿散酸、洛克沙生)，還可用于木材和皮毛的防腐，玻璃脫色等。因此在無(wú)害化的基礎上，還應該發(fā)掘砷元素的經(jīng)濟效益，達到高砷煙灰資源化的目標;
(3)高砷煙塵的綜合化回收。高砷煙塵中的銅、鎳、鉛、銻等有價(jià)金屬含量高，實(shí)現分離回收高砷煙塵中的鉛、銻、銦等有價(jià)金屬的目的，就可以將高砷煙灰視為重要的二次資源，從而在降低企業(yè)固體廢棄物處理成本的同時(shí)提高生產(chǎn)效益，真正實(shí)現煙塵的綜合回收和資源的高效利用。
綜上所述，在高砷煙灰的處理過(guò)程中，目前最常見(jiàn)的研究思路是首先將砷從其中脫離出來(lái)，并對脫離出來(lái)的砷進(jìn)行無(wú)害化或資源化處理，然后對剩余的煙塵進(jìn)行綜合回收。目前對于煙塵中銅、鎳、銻等有價(jià)元素的選擇性回收工藝研究都較為成熟，因此高砷煙灰處理的關(guān)鍵在于砷的脫除。
針對高砷煙灰中脫砷的工藝，現有的主要方法如下圖所示。
國內主要研究學(xué)者
1、中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院 郭學(xué)益教授課題組
其相關(guān)主要研究成果如下：
? 高砷煙塵氫氧化鈉-硫化鈉堿性浸出脫砷
? 高砷煙塵堿浸渣制備焦銻酸鈉的新工藝
? 高砷煙塵堿性浸出液氧化結晶制備砷酸鈉
? 高砷煙塵NaOH-Na_2S堿浸過(guò)程的金屬元素浸出行為
? 一種從含砷溶液中脫除砷的方法[專(zhuān)利]
2、江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院 徐志峰教授課題組
其相關(guān)主要研究成果如下：
?堿性水溶液中亞砷酸硫化過(guò)程的熱力學(xué)
?含砷廢水處理研究進(jìn)展
?高銅高砷煙灰加壓浸出工藝
?黑銅泥氫氧化鈉氧壓堿浸脫砷研究
總結
高砷煙灰成分復雜，物相組成不穩定，針對不同成分的煙灰應選用合適的方法進(jìn)行脫砷處理。砷的脫除關(guān)系到煙灰中有價(jià)金屬的后續綜合回收，也關(guān)系到人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境和水資源安全，因此有色冶金行業(yè)必須做到嚴格要求，恪守標準，安全處理。研究開(kāi)發(fā)砷在新型領(lǐng)域的應用，并不斷優(yōu)化高砷煙灰的綜合利用工藝，做到變廢為寶，使高砷煙灰既不會(huì )成為環(huán)境的負擔，也不會(huì )浪費資源，才能做到可持續發(fā)展。
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