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砷是亲硫的类金属元素,80%与有色金属矿伴生,因此有色冶金是含砷废渣的主要来源。含砷废渣中含有大量的砷化合物,其对人体和自然环境都有很大的危害,含砷废渣的治理目前大多效果不明显或者成本较高,所以急需一种行之有效的方法。本文从硫化砷渣的性质入手,利用力学性能较好的矿渣低温陶瓷胶凝材料对硫化砷渣进行稳定化/固化处理,并对矿渣低温陶瓷胶凝材料固化体系进行优化,得到固化硫化砷渣的较优方案。研究表明:(1)浸出液pH、Ca/As、Si/As、CO32-/As等因素对硫化砷渣的As浸出浓度均有影响,其中pH和Ca/As是主要影响因素。浸出液pH<12时,pH增大,As浸出浓度逐渐减小,pH>12时,As浸出浓度急剧增加;随着Ca/As的增加,As浸出浓度先增加后减小,在Ca/As=1.405时最大。(2)硫化砷渣易溶于碱,而水泥和矿渣低温陶瓷胶凝材料水化后均会产生大量OH-,因此二者无法将其稳定固化,需要对硫化砷渣进行预处理。(3)先用石灰对硫化砷渣进行稳定化处理,使其转变为相对稳定的钙盐,之后再对其固化,通过理论计算和实验综合考虑得到m(石灰)/m(硫化砷渣)=0.8。(4)通过对矿渣低温陶瓷胶凝材料的优化,得到更好配比,即硅酸盐矿物20%、脱硫石膏4%、粉煤灰10%、矿物激发剂9%、矿渣57%。在此配比下通过自然养护和常压养护能够较为稳定的固化掺量25%及以下的预处理硫化砷渣、30%以下的锑冶炼高砷渣和40%以下的脱硫砷钙渣,使固化体As浸出浓度低于国家标准5mg/L。(5)外加剂FC、NS、PG、AP和双氧水中,只有FC和双氧水对硫化砷渣的固化有利,可以在硫化砷渣固化过程中添加1-1.5%的FC和0.5-1%的双氧水以降低As浸出浓度。(6)XRD分析表明:固化体中主要是SiO2和铝硅酸盐矿物,并没有晶态的砷及其化合物,并且As浸出浓度很低,说明其已经转化为非晶态稳定物质;从SEM看出:固化体结构密实,水化产物相互交融,没有明显界面,具有高温熔体特性。(7)用矿渣低温陶瓷胶凝材料年处理1万吨硫化砷渣需要775.15万元,而使用传统水泥则需要1207.5万元。而且矿渣低温陶瓷胶凝材料固化设备投资低、工艺简单、更节省固化成本,更加具有经济效益。