CN103553197B - 利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其步骤是在含As＞10mg/L，Sb＞10mg/L的工业废水中加入酸调节酸度，控制pH=0.5~4；加入冶炼炉渣和氧化剂，使冶炼炉渣在酸性、氧化气氛下与废水中的As3+、Sb3+发生化学反应或物理吸附，控制温度40~100℃，保温反应1~3h；加入中和剂进行中和，控制pH=6~9；过滤溶液，得到的滤液和滤渣，如果滤液含As＜0.3mg/L，Sb＜0.5mg/L，则除杂合格，送污水处理系统进一步净化其它杂质，如果含As＞0.3mg/L，Sb＞0.5mg/L，则重复上述步骤直到合格，滤渣送渣场堆存。本发明采用冶炼炉渣代替沉淀剂除杂，废水中的砷、锑在1~3h内快速有效脱除，脱除率接近100%，效率高成本低，滤渣晶体结构良好，容易澄清过滤且含有铁、钙、镁、铝与五价砷、五价锑组成的砷酸盐、锑酸盐，化学性质稳定。
Description
技术领域
本发明属于废水净化技术，特别指一种利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法。
背景技术
在各种金属的湿法、火法冶炼过程中，容易产出有害元素砷、锑的废水，砷、锑含量有时可达1~20g/L甚至更高。例如，火法冶炼炉中产出含有二氧化硫、砷氧化物以及锑氧化物的烟气，该烟气经过多级动力波净化洗涤后得到纯度高的二氧化硫，然后送制酸系统回收制备硫酸。在上述烟气净化洗涤过程中必然产出含砷、锑浓度较高（0.5~15g/L）的酸性废水。再如，在湿法系统中，采用碱洗脱除反射炉烟尘中氟、氯元素时，容易产出含砷、锑元素（0.1~1g/L）的弱碱性废水。
目前工业上处理高浓度砷、锑废水的方法是这样的：将含砷、锑高的废水与含砷、锑低的废水混合以调低砷锑浓度，然后加入到除砷、锑系统，采用加入铁盐沉淀剂（如硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁）、或铝盐沉淀剂（如硫酸铝、氯化铝、硝酸铝）、或钙盐沉淀剂（如氢氧化钙、过氧化钙、氧化钙、碳酸钙）等，将砷锑以FeAsO3、FeAsO4、AlAsO3、AlAsO4、Ca3(AsO3)2、Ca3(AsO4)2等沉淀物形式除去。此方法处理含砷、锑废水，特别是高砷、锑废水，存在成本高、时间长、渣量大、渣毒性强、易溶解造成二次污染等重大问题，且处理后的水质不能达标排放，还需进一步采取深度净化处理。
火法冶炼过程中产出的冶炼炉渣，分为急冷水淬渣、自然冷却渣以及保温冷却渣，主要成分：FeO或Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3、MgO等，该炉渣结构复杂，化学性质稳定，是一种低价值的工业废弃物，目前可应用于制造水泥、无机胶凝材料、矿渣纤维等行业，但资源化利用水平较低。冶炼炉渣的外售价格极低，且难以销售，部分企业采用堆存渣场的方式处理，每年需占用大量的存放场地，消耗大量成本。
发明内容
本发明的目的就是针对处理含砷锑工业废水的现有技术中存在的上述问题，提出一种利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，该方法能替代大量沉淀剂，降低治理成本，显著提高经济效益，并使炉渣中的Fe、Ca、Al、Mg等元素得到充分利用。
本发明的目的通过如下手段来实现：
一种利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其特征在于它有如下步骤：
（1）在含As＞10mg/L，Sb＞10mg/L的工业废水中加入酸调节酸度，控制pH=0.5~4；
（2）加入冶炼炉渣和氧化剂，使冶炼炉渣在酸性、氧化气氛下与废水中的As3+、Sb3+发生化学反应或物理吸附，控制温度40~100℃，保温反应1~3h；
（3）紧接上步，加入中和剂进行中和，控制pH=6~9；
（4）过滤溶液，得到的滤液和滤渣，如果滤液含As＜0.3mg/L，Sb＜0.5mg/L，则除杂合格，送污水处理系统进一步净化其它杂质，如果含As＞0.3mg/L，Sb＞0.5mg/L，则重复步骤（1）-（3）直到合格，滤渣送渣场堆存。
步骤（1）中所述的工业废水包括湿法或火法冶炼系统中产出的含有害杂质砷、锑的废水。
步骤（1）中加入的酸包括硫酸、盐酸、硝酸、高氯酸、高锰酸、硅氟酸、醋酸、氢氟酸和和各种含酸废水中的任何一种。
步骤（2）中加入的冶炼炉渣为火法冶炼过程中产出的炉渣，包括急冷水淬渣、自然冷却渣、保温冷却渣或冷却炉渣经渣选后产出尾矿渣中的任何一种，主要成分：FeO或Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3和MgO等，该炉渣结构复杂，化学性质稳定。
步骤（2）中加入的冶炼炉渣为预处理渣，采用球磨或辊磨破碎等方式，将其破碎为40~300目的粉末。
步骤（2）中加入的氧化剂包括臭氧、氧气、压缩空气、二氧化锰、次氯酸盐、氯酸盐、二氧化氯、高锰酸盐和双氧水中的一种或多种。
步骤（3）中加入的中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、氧化镁、石灰、石粉和氨水中的任何一种。
本发明的有益技术效果如下：
（1）采用冶炼炉渣代替大量沉淀剂除杂，废水中的砷、锑在1~3h内快速有效脱除，脱除率接近100%，缩短了反应时间，节省了大量沉淀剂，显著降低了治理成本。
（2）滤渣晶体结构良好，容易澄清、过滤、分离，在实际生产中方便操作。
（3）滤渣中含有铁、钙、镁、铝与五价砷、五价锑组成的砷酸盐、锑酸盐，化学性质稳定，毒性非常小，易于推广使用。
（4）火法冶炼过程中产出的冶炼炉渣，是一种低价值的工业废弃物，难以销售，但通过本发明实现了废弃资源的回收利用，冶炼炉渣中的Fe、Ca、Al、Mg等元素得到充分利用，为这种固废物的有效利用找到了新途径。
附图说明
附图为本发明的工艺流程框图。
具体实施方式
下面用实例来进一步说明本发明的有益技术效果。
例1、某铅火法冶炼炉的烟气净化洗涤液含As 9.42g/L，Sb 1.34g/L，取其1L，加入硫酸调节酸度，控制pH =2.5。
加入预先破碎好的100目铅冶炼水淬渣50g，主要成分：Fe 26.3%，Zn 3.4%，Si 11.5%，Ca 3.9%，Al 0.9%，Mg 2.5%，As 0.08%，Sb 0.18%；然后加入氧化剂二氧化锰19g。
将溶液加热至60℃，保温反应2.5h。
加入中和剂氧化镁进行中和，控制pH=7。
对溶液进行过滤，得到滤液含As 0.17mg/L，Sb 0.38mg/L，此为合格滤液，将其送污水处理系统进行净化，以进一步脱除其他杂质。废水中砷、锑的脱除率接近100%。
过滤得到的滤渣送渣场堆存。
例2、某铜火法冶炼炉的烟气净化洗涤液，含As 20.78g/L，Sb 0.79g/L，取其1L加入硝酸调节酸度，控制pH =3.5。加入铜冶炼炉渣经过渣选后产出的尾矿铁渣（细度150目）40g，主要成分：Fe42.5%，Zn 2.1%，Cu 0.34%，Si 14.6%，Ca 4.5%，Al 1.4%，Mg 0.9%，As 0.09%，Sb 0.08%；然后加入氧化剂双氧水45ml。
将溶液加热至95℃，保温反应1h。加入中和剂碳酸钠进行中和，控制pH=8。
将溶液进行过滤，得到滤液含As 0.24mg/L，Sb 0.33mg/L，此为合格滤液，将其送污水处理系统进行净化，以进一步脱除其他杂质。废水中砷、锑的脱除率接近100%。
过滤得到的滤渣送渣场堆存。
Claims (7)
1.一种利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其特征在于它有如下步骤：
（1）在含As＞10mg/L，Sb＞10mg/L的工业废水中加入酸调节酸度，控制pH=0.5~4；
（2）加入冶炼炉渣和氧化剂，使冶炼炉渣在酸性、氧化气氛下与废水中的As3+、Sb3+发生化学反应或物理吸附，控制温度40~100℃，保温反应1~3h；
（3）紧接上步，加入中和剂进行中和，控制pH=6~9；
（4）过滤溶液，得到的滤液和滤渣，如果滤液含As＜0.3mg/L，Sb＜0.5mg/L，则除杂合格，送污水处理系统进一步净化其它杂质，如果含As＞0.3mg/L，Sb＞0.5mg/L，则重复步骤（1）-（3）直到合格，滤渣送渣场堆存。
2.根据权利要求1所述的利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其特征在于步骤（1）中的工业废水包括湿法或火法冶炼系统中产出的含有害杂质砷和锑的废水。
3.根据权利要求1所述的利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其特征在于步骤（1）中加入的酸包括硫酸、盐酸、硝酸、高氯酸、高锰酸、硅氟酸、醋酸、氢氟酸和各种含酸废水中的任何一种。
4.根据权利要求1所述的利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其特征在于步骤（2）中加入的冶炼炉渣为火法冶炼过程中产出的炉渣，包括冷却炉渣经渣选后产出尾矿渣中的任何一种、急冷水淬渣、自然冷却渣或保温冷却渣，主要成分：FeO或Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3和MgO。
5.根据权利要求1或4所述的利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其特征在于步骤（2）中加入的冶炼炉渣是粒度为40~300目的粉末。
6.根据权利要求1所述的利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其特征在于步骤（2）中加入的氧化剂包括臭氧、氧气、压缩空气、二氧化锰、次氯酸盐、氯酸盐、二氧化氯、高锰酸盐和双氧水中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法，其特征在于步骤（3）中加入的中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、氧化镁、石灰、石粉和氨水中的任何一种。
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