含砷矿石细菌氧化液除砷实验及砷钙渣稳定性研究

摘要:以甘肃某金矿经细菌氧化提金后产生的高砷、高铁强酸性细菌氧化液为研究对象,并选择CaO作为沉淀剂进行中和除砷实验,考察pH值、温度、搅拌速度和反应时间等对中和除砷的影响,通过单因素实验确定最佳除砷条件,并探究在模拟自然环境下各因素对砷钙渣稳定性的影响。除砷实验结果表明:在pH=4~5,搅拌速度适宜及常温下反应25 min时,除砷率可达99.99%,实现了废水净化;砷钙渣定量分析结果表明:渣中As、Fe质量分数分别为4.04%和19.79%;模拟自然环境下砷钙渣稳定性影响实验结果表明:当环境pH<1时,砷钙渣中的砷被溶出了5 mg/L,超过工业废水排放标准。通过试验发现,选择CaO作为沉淀剂对细菌氧化液进行中和除砷,可以实现废水净化,并且当含砷渣所处环境pH>l时可以稳定存放。

关键词:细菌氧化液;中和除砷;单因素实验;除砷率;砷铁共沉;砷钙渣;pH;稳定性

目前,针对难处理金矿氧化预处理的工业应用主要有焙烧氧化法、加压氧化法和细菌氧化法3种方法,其中细菌氧化法是应用较广泛的预处理方法12。在细菌氧化预处理过程中,会产生含砷、含铁的酸性溶液。目前处理砷浓度较高的工业废水的方法有很多,但化学沉淀法因其技术成熟﹑易操作等优点成为处理含砷废水的主要方法之一,且最容易实现工程化3。通过两方面来评判化学除砷方法的优劣:-是处理后的外排水能否达到环保要求;二是所获得的含砷渣是否稳定性好,能否长期存放,砷是否溶解。20世纪90年代以前,.工业上处理含砷细菌氧化液的方法非常简单,仅以石灰进行中和,大量砷残留在含砷渣中,尽管处理后外排水达到了环保要求,但对除砷后得到的沉砷渣稳定性的研究并不多见4。砷在自然界中以多种形式存在,其中臭葱石是一种结构最稳定的含砷矿物l5-8。

因此通过处理含砷细菌氧化液,使溶液中的砷形成稳定的砷形态,可解决含砷废水污染环境的问题⒆'。 针对高砷,高铁酸性废水开展一系列除砷及砷渣稳定性的相关研究,以期为含砷废水处理提供有价值的指导。

1实验部分

1.1细菌氧化液来源及成分分析 本研究的试验样品选自甘肃省某含砷金矿石，采用细菌氧化进行预处理。经细菌氧化预处理后，得到pH~0.9、含砷6 280 mg/L、含铁22.3 g/L的细菌氧化液,处理过程中必须对溶液中的砷进行净化。细菌氧化液成分及工业废水排放标准见表1。

由表1可知,细菌氧化液中砷含量远远超出工业废水排放标准,铁含量很高,铁和砷的摩尔比约为4.75。对于生物氧化提金工艺,根据工业生产需要,部分细菌氧化液经处理后需返回至工艺流程中循环使用,但由于细菌氧化液中砷、铁含量高,若直接返回提金工艺会对细菌的生长造成影响,并且细菌氧化液中的砷、铁具有一定的回收价值,因此需要对细菌氧化液进行回收处理。