有色冶煉含砷物料副產(chǎn)砷鐵合金

編制說明

一、工作概況

1、任務(wù)來源

《有色冶煉含砷物料副產(chǎn)砷鐵合金》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)是由中國物資再

生協(xié)會批準(zhǔn)立項，文件號：物再協(xié)函﹝2022﹞25號，由中國物資再

生協(xié)會歸口。本標(biāo)準(zhǔn)由中國物資再生協(xié)會濕法冶金分會牽頭組織編

制，由中南大學(xué)、昆明理工大學(xué)、國投金城冶金有限責(zé)任公司、云

南銅業(yè)科技發(fā)展股份有限公司、郴州金鋮環(huán)?？萍加邢薰?、耒陽

市焱鑫有色金屬有限公司標(biāo)準(zhǔn)起草組聯(lián)合編制。

2、協(xié)作單位

主要參編單位有：廣西萬仕智稀貴金屬科技有限公司、陜西金

禹科技發(fā)展有限公司、云南省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院、江西江銅環(huán)境

資源有限公司、山東中金嶺南銅業(yè)有限責(zé)任公司、益陽生力材料科

技股份有限公司、冷水江銻都環(huán)保有限責(zé)任公司、河南金利金鉛集

團(tuán)有限公司、湖南萬隆智能科技有限公司、廣東飛南資源利用股份

有限公司、安徽銅冠有色金屬（池州）有限公司、湖南銳異資環(huán)科

技有限公司、湖南株冶環(huán)?？萍加邢薰尽⒅性S金冶煉廠、山東

黃金礦業(yè)科技有限公司選冶實驗室分公司，包頭華鼎銅業(yè)發(fā)展有限

公司。

參編單位由科研院所、相關(guān)協(xié)會、產(chǎn)廢企業(yè)、資源化利用企

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業(yè)、下游使用企業(yè)以及行業(yè)專家等構(gòu)成。

3、主要工作過程

標(biāo)準(zhǔn)起草從2022年11月開始，可分為以下幾個階段：

第一階段：前期預(yù)研究及調(diào)研分析

在編制標(biāo)準(zhǔn)前，中國物資再生協(xié)會濕法冶金分會配合生態(tài)環(huán)境部

“重金屬污染防治”重點(diǎn)任務(wù)，由生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理

技術(shù)中心聯(lián)合中國物資再生協(xié)會濕法冶金分會組成調(diào)研組，赴內(nèi)蒙、

河南、湖南、云南等地調(diào)研了含砷危廢產(chǎn)生企業(yè)、處置企業(yè)、砷鐵合

金生產(chǎn)技術(shù)提供單位、砷鐵合金生產(chǎn)企業(yè)、配重產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。并充

分收集了相應(yīng)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、科技文獻(xiàn)等參考資料，經(jīng)過一系列的試

驗、檢測，明確了需要制定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)編制的目的、范圍和內(nèi)

容框架。

第二階段：成立起草小組

根據(jù)任務(wù)要求，2022年11月份積極組織籌備和征集標(biāo)準(zhǔn)起草單

位。經(jīng)過征集、評審和篩選，并最終確定了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組的成員

單位。于2023年5月成立了以生態(tài)環(huán)境部固體廢物與化學(xué)品管理技術(shù)

中心、中南大學(xué)、昆明理工大學(xué)、國投金城冶金有限責(zé)任公司、云

南銅業(yè)科技發(fā)展股份有限公司、郴州金鋮環(huán)?？萍加邢薰?、耒陽

市焱鑫有色金屬有限公司為主要起草單位的標(biāo)準(zhǔn)編制工作起草小

組，組織標(biāo)準(zhǔn)編制。

第三階段：標(biāo)準(zhǔn)起草階段

標(biāo)準(zhǔn)起草組制定了標(biāo)準(zhǔn)編制工作計劃、編寫大綱、明確任務(wù)分工

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及各階段進(jìn)度時間。同時，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成員認(rèn)真學(xué)習(xí)了GB/T1.1-

-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》，

結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)制定工作程序的各個環(huán)節(jié)，進(jìn)行了探討和研究。

2023年6月-10月，根據(jù)工作計劃，標(biāo)準(zhǔn)起草組在標(biāo)準(zhǔn)草案的基

礎(chǔ)上經(jīng)過廣泛調(diào)研，收集整理資料、綜合分析數(shù)據(jù)，起草了《有色

冶煉含砷物料副產(chǎn)砷鐵合金》標(biāo)準(zhǔn)及編制說明的工作組討論稿。

2023年11月2日，標(biāo)準(zhǔn)起草組組織召開標(biāo)準(zhǔn)中期評審會，并依據(jù)

專家意見修改形成《有色冶煉含砷物料副產(chǎn)砷鐵合金》標(biāo)準(zhǔn)及編制

說明的征求意見稿。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

1、編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、

規(guī)范性”的原則，本著先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性的原

則，按照GB/T1.1--2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的

結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則編寫。

協(xié)調(diào)一致：標(biāo)準(zhǔn)與《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治

法》（2020年4月29日第十三屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十七

次會議第二次修訂）、GB/T6678、HG/T3852、GB5085.3、

GB6675等法律、標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容協(xié)調(diào)一致。

指標(biāo)可靠：本標(biāo)準(zhǔn)所列出的砷合金產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，是在對

前期工業(yè)化生產(chǎn)制備的產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)檢驗基礎(chǔ)上給出的。

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操作性強(qiáng)：本標(biāo)準(zhǔn)所列方法、指標(biāo)是在充分調(diào)研、實驗基礎(chǔ)上

提出的，具體、適用、可操作。

2、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本文件設(shè)置10個章節(jié)，具體包括：

(1)范圍

明確標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍。

(2)規(guī)范性引用文件

詳細(xì)列出本文件使用時所涉及的規(guī)范性文件。

(3)術(shù)語和定義

對有色冶煉含砷物料副產(chǎn)砷鐵合金的來源、制備方法、檢測方

法等術(shù)語和定義做出規(guī)范。

（4）產(chǎn)品分類

按主要化學(xué)成分砷和鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，分為三個品級。

（5）技術(shù)要求

明確化學(xué)成分、堆積比重、外觀質(zhì)量、浸出毒性等指標(biāo)。

（6）試驗方法

給出了產(chǎn)品化學(xué)成分、密度、外觀質(zhì)量、浸出毒性的檢測方

法。

（7）檢驗規(guī)則

規(guī)定了檢驗與驗收、組批、檢驗項目、取樣和制樣、判定規(guī)則

等內(nèi)容。

（8）標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存

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規(guī)定了產(chǎn)品標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存等內(nèi)容。

（9）訂貨單內(nèi)容

規(guī)定了所列產(chǎn)品的訂貨單內(nèi)，需列出的主要內(nèi)容

（10）二次污染防治和全生命周期管理

規(guī)定了砷鐵合金產(chǎn)品在加工生產(chǎn)、產(chǎn)品使用、產(chǎn)品報廢后回收

等全生命周期的管理措施。

三、若標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容涉及專利，則應(yīng)列出相關(guān)專利的目錄及其使用

理由。

1.一種基于砷鐵白冰銅的固砷方法(童志博):采用二次熔融急冷

固砷的方法降低砷鐵合金的毒性。

作為砷鐵合金制備的急冷方法，這種方法能夠有效的細(xì)化砷鐵

合金的晶相尺寸，使砷鐵合金的孔洞更加細(xì)小，處理后的砷不易被

浸出，砷鐵合金毒性得到大幅度降低。

四、主要試驗或驗證的分析、綜述報告、技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)

效果。

1、主要試驗和驗證分析

針對不同砷鐵合金產(chǎn)品，針對其成分、性質(zhì)及產(chǎn)品應(yīng)用穩(wěn)定性

分析。

（1）產(chǎn)品組分及成分分析

調(diào)研了典型企業(yè)砷鐵合金樣品（河南靈寶金鋮、湖南郴州金鋮

環(huán)保公司、湖南恒晟環(huán)保公司等）特征，結(jié)果如表所示。分析表

明，所獲得的砷鐵合金產(chǎn)品成分如下：其中鐵含量為55-78%，砷含

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量波動范圍為16-29%，砷鐵總含量在80.07%-96.50%。綜合考慮到

生產(chǎn)實際情況，砷鐵總含量應(yīng)不小于85%，其中Fe≥60%，18%≤As

≤30%；由于生產(chǎn)過程可能會引入鉛等重金屬，規(guī)定鉛等重金屬含

量應(yīng)小于2.0%。

典型企業(yè)砷鐵合金成分表

樣品名稱（%）CuSPbZnSbNiAsFeAs+Fe

樣品10.632.900.030.010.67-17.9178.5996.50

樣品21.10-0.030.030.770.1316.876.6893.48

樣品31.214.530.720.380.430.2524.0166.7790.78

樣品41.432.440.16-1.120.9425.6368.9794.60

樣品50.8611.333.42-0.770.1122.1560.4682.61

樣品60.965.331.290.300.670.1528.1955.2183.40

樣品71.853.980.850.031.220.2934.6854.2488.92

樣品80.924.750.350.112.980.2724.1755.980.07

樣品90.833.560.280.022.720.1927.1962.4489.63

注：河南靈寶金鋮：樣品1-5、秦嶺固廢公司：樣品6、湖南恒晟環(huán)保：樣品7、湖南郴州金

鋮；樣品8、焱鑫有色金屬：樣品9。

典型行業(yè)砷鐵合金浸出毒性表

公司名稱密度As浸出毒性(mg/L)Pb浸出毒性(mg/L)

g/cm3

河南靈寶金城6.3-6.50.58~2.250.36-

云南昆明74.630.08

湖南恒晟環(huán)保6.820.880.16

郴州金鋮5.84.720.04

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焱鑫公司5.8~6.50.76-

-表示數(shù)據(jù)尚在采集中

依據(jù)危廢浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)（GB5085-2019）采用硫酸硝酸法

（HJ/T299）兩種方法，對砷鐵合金浸出毒性進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)

現(xiàn)：砷浸出毒性與砷鐵元素的含量相關(guān)性不大，硫酸硝酸法檢測出

的砷、鉛等浸出毒性均低于危廢鑒別標(biāo)準(zhǔn)（<5mg/L)。

（2）砷冰鐵其他性能分析

分析了砷冰鐵微觀形貌、元素分布及物相組成。結(jié)果表明砷鐵

合金中主要物相為Fe2As、FeS等物相，其中鐵、砷元素分布較為均

勻。分析了砷鐵物相的TG-DSC曲線，結(jié)果表明，砷鐵物相在900℃

以下具有良好的高溫穩(wěn)定性。

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圖5As-Fe合金XRD、SEM以及TG-DSC分析

（3）不同砷含量合金產(chǎn)品性質(zhì)分析

圖5不同As-Fe比合金的SEM圖

為驗證砷含量對合金產(chǎn)品性能、毒性的影響，實驗室合成了不同

砷含量的砷鐵合金樣品，并對其密度及浸出毒性進(jìn)行了研究。

1）砷含量對微觀形貌的影響。采用SEM對合成的砷鐵合金樣品

（含砷20%-75%）進(jìn)行分析。結(jié)果表明砷含量<65%的范圍內(nèi)，砷含

量變化對砷鐵合金外觀形貌影響不大，砷鐵合金的致密程度和孔隙

率變化較小；但是，當(dāng)砷過量的加入時，例如樣品Fe-75%As合金與

其它燒結(jié)樣品有著明顯不同的微觀結(jié)構(gòu)，該合金形貌表現(xiàn)出多個孔

隙和連接成網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，這可能是由于As含量的過度增加，導(dǎo)致樣

品更容易被氧化。

2）砷含量對密度的影響。不同砷含量對砷鐵合金密度的影響如

圖8（a）所示，結(jié)果表明對于本次實驗合成的砷鐵合金樣品，當(dāng)砷含

量在20%-55%時，純砷鐵合金密度在7.46-7.70g/cm3之間波動；但當(dāng)

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砷含量超過55%時，實驗樣品的密度開始大幅下降。

3）砷含量對浸出毒性的影響。浸出毒性采用TCLP和HJ/T299-

2007兩種方法進(jìn)試驗，以探究環(huán)境穩(wěn)定性最佳的砷鐵化合物狀態(tài)。對

比兩種浸出毒性鑒別方法可以發(fā)現(xiàn)，浸出試驗都證實，砷含量<30%

時，砷浸出濃度均低于5mg/L，但是當(dāng)砷含量>30%后，砷濃度急劇升

高，因此砷鐵合金中的砷含量控制在30%以內(nèi)。

圖8不同砷含量As-Fe合金的密度及浸出毒性

（4）砷鐵合金產(chǎn)品配重件制備工藝

調(diào)研了湖南某工程機(jī)械配重企業(yè)生產(chǎn)工藝流程，該企業(yè)是全國

最大工程配重組件生產(chǎn)企業(yè)之一，其填充物包括廢鋼、硫鐵礦、生

鐵、砷鐵合金等，其生產(chǎn)工藝如上圖所示。含鐵物料按照一定配重

放入固定模具中，填充入水泥并振實，水泥凝固后用鋼板（10mm）

封存，后進(jìn)行噴漆防腐。從現(xiàn)有工藝來看，配重塊采用“低毒性砷

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鐵物相+水泥固化+鋼板封存+漆面防腐”的多重保護(hù)，可以確保砷

鐵合金的環(huán)境穩(wěn)定性，但需要對其配重組建進(jìn)行全生命周期的追蹤

與管理。

2、綜述與技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證

砷鐵合金是一種重要的鐵合金產(chǎn)品，由鐵、砷、硅等元素組

成。它具有高熔點(diǎn)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶煉、航空

航天、電子、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域。冶金過程中砷鐵合金常被作為配

重材料，其起源為高溫火法脫砷提純有價金屬過程中的一個副產(chǎn)物

——砷冰鐵(Fewt%為69-74%，Aswt%為25-30%)，其狀態(tài)為一種

金屬熔融體，毒性相對較低，對環(huán)境影響較小，具有一定的比重。

砷冰鐵的制備原料大多是有色冶煉過程產(chǎn)生的高砷固體物料(如高溫

熔煉煙灰、熔煉廢渣、浸出廢渣等)，這些高砷物料中除了有毒元素

砷之外還含有銅、鉛、鋅等有價金屬，因此砷冰鐵是上述有價金屬

提取過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品，然而高溫熔煉過程中，容易出現(xiàn)砷揮發(fā)造

成二次污染等問題，同時其產(chǎn)品價值較低，目前砷冰鐵配重塊應(yīng)用

于市場中并沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其市場應(yīng)用存在較大爭議。

五、采用國際標(biāo)準(zhǔn)或國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的目的、意義和一致性程度；我國

標(biāo)準(zhǔn)與被采用標(biāo)準(zhǔn)的主要差異及其原因；以及與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)

水平的對比情況。

5.1我國涉砷環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對比

1.根據(jù)《危險廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18598-2019）規(guī)

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定：根據(jù)《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299）

制備的浸出液中砷（以總砷計）成分濃度不得超過5mg/L限值，若

超過則判定該固廢是具有浸出毒性特征的危險廢物。本文件中砷合

金中砷的標(biāo)準(zhǔn)限值可采用國家現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)值5.0mg/L。

2.根據(jù)《固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖溶液法》（HJ/T

300-2007）制備的浸出液中砷（以總砷計）成分濃度不得超過5

mg/L限值，若超過則判定該固廢是具有浸出毒性特征的危險廢物。

本文件中砷合金中砷的標(biāo)準(zhǔn)限值可采用國家現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)值5mg/L。

3.按照第Ⅰ一般工業(yè)固體廢物的要求：按照HJ557規(guī)定方法獲得

的浸出液中任何一種特征污染物濃度均未超過GB8978最高允許排放

濃度（第二類污染物最高允許排放濃度按照一級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行），且pH

值在6～9范圍之內(nèi)的一般工業(yè)固體廢物。本文件中砷的標(biāo)準(zhǔn)限制

可采用國家現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)值0.5mg/L。此標(biāo)準(zhǔn)能有效模擬砷鐵合金在日

常使用的環(huán)境中遇到雨水等情況的砷釋放量，為砷鐵合金的安全使

用提供有力支撐。

5.2國內(nèi)外砷合金標(biāo)準(zhǔn)對比

目前通過文獻(xiàn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)站進(jìn)行查閱，發(fā)現(xiàn)國際上對砷合金

特別是砷鐵合金相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定較少，幾乎沒有相關(guān)數(shù)據(jù)。制定比

較規(guī)范的就是團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《配重砷鐵合金急冷制備技術(shù)規(guī)程》、砷銅

合金和砷化鎵單晶（GB/T20228-2006）。國際標(biāo)準(zhǔn)分類中，砷合金

涉及到有色金屬、黑色金屬、金屬材料試驗、焊接、航空航天制造

用材料、分析化學(xué)等。

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1.團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《配重砷鐵合金急冷制備技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，急冷

制備的配種粗砷鐵合金技術(shù)指標(biāo)要求為：密度5.8g/cm3~6.5g/cm3，

細(xì)粒大小0.1mm~2.0mm，水浸出砷含量＜0.5mg/L，砷毒性浸出按照

《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299），不超過

5mg/L限值。此標(biāo)準(zhǔn)適用于二次熔融制備的砷鐵合金。

2.對于單質(zhì)砷，湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司起草了一份

相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了砷的要求、實驗方法、檢驗規(guī)則及

標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、儲存、質(zhì)量證明書、合同及安全。砷的化學(xué)成

分主要讓如下表所示：

對于砷晶體主要是砷化鎵單晶（GB/T20228-2006）：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

定了砷化鎵單晶的產(chǎn)品分類，技術(shù)要求，試驗方法，檢驗規(guī)則和標(biāo)

志，包裝等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于各種方法生長的砷化鎵單晶，產(chǎn)品主要

用于光電器件，微波器件，集成電路，傳感件和窗口材料等的制

作。

3.國際上，（美國）海軍關(guān)于砷合金的標(biāo)準(zhǔn)有：NAVYMIL-C-

15726F(1)-1991線桿棒條片板型紅砷鎳礦合金及NAVYMIL-C-

15726F-1988線桿棒條片板型紅砷鎳礦合金。

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5.3相關(guān)砷合金含量檢測方法

對于相關(guān)的砷含量檢測方法，我國國家市場監(jiān)督管理總局、中

國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，對金砷合金化學(xué)分析方法砷含量的測定

制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)（GB/T39143-2020）；國家質(zhì)檢總局也制定了一

系列相關(guān)的砷合金中砷含量的測定標(biāo)準(zhǔn)。

1.英國標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會關(guān)于砷合金的標(biāo)準(zhǔn)主要是涉及到砷含量的測

定：BS3338-9-1965錫及錫合金取樣及分析方法，軸承用巴比合金

中砷含量的測定方法。

砷銅合金15-5-3屬巴氏合金，是一種軸承材料，是唯一適合