砷（As）作为有色金属矿物的共伴生元素，在有色金属冶炼过程中以含砷“三废”形式大量产出。近年来，随着砷制品的应用限制，全球砷需求总量日益缩减，砷的开路有限。湖南省作为有色金属大省，每年产生包括砷碱渣、污酸渣、含砷污泥等大量含砷危险废物，在环境中的稳定性差，具有较高的环境风险。砷的资源化利用和无害化处置已成为有色冶炼行业高质量绿色发展的关键与瓶颈。

针对目前稳定化处理技术存在的药剂用量大、减量化率低、毒性浸出浓度波动、长效稳定性差等缺点，我院固体废物研究团队在李二平研究员带领下，自2017年开始，基于砷在地球化学中的成矿原理，以臭葱石（FeAsO₄·2H₂O）、砷铁钙石（Ca₃Fe₄(AsO₄)₄(OH)₆·3H₂O）或其他非结晶态（FeAsO₄·xFe(OH)₃）等矿物形式为转化目标，并结合砷钙渣中砷的四种化学形态，系统研究了稳定化过程中砷的形态转化，提出了稳定化过程有效态As的稳定化机理，进一步提升了工程应用中固砷的长效稳定性。目前，相关研究成果发表在环境领域顶级期刊Journal of Hazardous Materials。

相关研究成果在环境领域顶级期刊JHM发表

研究团队在湖南省环境保护科研课题的支持下，以含砷废水处理产生的砷钙渣（ACR）为研究对象，研究砷分布规律及赋存状态、H⁺对有效态As的释放、Fe（Ⅱ）对As（Ⅲ）氧化以及Fe-O-As化合物形成机理。结果表明，ACR中有效态As占比达到40%左右，对环境风险最大，是含砷废渣稳定化处理的核心与目标；当环境中H⁺浓度达到2.13mol/kg ACR，有效态As全部释放，亚铁盐和零价铁氧化释放的Fe(II) 诱导分子氧产生ROSs(•O₂^-、H₂O₂、·OH），促进As(Ⅲ) 氧化为As(Ⅴ)。基于以上原理，开发了新型稳定剂，设计了砷的稳定化工艺，将含砷废渣中As诱导转化为臭葱石（FeAsO₄·2H₂O）、砷铁钙石（Ca₃Fe₄(AsO₄)₄(OH)₆·3H₂O）或其他非结晶态（FeAsO₄·xFe(OH)₃）等矿物形式稳定砷。通过近两年的定期连续监测显示，ACR中固砷的长期稳定性显著提升。

含砷废渣稳定化处理机理

以上研究成果，目前已在湖南辰州矿业有限责任公司砷碱渣处理项目得到应用，同时我院正积极为江永县含砷废渣处理项目、临武县历史遗留含砷废渣处理项目提供技术咨询服务。

近年来，我院鼓励全院科研人员紧扣湖南省突出环境问题相关技术需求，勇于挑战、开拓创新，为美丽湖南提供环科院人智慧。其中固废研究团队在田石强总工程师的领导下，一直围绕重金属与固体废物污染防治领域，尝试从管理支撑工作和横向咨询服务中挖掘科学问题，通过联合中南大学、湖南黄金集团等省内知名高校和企业开展科技攻关，取得一批具有实用价值的技术成果，充分发扬了把论文写在大地上的务实求真的科研精神。

工程应用流程及效果