本发明属于工业危险固体废弃物资源化利用，具体的说，涉及一种含砷废料生产砷铁合金的方法。
背景技术：
1、自然界中砷主要以毒砂、雌黄、雄黄等形式存在于金、铜、镍、钴、铅等有色金属矿床中，在上述有色金属资源冶炼过程中，砷会进入有色金属冶炼过程中的烟灰(如含砷烟灰、粗制三氧化二砷等)以及湿法冶炼渣(如含砷冶炼烟尘浸出渣、含砷酸泥、沉砷渣等)，这些含砷废料属于危险固体废弃物并且富含铅、银、金、铋、铟等有价元素，其当前的处理工艺主要分为湿法提取和火法富集两大类。
2、湿法提取主要是采用盐酸等酸性介质浸出，使含砷浸出渣中的铅、银进一步富集回收，该方法特点是铅、银回收率高，但浸出后得到的浸出渣仍然属于危废，后续仍然需要进行无害化处理，而且溶液和浸出渣中的砷没有得到妥善处置，因此湿法提取工艺并没有从根本上解决含砷铅浸出渣无害化处理的问题。火法处理铜冶炼烟尘酸性浸出渣、酸泥、沉砷渣等含砷废料主要采用回转窑、鼓风炉等设备进行高温还原挥发熔炼，但存在操作环境差、能耗高以及银回收率低等不足。为提高银等有价金属回收率，工业上也将含砷湿法浸出渣与高硫铅精矿搭配进行富氧熔炼处理，工艺流程复杂、建设投资大，过程产出的含砷烟尘，需要进一步无害化处理。
3、综上，目前含砷废料处理工艺存在：(1)主要关注铅、银等主要有价金属的回收利用，没有实现其中其它有价金属的综合回收利用，造成有价金属资源的损失；(2)产出危废浸出渣或含砷烟尘等二次危废，含砷废料中的砷以砷酸盐形式转变为易制毒的三氧化二砷并富集于含砷烟尘中，需进一步无害化处理，未能从根本上解决含砷废料无害化、稳定化、资源化利用的难题。
4、此外，也有将含砷废料选择适当的渣型配料后压成型块，入传统炼铅富氧侧吹炉进行高温还原熔炼，并产出粗铅合金、少量烟尘和硅铁钙炉渣，同时产出硫铁冰铜渣和砷铁合金，但该方法，20％以上的砷挥发进入烟尘，得到的砷铁合金通常含砷25％～28％，含铁55％～65％，砷含量低、杂质含量高，且该砷铁合金浸出毒性实验浸出液含砷高于0.5mg/l，为危害固废，需要进一步处理，且其砷含量低、其他杂质含量高，仍难有效利用。
5、据统计，每年进入有色金属冶炼领域的砷超过20万吨，但真正实现资源化利用的不足10％，亟待寻求可资源化利用技术和更具市场潜力的发展方向以解决砷污染，以及砷对有价金属回收的影响。
技术实现思路
1、针对背景技术存在的问题，发明人将性质稳定并能实现规模化应用的砷基产品开发作为解决有色金属行业含砷危废的研究方向，将含砷废料的砷转化为有广泛需求领域和较大需求量的砷铁合金，从根本上解决砷治理与资源化利用的行业难题。
2、基于该方向，发明人经过大量试验研究，提供了一种含砷废料生产砷铁合金的方法，以工业领域不同渠道产出的含砷危险固体废弃物为处理对象，通过高温还原熔炼，砷的单程收率(直收率)达90％以上，综合收率接近100％，砷以砷铁合金形式被回收，所得砷铁合金经急冷水淬得到含砷30％～50％、含铁45％～60％的砷铁合金，所得砷铁合金具有性质稳定、比重大等优异特性，可作为配重原料进行大规模应用。
3、为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
4、所述的含砷废料生产砷铁合金的方法包括以下步骤：
5、(1)配料及制砖：将含砷废料和铁粉混合，混合物料制砖后，控制砖料含水降至8％以下；
6、(2)还原熔炼：将步骤(1)的降水砖称重计量后加入到熔炼炉内；同时，利用熔炼炉的侧面风口间歇性地鼓入碳质燃料；在1000℃～1400℃、还原性气氛中反应物料经化学反应生成砷铁合金熔体和高温熔炼烟尘，砷铁合金熔体从炉底放料口连续排出。
7、根据权利要求1所述的含砷废料生产砷铁合金的方法，其特征在于，所述的含砷废料生产砷铁合金的方法还包括以下步骤：
8、(3)砷铁合金水淬：将步骤(2)产出的砷铁合金熔体用急冷水淬，得到砷铁合金细粒；
9、(4)熔炼烟尘回收利用：将步骤(2)产出的高温熔炼烟尘经降温收尘处理后得到熔炼烟尘，熔炼烟尘返回步骤(1)配料及制砖。
10、进一步的，步骤(1)的含砷废料包括含砷烟灰、粗制三氧化二砷、含砷酸性浸出渣、含砷酸泥、沉砷渣中的一种或多种的混合物。
11、进一步的，步骤(2)中碳质燃料为焦炭，或焦炭与粉煤的混合物，碳质燃料的加入量为入炉砖质量的12％～25％，其主要功能是提供反应所需热量和还原反应的还原剂。
12、进一步的，步骤(1)的含砷废料为酸性浸出渣、酸泥、沉砷渣中的一种或多种的混合物，配料过程中加入石灰粉；步骤(2)还原熔炼时，发生造粗铅、造铅冰铜、造砷铁合金、造炉渣的各种化学反应，并生成熔炼烟尘以及粗铅、铅冰铜、砷铁合金、炉渣的高温共熔体，高温共熔体在炉底熔池内继续未完成的各种反应；
13、步骤(2)产出的粗铅、铅冰铜、砷铁合金、炉渣的高温共熔体经放料口排出后通过溜槽进入前床，在前床内因比重差异进行沉降分层，从上到下依次分层为炉渣、砷铁合金、铅冰铜、粗铅。处于上层的熔融炉渣经排渣口放出后通过溜槽进入水淬池，经急冷水淬后得到水淬炉渣；处于中层的铅冰铜和砷铁合金的混合熔体经排料口放出冷却、分拣后得到铅冰铜和砷铁合金；比重较大处于下层的粗铅熔体通过放料口排料后进一步回收处理。
14、进一步的，步骤(1)中铁粉与含砷废料中砷的质量比为1.5～3:1；步骤(2)中焦炭的配入量为含砷废料干基质量的12％～20％。
15、本发明的有益效果：
16、本发明可将工业领域产出含有三氧化二砷、单质砷、砷酸盐等各种含砷废料中的砷转化高纯度的砷铁合金产品，且所生成的砷铁合金具有性质稳定、比重大的特点，可替代原料成本和生产成本相对较高的传统配重材料，可应用于工业配重领域，有望从根本上解决长期以来困扰工业领域砷污染与砷治理的行业难题。
17、本发明可根据含砷废渣的成分情况，在制砖时，配入造渣剂，在还原熔炼时，熔渣分层，实现含砷废渣中有价金属的回收，砷以砷铁合金形式回收，砷的单程收率(直收率)达90％以上，综合收率接近100％，相对于砷资源化利用的其它工艺，本发明具有清洁高效、不产生二次危废、含砷废料可大规模实现资源化利用的技术优势。
1.一种含砷废料生产砷铁合金的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的含砷废料生产砷铁合金的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的含砷废料生产砷铁合金的方法，其特征在于：步骤（1）的含砷废料包括含砷烟灰、粗制三氧化二砷、含砷酸性浸出渣、含砷酸泥、沉砷渣中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的含砷废料生产砷铁合金的方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的碳质燃料为焦炭，或焦炭与粉煤的混合物，碳质燃料的加入量为入炉砖料质量的12%～25%，碳质燃料提供反应所需热量和还原反应的还原剂。
5.根据权利要求3所述的含砷废料生产砷铁合金的方法，其特征在于：步骤（1）的含砷废料配料过程中加入石灰粉；步骤（2）还原熔炼时，发生造粗铅、造铅冰铜、造砷铁合金、造炉渣的化学反应，并生成高温熔炼烟尘以及粗铅、铅冰铜、砷铁合金、炉渣的高温共熔体，高温共熔体在炉底熔池内反应；
6.根据权利要求5所述的含砷废料生产砷铁合金的方法，其特征在于：步骤（1）中铁粉与含砷废料中砷的质量比为1.5～3:1；步骤（2）中碳质燃料的配入量为含砷废料干基质量的12%～20%。
