CN109095643A - 一种降低选矿废水中重金属离子的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低选矿废水中重金属离子的方法，该方法包括向经酸溶液调节pH值后的选矿废水中加入还原剂，再向溶液中三次加入碱液进行中和反应，静置沉淀后过滤，除去溶液中的Fe³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺及Pb²⁺等重金属离子，达到排放标准。本发明所述的方法使废水中的Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，通过中和反应使Cr³⁺沉淀，同时调节溶液不同pH值分次中和沉淀其它重金属离子，从而达到分离废水中重金属离子的目的。本发明所述的工艺方法操作简便，处理量大，原料易得，成本低廉且不会造成新的环境污染问题。

Description

一种降低选矿废水中重金属离子的方法

技术领域

本发明涉及选矿废水处理技术领域，具体是一种降低选矿废水中重金属离子的方法。

背景技术

金属矿山在选别过程中会产生大量的废水，据统计，选矿厂处理1t矿石往往需要消耗5～30m³的水，除去回用的水，大部分的水会伴随尾矿以尾矿浆的形式从选矿厂流出，选矿厂产生的选矿废水成分复杂，这些废水中的重金属离子、COD、氨氮和固体悬浮物等各项浓度指标，都远远超过了国家排放标准。如果外排将对周围环境产生严重的危害，如果直接循环使用，废水中的有害物质将会不断累积，不仅影响选矿指标，而且会对选矿设备造成不利的影响。新疆某选厂产生的选矿废水中重金属离子严重超标，因此，需要对选矿废水中重金属离子进行处理。目前，常用的选矿废水中重金属离子处理方法有：铁氧体法、钡盐法、离子交换法、生物法等，由于矿石性质以及废水主要污染物的不同，通常选用不同的工艺。

（1）铁氧体法：铁氧体法的处理原理是在含铬废水中加入过量的FeSO₄使Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，同时Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，然后调节pH值至8左右，使铬离子和铁离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70℃)，能耗较高，处理后盐度高等缺点。

（2）钡盐法：钡盐法是利用置换反应原理，用碳酸钡等钡盐与废水中的铬酸作用，形成溶解度比碳酸钡小的铬酸钡，使铬酸钡沉淀下来，再利用石膏过滤，将残留的钡离子去除，并采用聚氯乙烯微孔塑料管，去除硫酸钡沉淀。这种方法主要用于处理含Cr⁶⁺的废水，通过石膏除Cr⁶⁺池后，废水可回用，还可回收铬酸，复生碳酸钡。其缺点是药剂来源比较困难，用于水渣分离的微孔材料容易阻塞，清洗不便，处理工艺流程较为复杂。

（3）离子交换法：离子交换法是将含铬废水通过离子交换树脂，利用树脂对废水中铬酸根和其它离子的吸附交换作用，将废水中有毒的六价铬回收为较纯的铬酸，回收应用，净化后的水可回用，达到综合利用的目的，但它技术要求较高，一次性投资大，占地大，操作要求严格。

（4）生物法：生物除铬主要是通过还原、吸附、吸收和超积累来除去废水中的Cr⁶⁺。利用生物材料除去选矿等排出废水中的Cr⁶⁺，但是，生物法具有自身不足，以微生物的纯种培养为主，这就决定了需要较为苛刻的操作条件(例如温度、溶解氧的控制及防止杂菌污染等)，这或许是生物法除铬仍然难以大规模工业化应用的一个障碍。

以上所述的几种含铬等重金属选矿废水的处理方法，各有利弊，有些工艺繁琐，操作复杂，处理成本高，废水难处理，会产生环境污染等问题。因此仍需发展简便、高效、低成本、安全的选矿废水中重金属处理方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低选矿废水中重金属离子的方法，以解决新疆某选矿厂选矿废水中重金属离子超标，导致不能回用或者外排问题。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种降低选矿废水中重金属离子的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、量取适量的选矿废水，用质量百分比浓度为5%-30%的盐酸或者硫酸调节废水的pH值至1～5；

步骤二、向调节好pH值的废水中加入还原剂反应1～5h，还原剂与废水中铬的质量比为15-20:1；

步骤三、一次中和除Fe³⁺反应，向步骤二反应后的溶液中加入氢氧化钠、氢氧化钙或氨水中的一种碱液，调节溶液的pH值至2.2-3.2，连续搅拌反应1-5h，静置过滤，收集滤液；

步骤四、二次中和除Cr³⁺、Cu²⁺反应，向步骤三收集到的滤液中再次加入氢氧化钠、氢氧化钙或氨水中的一种碱液，调节滤液的pH值至4.3-5.6，连续搅拌反应1-5h，再次静置过滤，收集滤液；

步骤五、三次中和除Zn²⁺、Pb²⁺反应，向步骤四收集到的滤液中再次加入氢氧化钠、氢氧化钙或氨水中的一种碱液，调节滤液的pH值至6-8，连续搅拌反应1～5h，再次静置过滤，所得滤液即为回用水。

优选的，步骤二中所述还原剂为七水合硫酸亚铁、二氧化硫或铁粉中的任一种。

本发明所述步骤二中还原剂与Cr⁶⁺的反应方程式为：

步骤三、步骤四、步骤五中Fe³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺等重金属离子发生中和沉淀离子方程式分别如下所示：

本发明所述的方法使废水中的Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，通过中和反应使Cr³⁺沉淀，同时调节溶液不同pH值分次中和沉淀其它重金属离子，从而达到分离废水中重金属离子的目的。

本发明所述的工艺方法操作简便，处理量大，原料易得，成本低廉且不会造成新的环境污染问题。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

一种降低选矿废水中重金属离子的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、量取200mL的选矿废水，用质量百分比浓度为15%的硫酸调节废水的pH值至4.0；

步骤二、向调节好pH值的废水中加入还原剂七水合硫酸亚铁反应5h，七水合硫酸亚铁与废水中铬的质量比为15:1；

步骤三、一次中和除Fe³⁺反应，向步骤二反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，调节废水溶液的pH值至2.2，连续搅拌反应1h，静置过滤，收集滤液；

步骤四、二次中和除Cr³⁺、Cu²⁺反应，向步骤三收集到的滤液中再次加入氢氧化钠溶液，调节滤液的pH值至4.3，连续搅拌反应1h，再次静置过滤，收集滤液；

步骤五、三次中和除Zn²⁺、Pb²⁺反应，向步骤四收集到的滤液中再次加入氢氧化钠溶液，调节滤液的pH值至6，连续搅拌反应1h，再次静置过滤，所得滤液即为回用水。

所得回用水经检测，其中各项指标见表1。

表1

实施例2

一种降低选矿废水中重金属离子的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、量取200mL的选矿废水，用质量百分比浓度为30%的硫酸调节废水的pH值至5；

步骤二、向调节好pH值的废水中加入还原剂二氧化硫反应1～5h，二氧化硫与废水中铬的质量比为20:1；

步骤三、一次中和除Fe³⁺反应，向步骤二反应后的溶液中加入氨水溶液，调节溶液的pH值至3.2，连续搅拌反应5h，静置过滤，收集滤液；

步骤四、二次中和除Cr³⁺、Cu²⁺反应，向步骤三收集到的滤液中再次加入氨水溶液，调节滤液的pH值至5.6，连续搅拌反应5h，再次静置过滤，收集滤液；

步骤五、三次中和除Zn²⁺、Pb²⁺反应，向步骤四收集到的滤液中再次加入氨水溶液，调节滤液的pH值至8，连续搅拌反应5h，再次静置过滤，所得滤液即为回用水。

所得回用水经检测，其中各项指标见表2。

表2

实施例3

一种降低选矿废水中重金属离子的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、量取适量的选矿废水，用质量百分比浓度为15%的盐酸调节废水的pH值至3；

步骤二、向调节好pH值的废水中加入还原剂铁粉反应3h，铁粉与废水中铬的质量比为18:1；

步骤三、一次中和除Fe³⁺反应，向步骤二反应后的溶液中加入氢氧化钙溶液，调节溶液的pH值至3.0，连续搅拌反应3h，静置过滤，收集滤液；

步骤四、二次中和除Cr³⁺、Cu²⁺反应，向步骤三收集到的滤液中再次加入氢氧化钙溶液，调节滤液的pH值至5.0，连续搅拌反应3h，再次静置过滤，收集滤液；

步骤五、三次中和除Zn²⁺、Pb²⁺反应，向步骤四收集到的滤液中再次加入氢氧化钙溶液，调节滤液的pH值至7，连续搅拌反应3h，再次静置过滤，所得滤液即为回用水。

所得回用水经检测，其中各项指标见表3。

表3

实施例4

一种降低选矿废水中重金属离子的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、量取200mL的选矿废水，用质量百分比浓度为15%的硫酸调节废水的pH值至4.0；

步骤二、向调节好pH值的废水中加入还原剂七水合硫酸亚铁反应3h，七水合硫酸亚铁与废水中铬的质量比为16:1；

步骤三、一次中和除Fe³⁺反应，向步骤二反应后的溶液中加入氢氧化钙溶液，调节溶液的pH值至2.5，连续搅拌反应4h，静置过滤，收集滤液；

步骤四、二次中和除Cr³⁺、Cu²⁺反应，向步骤三收集到的滤液中再次加入氢氧化钙溶液，调节滤液的pH值至5.4，连续搅拌反应4h，再次静置过滤，收集滤液；

步骤五、三次中和除Zn²⁺、Pb²⁺反应，向步骤四收集到的滤液中再次加入氢氧化钙溶液，调节滤液的pH值至7.5，连续搅拌反应4h，再次静置过滤，所得滤液即为回用水。

所得回用水经检测，其中各项指标见表4。

表4

Claims (2)

1.一种降低选矿废水中重金属离子的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、量取适量的选矿废水，用质量百分比浓度为5%-30%的盐酸或者硫酸调节废水的pH值至1～5；

步骤二、向调节好pH值的废水中加入还原剂反应1～5h，还原剂与废水中铬的质量比为15-20:1；

步骤三、一次中和除Fe³⁺反应，向步骤二反应后的溶液中加入氢氧化钠、氢氧化钙或氨水中的一种碱液，调节溶液的pH值至2.2-3.2，连续搅拌反应1-5h，静置过滤，收集滤液；

步骤四、二次中和除Cr³⁺、Cu²⁺反应，向步骤三收集到的滤液中再次加入氢氧化钠、氢氧化钙或氨水中的一种碱液，调节滤液的pH值至4.3-5.6，连续搅拌反应1-5h，再次静置过滤，收集滤液；

步骤五、三次中和除Zn²⁺、Pb²⁺反应，向步骤四收集到的滤液中再次加入氢氧化钠、氢氧化钙或氨水中的一种碱液，调节滤液的pH值至6-8，连续搅拌反应1～5h，再次静置过滤，所得滤液即为回用水。

2.根据权利要求1所述的一种降低选矿废水中重金属离子的方法，其特征在于：步骤二中所述还原剂为七水合硫酸亚铁、二氧化硫或铁粉中的任一种。