CN103351049A

CN103351049A - 处理污酸的方法

Info

Publication number: CN103351049A
Application number: CN2013102699105A
Authority: CN
Inventors: 马小乐; 高飞; 魏甲明; 谢谦; 董四禄
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本发明公开了一种处理污酸的方法。该方法包括：对污酸进行硫化处理，以便生成硫化反应液；对硫化反应液进行固液分离，以便去除沉淀物，获得纯净稀酸；将稀酸进行浓缩，以便生成浓酸；利用浓酸代替工艺水补充至制酸系统的干吸工段，以便实现污酸的循环利用。利用该方法可以从污酸中回收硫酸并加以循环利用。

Description

处理污酸的方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体而言，本发明涉及处理污酸的方法。

背景技术

在一些工业生产过程中会产生大量污酸，例如冶金工业和制酸工业，直接排放污酸会造成污染环境，危害人们的身体健康。目前处理污酸的方法主要是碱中和方法，其缺点是消耗大量中和剂并产出废渣。

然而，目前处理污酸的方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种可以有效处理污酸的方法，该方法可以从污酸中回收硫酸并加以循环利用，同时避免了废渣的产生。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理污酸的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：对所述污酸进行硫化处理，以便生成硫化反应液；对所述硫化反应液进行固液分离，以便去除沉淀物，获得纯净的稀酸；将所述稀酸进行浓缩，以便生成浓酸；利用所述浓酸代替工艺水补充至制酸系统的干吸工段，以便实现所述污酸的循环利用。根据本发明实施例的处理污酸的方法，能够有效地对污酸进行处理，从而可以从污酸中回收硫酸并加以循环利用，同时避免了大量废渣的产生，有利于降低生产成本。另外，还可以实现从污酸中重金属的回收，从而达到既可以创造经济价值，又可以减少对环境污染的目的。

另外，根据本发明实施例的处理污酸的方法还可以具有下列附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述污酸为冶炼制酸系统外排的污酸。由此，可以有效地对含有多种杂质的成分复杂的污酸进行处理，从而实现从污酸中回收硫酸并加以循环利用的目的。

根据本发明的一个实施例，所述硫化处理使用的硫化剂为硫化氢。由此，污酸中的金属杂质可以与硫化剂生成相应的硫化金属，从而可以有效地以沉淀的形式排除出去，同时由于硫化剂中只含有硫离子和氢离子，不会引入新的杂质离子，从而保证了污酸回用后成品硫酸的质量。

根据本发明的一个实施例，所述硫化氢是通过氢气与硫磺反应制备获得的。由此，不仅可以节省生产成本，同时由于硫化剂中只含有硫离子和氢离子，不会引入新的杂质离子，从而保证了污酸回用后成品硫酸的质量。

根据本发明的一个实施例，硫化处理是在密闭搅拌式硫化反应槽中进行的。由此，可以有效地避免硫化氢气体的外溢，保证了化学反应的充分进行，从而提高硫化反应的效率，从而进一步提高回收污酸的质量。

根据本发明的一个实施例，所述浓酸的质量分数为20%～70%浓酸，从而可代替硫酸系统干吸工段补充水补入成品酸，或者用于电解、选矿等冶炼过程。从而节省了成本，并对环境保护具有重要的意义。

根据本发明的一个实施例，所述浓缩是通过利用冶炼厂蒸汽或热风作为热源，通过热空气与稀酸接触进行的。由此，可以有效地利用生产工艺本身的热源，从而节省了成本，并对环境保护具有重要的意义。

根据本发明的一个实施例，在所述稀酸浓缩之前，预先对所述稀酸进行热交换处理，所述热交换处理是将所述稀酸作为冷却介质与干吸工段循环酸进行换热实现的。由此发明人巧妙的利用这部分热能代替了部分用以浓缩稀酸的蒸汽，实现了能源的节约和合理利用。

根据本发明的一个实施例，所述污酸的循环利用是将所述稀酸代替制酸系统干吸工段的补充水，作为成品酸打出系统实现的。由此，不仅达到了回收污酸的目的，并且有效地利用了回收的污酸，有效地利用了资源并节省了成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理污酸的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提出了一种处理污酸的方法。参考图1，根据本发明的实施例，处理污酸的方法可以包括以下步骤：

S100：硫化处理

在该步骤中，对污酸进行硫化处理，生成硫化反应液，由此污酸中的砷及重金属与硫化氢发生反应，以砷、铜为例：

2H⁺+2AsO₂ ^-+3H₂S=As₂S₃(黄色沉淀)+4H₂O

H₂S+Cu²⁺→CuS(黑色沉淀)+2H⁺

从而，通过对污酸进行硫化处理，可以将污酸中所包含的砷及其他重金属转化为沉淀物。

在本发明中所使用的术语“污酸”的含义是指任何涉及的工业生产中所产生的以硫酸为主要成分的污酸。

根据本发明的实施例，污酸的种类不受特别限制。例如根据本发明的一些实施例，可以采用本发明的方法进行处理的污酸为冶炼制酸系统外排的污酸。本发明的发明人发现，在一些工业生产过程中会产生大量污酸，例如冶金工业和硫酸工业，有效地利用污酸不但可以创造一定的经济效益，而且也能减少对环境的污染。但是，污酸的成分非常复杂，通常含有众多的杂质，包括重金属，例如砷、铅、汞、铜、锌、钴、锑、镉等。在利用现有技术的方法，通过化学反应对污酸中进行处理，例如中和处理，以及后续固液分离操作时，这些杂质通常也会参与到相关的化学反应以及操作中，造成干扰，从而对污酸的回收造成不利影响，因而，实际上目前尚无能够有效地处理后回用污酸的方法。本发明的发明人发现，通过本发明的方法，能够有效地对污酸进行处理，并且可以从污酸中回收硫酸并加以循环利用，从而有利于降低生产成本。另外，还可以实现污酸中重金属的回收，从而达到既可以创造经济价值，又可以减少对环境污染的目的。

根据本发明的实施例，污酸主要杂质有砷、铜、铁、铅、锌、汞、镉等，经过硫化反应后可以生成相应的硫化金属，从而可以有效地将污酸中的金属杂质以沉淀的形式排除出去，同时由于硫化剂中只含有硫离子和氢离子，因此不会引入新的杂质离子，从而保证了污酸回用后成品硫酸的质量。

根据本发明的实施例，用于对污酸进行硫化处理的手段不受特别限制，可以利用任何已知手段对污酸进行硫化处理。根据本发明的实施例，硫化处理使用的硫化剂为硫化氢，所述硫化氢为通过氢气与硫磺反应制备，硫化氢相比于其他硫化剂的优势在于没有其他离子或杂质引入污酸，保证了处理后稀酸的质量。

根据本发明的实施例，对污酸进行硫化处理的硫化处理条件并不受特别限制，只要通过硫化反应将污酸中的杂质金属以硫化金属的形式沉淀出来，从而达到回收硫酸的目的，本领域技术人员可以根据具体条件对硫化处理的条件进行控制与调节。根据本发明的具体示例，对污酸进行硫化处理的条件是将硫化氢与污酸充分混合，其中硫化氢为自制纯净气体，自反应槽底部加入，其加入量应为硫化反应理论用量的1.05～1.3倍左右，具体加入量通过检测反应液的电位值来控制。在反应液出口设置仪表检测电位值，并将检测值与硫化氢添加管道上的阀门连锁，控制电位值在50～100mV左右。硫化反应时间控制在4小时～6小时左右。在上述硫化处理的条件下，可保证硫化反应效果，大部分砷及重金属以硫化物形式去除，从而可以实现污酸中重金属的回收，并对污酸中回收硫酸并加以循环利用，达到既可以创造经济价值，又可以减少对环境污染的目的。

根据本发明的实施例，处理污酸的硫化反应设备并不受特别限制，可以本领域常用的各种硫化设备。根据本发明的具体实施例，处理污酸的硫化反应的设备为密闭搅拌式硫化反应槽，可以有效地避免硫化氢气体的外溢，保证了化学反应的充分进行，从而提高硫化反应的效率，从而进一步提高回收污酸的质量。

S200：固液分离

在该步骤中，将步骤S100中所得到的经过硫化处理的硫化反应液进行固液分离。由此去除硫化反应液中的沉淀物，获得纯净稀酸，达到去除污酸中重金属及其它杂质的目的。

根据本发明的实施例，固液分离是在固液分离设备中进行的。根据本发明的实施例，固液分离的设备并不受特别限制，可以为本领域常用的各种固液分离设备，只要可以达到分离硫化金属、回收硫酸的目的。根据本发明的具体实施例，处理污酸所使用的固液分离设备为使用厢式压滤机和立式压滤机的至少一种，从而提高固液分离效率，将污酸中的硫化沉淀物从液相中分离出来，有效地去除污酸中的金属杂质。

固液分离前可对经过硫化处理的污酸进行预处理，以便更有利于固液分离处理。根据本发明的实施例，对污酸进行预处理可以选择将经过硫化处理的污酸通入预处理设备停留一段时间，从而进一步高固液分离效率，达到有效地去除污酸中金属杂质的目的。根据本发明的实施例，预处理的设备并不受特别限制，只要可以对经过硫化处理的污酸进行沉降浓密等处理，例如可以使用浓密机、旋流器等设备。根据本发明的一个具体实例，将经过硫化处理的污酸通入浓密机沉降一段时间。根据本发明的另一个具体实例，利用泵将经过硫化处理的污酸通入旋流器，从而获得底流和溢流。由此，可以进一步提高固液分离的效果，从而有效地从经过硫化处理的污酸中分离出硫化金属沉淀，去除污酸中的金属杂质，回收硫酸。

发明人发现，利用根据本发明实施例的方法，硫化处理步骤可以有效地将污酸中所包含的重金属转化为金属硫化物，例如As₂S₃、PbS、CuS等，固液分离步骤进一步可以有效地将金属硫化物从硫化反应液中分离出来，实现污酸中重金属的回收，变废为宝，从而达到既可以创造经济价值，又可以减少对环境污染的目的。在此基础上，相关领域技术人员可以采用任何已知的手段，对根据本发明实施例的方法所制得的金属硫化物做进一步处理，在此不再赘述。

S300：稀酸浓缩

在该步骤中，将步骤S200中所得到的经过固液分离的稀酸进行浓缩。由此，可以得到浓酸。

根据本发明的实施例，在稀酸浓缩之前预先对稀酸进行热交换处理，热交换处理充分利用了制酸系统低位热能对稀酸进行热交换处理。根据本发明的实施例，预热稀酸的处理并不受特别限制，可以采用本领域常用的各种预热方法，根据本发明的具体实施例，将稀酸作为冷却介质通过换热器与干吸工段循环酸进行换热，将干吸工段循环酸温度由100摄氏度左右降至75摄氏度左右，满足制酸工艺要求，同时稀酸温度得以升高，节省稀酸浓缩时所需的热量。发明人发现，由于干吸工段的低位热能的利用是普遍性难题，因此发明人巧妙的利用这部分热能代替了部分用以浓缩稀酸的蒸汽，实现了能源的节约和合理利用。

根据本发明的实施例，对稀酸进行浓缩的方式并不受特别限制，只要可以提高经过硫化和固液分离处理的稀酸的浓度，可以为本领域常用的各种浓缩技术，根据本发明的具体实施例，利用冶炼厂蒸汽或热风作为热源，通过热空气与稀酸接触蒸发稀酸，获得20%～70%的酸浓，从而可代替硫酸系统干吸工段补充水补入成品酸，或者用于电解、选矿等冶炼过程。由此，可以有效地利用生产工艺本身的热源，从而节省了成本，并对环境保护具有重要的意义。

根据本发明的实施例，在浓缩过程中，稀酸中的F、Cl元素可以与反应系统中的氢离子结合形成HF、HCl，并在高温下以气体的形式分被吹出反应系统，从而有效地达到去除稀酸中其他杂质的目的。

S400：循环利用

在该步骤中，利用步骤S300中所得到的浓酸代替工艺水补充至制酸系统的干吸工段。由此，可以实现对污酸的循环利用。

根据本发明的实施例，污酸的循环利用为，将一定浓度的稀酸，代替制酸系统干吸工段的补充水，加入干吸工段的循环酸槽以调节酸浓，最终作为成品酸打出系统。由于进行了上述的处理，稀酸已被净化，获得的成品酸满足质量要求，此外一定浓度的稀酸还可以用做电解或选矿等冶炼过程的补充酸。

本发明的处理污酸的方法除了可以有效地应用于处理污酸技术领域，相关技术人员当然也可以将其扩大至其它其应用领域，在此不予赘述，这些均在本发明的权利保护范围之内。

下面通过具体的实施例，对本发明进行说明，需要说明的是这些实施例仅仅是为了说明目的，而不能以任何方式解释成对本发明的限制。另外，在下列实施例中如果没有特别说明，则所采用的设备和材料均为市售可得的。

实施例

将15立方米含有92g/L的H₂SO₄、3.5g/L的As、0.2g/L的Cu、0.6g/L的Zn、0.6g/L的Fe、0.8g/L的Pb、0.5g/L的F和0.5g/L的Cl的污酸与40公斤的硫化氢纯净气体，在40摄氏度条件下在密闭搅拌式硫化反应槽中进行反应5小时，，从而获得含有硫化砷、硫化铜、硫化锌、硫化铁、硫化铅沉淀的酸溶液。然后将上述含有金属沉淀的酸溶液置于厢式压滤机进行固液分离操作，从而将所得到的沉淀与酸溶液进行分离，得到纯净的稀酸。然后对所得到的稀酸作为冷却介质通过换热器与干吸工段循环酸进行换热，将干吸工段循环酸温度由100摄氏度左右降至75摄氏度左右，以便使得稀酸温度得以升高，同时利用冶炼厂蒸汽或热风作为热源，通过热空气与稀酸接触，从而达到浓缩稀酸的目的，最终得到浓度为20%～70%的浓酸。其中所得到的浓酸中含有30～50mg/L的As、3～10mg/L的Cu、小于300mg/L的Zn、小于100mg/L的Fe、10～30mg/L的Pb。此外，通过处理的污酸，其F和Cl的含量也分别降低至20～50mg/L和20～100mg/L。最后将所获得的酸作为干吸补水补充至浓硫酸中，所获得的成品硫酸可以满足国家标准要求。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，这些均落在本发明的权利保护范围之内。

Claims

1.一种处理污酸的方法，其特征在于，包括：

对所述污酸进行硫化处理，以便生成硫化反应液；

对所述硫化反应液进行固液分离，以便去除沉淀物，获得纯净的稀酸；

将所述稀酸进行浓缩，以便生成浓酸；

利用所述浓酸代替工艺水补充至制酸系统的干吸工段，以便实现所述污酸的循环利用。

2.根据权利要求1所述的处理污酸的方法，其特征在于，所述污酸为冶炼制酸系统外排的污酸。

3.根据权利要求1所述的处理污酸的方法，其特征在于，所述硫化处理使用的硫化剂为硫化氢。

4.根据权利要求3所述的处理污酸的方法，其特征在于，所述硫化氢是通过氢气与硫磺反应制备获得的。

5.根据权利要求4所述的处理污酸的方法，其特征在于，所述硫化处理是在密闭搅拌式硫化反应槽中进行的。

6.根据权利要求1所述的处理污酸的方法，其特征在于，所述浓酸的质量分数为20%～70%浓酸。

7.根据权利要求1所述的处理污酸的方法，其特征在于，所述浓缩是利用冶炼厂蒸汽或热风作为热源，通过热空气与稀酸接触进行的。

8.根据权利要求7所述的处理污酸的方法，其特征在于，在所述浓缩之前，预先对所述稀酸进行热交换处理，所述热交换处理是将所述稀酸作为冷却介质与干吸工段循环酸进行换热实现的。

9.根据权利要求1所述的处理污酸的方法，其特征在于，所述污酸的循环利用是将所述稀酸代替制酸系统干吸工段的补充水，作为成品酸打出系统实现的。