本發(fā)明涉及一種砷堿渣穩(wěn)定化固化藥劑，特別涉及一種用于高濃度砷堿渣的穩(wěn)定化固化的組合藥劑，屬于廢砷渣處理技術領域。
背景技術：
砷堿渣是粗銻精煉過程中加純堿除砷時產生的廢渣，渣含砷量為5％～7％，其中砷主要以砷酸鈉的形式存在，砷酸鈉劇毒且易溶于水，極易污染環(huán)境，是一類非常難以處置的危險廢物。砷堿渣一旦泄露，暴露于環(huán)境中的砷將進入水體和食物鏈，輕則危害人體健康，重則導致死亡。目前，國內外對砷堿渣的處理方式主要是穩(wěn)定/固化、火法焙燒和濕法回收等處理方式，各處理方法各有優(yōu)缺點。
穩(wěn)定/固化法是利用添加劑改變廢渣的工程特性的過程，改變重金屬的形態(tài)或價態(tài)，將污染物轉化為不易溶解、遷移能力或毒性變小的狀態(tài)或形式。常用的穩(wěn)定/固化添加劑有鐵鹽、鋁鹽、鈣鹽、硫化物、粉煤灰等，但是針對不同金屬污染，其對穩(wěn)定/固化添加劑的選擇、搭配存在較大的區(qū)別。目前，針對含砷廢渣的固化穩(wěn)定化處理的相關報道比較少。中國專利(CN105597262A)公開了采用H2O2、FeSO4·7H2O、CaO和礦渣水泥作為含砷廢渣的穩(wěn)定化固化劑，由于含砷廢渣中砷堿渣呈強堿性，導致雙氧水的利用低；特別是其砷和鐵鹽反應生成的砷酸鐵鹽沉淀受pH影響較大，在pH＞7的條件下，砷酸鐵鹽不穩(wěn)定被分解，該專利固化穩(wěn)定化劑中CaO和礦渣水泥投加比例較高，均為強堿性，導致砷酸鐵鹽被分解，浸出液中砷的濃度升高。另外，中國專利(CN104263949A)選用鐵鹽和粘土礦物對砷堿渣進行穩(wěn)定化固化，但是砷堿渣加穩(wěn)定劑后需用大量的稀酸調節(jié)pH，成本高、操作復雜，在實際工程復雜情況下難以滿足要求。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有的處理砷堿廢渣的藥劑及方法存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種能實現(xiàn)高濃度砷堿渣的高效穩(wěn)定化固化的藥劑，使用該藥劑的方法簡單，成本低，適合推廣使用。
為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明提供了一種高濃度砷堿渣穩(wěn)定化固化的藥劑，該藥劑由以下質量份組分組成：
由雙氧水和過硫酸鹽組成的氧化劑1～3份；
由鐵鹽和/或亞鐵鹽組成的穩(wěn)定劑15～25份；
由高嶺土和/或凹凸棒土與赤泥及粉煤灰組成的調理劑6～15份。
本發(fā)明的技術方案中的穩(wěn)定化固化藥劑主要包括氧化劑、穩(wěn)定劑和調理劑，氧化劑由雙氧水和過硫酸鹽組成，氧化能力強、穩(wěn)定性好，大大提高了氧化效率，能保證將砷堿廢渣中的低價砷氧化成高價砷，而高價砷酸鹽如AsO43-比亞砷酸AsO33-等更容易形成穩(wěn)定的固體；在此基礎上，結合鐵鹽固定砷，生成穩(wěn)定的砷酸鐵沉淀；此外，本發(fā)明采用中性復配調理劑，赤泥和粉煤灰中的部分鋁鹽能夠和五價砷生成砷酸鋁沉淀，高嶺土和凹凸棒土起到吸附助沉的作用，各種組分之間產生協(xié)同增效作用，對砷堿渣穩(wěn)定化固化效果進一步鞏固提升。
優(yōu)選的方案，氧化劑由雙氧水和過硫酸鹽按摩爾比1.0～2.0：0.5～1.0組成。兩者組合作為氧化劑使用，協(xié)同增效作用明顯，過硫酸根自由基(SO4-·)和羥基自由基(·OH)相互激發(fā)，形成比單一種氧化劑氧化性能更強的系統(tǒng)。過硫酸鹽一般包括過硫酸鈉、過硫酸鉀和過硫酸銨等。
優(yōu)選的方案，穩(wěn)定劑由七水硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵、六水氯化鐵、四水氯化亞鐵中的至少一種組成。穩(wěn)定化試劑主要提供鐵離子，能與高價砷負離子生成穩(wěn)定的化合物，實現(xiàn)砷的穩(wěn)定化。
優(yōu)選的方案，調理劑由高嶺土和/或凹凸棒土，與赤泥及粉煤灰按質量百分比65～80％:15～20％:5～15％組成。本發(fā)明的復合調理劑pH呈中性，且同時起到沉淀和吸附協(xié)同作用，可以實現(xiàn)鞏固砷的穩(wěn)定化和固化。赤泥和粉煤灰中的鋁鹽能夠和五價砷生成砷酸鋁沉淀，高嶺土和凹凸棒土起到吸附助沉的作用，對砷堿渣穩(wěn)定化固化效果進一步鞏固提升。
較優(yōu)選的方案，調理劑經過600～750℃高溫活化處理。通過高溫活化處理能有效激發(fā)調理劑的性能，提高調理劑的穩(wěn)定化固化性能，高溫活化處理的時間一般為60～150min。
本發(fā)明技術方案采用的雙氧水為市售的常規(guī)雙氧水，其質量百分比濃度為30％左右。市售雙氧水一般稀釋到質量百分比濃度為2％后與過硫酸鹽復配使用。
本發(fā)明的高濃度砷堿渣中砷的總含量≥20000mg/kg，根據(jù)《固體廢物浸出水平振蕩法》(HJ 557-2010)，砷浸出濃度為1000～5000mg/L，pH＞11。
本發(fā)明的高濃度砷堿渣穩(wěn)定化固化的藥劑用于處理高濃度砷堿渣的方法：先將砷堿渣破碎、篩分至粒徑≤1cm；然后加入氧化劑攪拌10～30min，得混合物；在混合物中加入穩(wěn)定劑，攪拌10～30min后，再加入調理劑，攪拌10～20min，養(yǎng)護3～7d。經過養(yǎng)護后砷堿渣中砷的水浸浸出濃度達到《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598-2001)中危險廢物允許進入填埋區(qū)的控制限值(小于2.5mg/L)。
相對現(xiàn)有技術，本發(fā)明的技術方案帶來的有益技術效果：
1、本發(fā)明的砷堿渣穩(wěn)定化固化藥劑中各組分之間的協(xié)同增效作用明顯，能實現(xiàn)高濃度砷堿渣中砷的有效固定，處理后的砷堿渣砷的水浸浸出濃度小于2.5mg/L。氧化劑能將低價砷氧化成高價砷，高價砷酸鹽(AsO43-)在穩(wěn)定劑含鐵鹽的存在下更容易形成穩(wěn)定的砷酸鐵沉淀，而調理劑不但可以與五價砷生成砷酸鋁沉淀，而且具有吸附功能以促進沉淀，對砷堿渣穩(wěn)定化固化效果進行進一步鞏固提升。
2)本發(fā)明的砷堿渣穩(wěn)定化固化藥劑在處理高濃度砷堿渣過程中無需采用酸調pH，簡化了步驟，降低了成本。
3)本發(fā)明的砷堿渣穩(wěn)定化固化藥劑采用的調理劑呈中性，穩(wěn)定化過程中生成的砷酸鐵、砷酸鋁沉淀能夠穩(wěn)定存在，對砷的去除效果較好。
具體實施方式
以下實施例旨在進一步說明本發(fā)明內容，而不是限制本發(fā)明權利要求的保護范圍。
1、穩(wěn)定化固化藥劑配制：
本發(fā)明高濃度砷堿渣穩(wěn)定化固化藥劑由氧化劑、穩(wěn)定劑和調理劑組成，根據(jù)砷堿渣性質按照一定順序、一定比例進行添加。
氧化劑為雙氧水(2％)和過硫酸鹽。雙氧水(30％)稀釋至2％后和過硫酸鹽按照(1.0～2.0)：(0.5～1.0)摩爾比復合活化形成氧化劑；
穩(wěn)定劑為七水硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵、六水氯化鐵、四水氯化亞鐵中的一種或多種；
所述調理劑由赤泥、高嶺土或凹凸棒土、粉煤灰組成。將調理劑各成分按照赤泥15～20％、高嶺土或凹凸棒土65～80％、粉煤灰5～15％比例混合，過100目篩，得到調理劑粉末；調理劑的熱活化處理：將得到的調理劑粉末焙燒，焙燒溫度600～750℃，焙燒時間60～150min，冷卻后即制備成調理劑。
2、穩(wěn)定化固化藥劑使用方法：
先將砷堿渣破碎、篩分至粒徑≤1cm；然后加入1～3％氧化劑攪拌10～30min，得混合物；在混合物中加入15～25％穩(wěn)定劑，攪拌10～30min；在混合物中加入6～15％調理劑，攪拌10～20min，養(yǎng)護3～7d。
實施例1
氧化劑制備：采用市售30％的雙氧水稀釋至2％后，與過硫酸鈉按照2：1的摩爾比例均勻混合配置成氧化劑；
穩(wěn)定劑制備：將七水硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵按照5：1質量比例混合即成穩(wěn)定劑；
調理劑制備：赤泥15％、高嶺土或凹凸棒土78％、粉煤灰7％比例混合，過100目篩，得到調理劑粉末；調理劑的熱活化處理：將得到的調理劑粉末焙燒，焙燒溫度630℃，焙燒時間60min，冷卻后即可使用。
實施例2
采用實施例1中的藥劑進行砷堿渣處理。
取某砷污染濃度為21520mg/kg砷堿渣500g，加入1.5％的氧化劑攪拌10min,然后加入15％的穩(wěn)定劑攪拌10min，最后加入10％調理劑攪拌10min后常溫下養(yǎng)護5d，測定砷浸出濃度。砷的水浸濃度由處理前1950mg/L下降到處理后的0.93mg/L。治理后的砷堿渣中砷水浸濃度低于《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598-2001)中危險廢物允許進入填埋區(qū)的控制限值，小于2.5mg/L。
實施例3
采用實施例1中的藥劑進行砷堿渣處理。
取某砷污染濃度為30550mg/kg砷堿渣500g，加入2％的氧化劑攪拌15min,然后加入20％的穩(wěn)定劑攪拌15min，最后加入12％調理劑攪拌15min后常溫下養(yǎng)護7d，測定砷浸出濃度。砷的水浸濃度由處理前2625mg/L下降到處理后的1.53mg/L。治理后的砷堿渣中砷水浸濃度低于《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598-2001)中危險廢物允許進入填埋區(qū)的控制限值，小于2.5mg/L。
對比實施例1
取實施例3中同一批次砷堿渣500g，氧化劑加入量為0.8％，其他藥劑添加量和處理工藝跟實施例3一樣，治理后的砷堿渣中砷水浸濃度為53.01mg/L，高于《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598-2001)中危險廢物允許進入填埋區(qū)的控制限值。
對比實施例2
取實施例3中同一批次砷堿渣500g，穩(wěn)定劑加入量為30％，其他藥劑添加量和處理工藝跟實施例3一樣，治理后的砷堿渣中砷水浸濃度為4.56mg/L,高于《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598-2001)中危險廢物允許進入填埋區(qū)的控制限值。
對比實施例3
取實施例3中同一批次砷堿渣500g，添加2％的雙氧水作為氧化劑，其他藥劑添加量和處理工藝跟實施例3一樣，治理后的砷堿渣中砷水浸濃度為30.22mg/L，高于《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598-2001)中危險廢物允許進入填埋區(qū)的控制限值。
對比實施例4
取實施例3中同一批次砷堿渣500g，調理劑未進行活化處理，其他藥劑添加量和處理工藝跟實施例3一樣，治理后的砷堿渣中砷水浸濃度為10.43mg/L，高于《危險廢物填埋污染控制標準》(GB18598-2001)中危險廢物允許進入填埋區(qū)的控制限值。