以中南力量，还“世界锑都”绿水青山！
从冷水江市区驶上锡矿山的路上，“坚决打赢环境综合治理攻坚战”等标语不断印入眼帘，两旁的群山梯田青翠，焕发着生机。曾在这里留存了百年的砷碱渣治理难题已成为历史，这背后离不开中南大学孙伟教授研究团队的“有色冶炼砷碱渣高精度矿化分离及减污降碳资源化利用关键技术”。
在这一技术的作用下，砷碱渣实现无害化、减量化和资源化，昔日满目疮痍的矿区正逐渐变成生态园区，锡矿山开启了绿色发展的新篇章……
难题：“世界锑都”背后的“污染顽疾”
锑，是全球性稀缺的小金属品种，与稀土、钨、锡并称为中国四大战略资源。
位于湘中腹地、资水中游的冷水江市锡矿山，是世界最大的锑产品生产、贸易、研发基地，它以锑储量之大、质量之优、产量之多撑起了世界锑产业的一方，被誉为“世界锑都”。从1897年锡矿山锑矿始采至今，120多年来，锡矿山地区已累计生产精锑150多万吨，为国家经济发展作出了巨大贡献。
然而，一个多世纪辉煌的矿业史背后是千疮百孔的生态环境。经过长期的大量开采，锡矿山的生态环境遭受了严重的污染，矿区周边已是矿渣遍地，水体也逐渐浑浊、发臭，甚至对长江干流造成影响。据统计，锡矿山地区贮存于集中渣库的历史遗留——砷碱渣超过15万吨。
锡矿山的下游是资江、湘江，砷碱渣的无害化处理既是行业高质量发展的必经之路，生态环保的硬性要求，更是确保下游居民安心生活的民心工程，这个历史遗留问题必须要解决。
破题：将砷与碱高效分离
2019年，在省发改委的牵头协调下，孙伟教授团队与湖南黄金集团有限责任公司、冷水江锑都环保有限责任公司、湖南省环境保护科学研究院、赛恩斯环保股份有限公司等单位联合开展技术攻关。
砷碱渣主要成分是砷酸钠和碳酸钠，有剧毒、可溶性大。传统的除砷技术将重心集中在寻找能与砷酸根或亚砷酸根形成稳定的砷酸金属盐（砷酸钙、砷酸铁等）方面，然而高碱体系下，金属阳离子对砷酸根或亚砷酸根选择性不足，无法通过金属盐沉淀法实现碱浸液中含砷组分的选择性沉淀，导致砷渣品位低、渣量大，安全处置和资源化利用难度大。
随后，孙伟教授带领团队反复试验，在大自然中探寻到了答案。他们巧妙地利用天然矿物构造原理，建立了砷酸复盐矿化分离新理论和新方法，开发了复盐矿化新技术，将砷转化为人造矿物，解决了高盐分环境下砷与碱的高精度分离的世界性难题。从集中渣库转运过来的砷碱渣，经过破碎球磨、低温浸出，再进行连续盐析、砷碱高效分离，产出了雪白的碳酸氢钠。砷渣处理过程安全无污染，现场没有任何废气、废水排出，废碱制成的碳酸氢钠产品质量达到二级品，从而实现砷碱渣无害化、减量化和资源化。
攻坚：从实验室到工业化
实验室技术成熟后，2020年12月，项目开始在冷水江锑都环保有限责任公司（下称“锑都环保”）带料调试，但等待他们的又是新的挑战。
“在实验室进行试验和实际的工业化生产，往往有着天壤之别。”锑都环保的第一负责人彭竣说，当项目组满怀信心进入到工业化阶段时，各种难题不约而至。因为历史原因，集中渣库堆存了100余家锑冶炼厂的不同时期的砷碱渣，原料种类不同，成分特别复杂，处置时生成了大量预想不到的物质—氟砷酸盐固体，碳酸钠无法结晶，在管道和泵中堵塞，生产线完全运转不下去。
2021年3月3日，攻关团队召开技术专题会，修改技术方案，确定了中性中温连续盐析。
3月18日，新工艺开始带料调试，全体技术人员吃住在现场，不间断监测各项数据并做出相应调整，保证生产线稳定运行。这一调试就是5天5夜，大家饿了就啃干粮，累得睁不开眼了，就躺在地板上小睡一会。
3月23日，生产线开始产出碳酸氢钠产品，终于达到了原料适应性强，系统连续稳定，正常生产无废水、废气外排以及低成本的目标。
4月25日，又经过连续调试，生产线终于达到了连续稳定、抗原料变化冲击能力强、无废水废气排放、经济性好的目标，砷碱渣处理终于取得历史性突破。
7月7日，中国有色金属学会组织对技术进行评审，专家组评定：“该技术突破了砷碱渣传统处置技术的瓶颈，解决了世界性的难题，相关工艺技术达到国际领先水平，为锑冶炼行业的绿色可持续发展以及生态环境的保护提供了技术保障。建议加快推广。”8月，项目组又启动了工艺提质扩能改造，11月稳定达产达效，砷碱渣处理能力在每天60吨左右。12月底项目整体竣工验收。
回顾技术从实验室到工业化的过程，孙伟感慨道：“实验室的理论和技术必须要与实践紧密结合，否则就像满腹经纶的‘秀才打仗’，遇到战壕却傻了眼。必须深入一线了解实践，并冷静地根据实际情况随时作出相应的调整，才能将技术真正转化为新的科技。”
在项目团队的共同努力下，锑都环保已经建成了全世界最大规模的砷碱渣无害化处理线，目前持续生产运转稳定可靠，砷碱渣无害化处理线处理能力达到2万吨/年。按照现在的处理能力，锡矿山地区遗留的15万吨砷碱渣，有望在近几年完全处理，未来还将在云南、广西、河南等砷碱渣大省进行工业化推广应用。
另外，该技术对铜冶炼、铅冶炼以及黄金冶炼含砷固废的处置也具有良好的适用性，正在逐步推广。“这项技术为有色金属行业含砷固废的资源化与安全处置提供了新的解决方案，将助推有色金属行业的产业升级。”中国有色金属学会理事长贾明星评价道。
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来源 | 新闻中心
作者 | 邓皓迪
编辑 | 崔明鋆
审核 | 韩艳
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