CN109735722A - 从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法 - Google Patents

从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法 Download PDF

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张凯
武文斐
金光
焦坤灵
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王振峰
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Abstract

本发明公开了一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN‑离子的方法，包括淋洗尾矿，淋洗液静置，对淋洗后的尾矿进行检测直至合格，加入NaOH调整pH，将pH控制在8‑9之间加入FeCl2进行除重金属的反应，形成铁氧体，将pH控制在9‑10之间投加聚丙烯酰胺利用超声波进行反应，形成超声铁氧体。超声处理后，经固液分离，矿渣中加入粘合剂制成砖或对矿渣进行改良形成土壤改良剂。本发明方法提供淋洗的处理方法操作简单，使用试剂常见易得，实施成本低。本发明方法提供的对含氰尾矿进行深度处理，处理效果好、处理效率高，工艺流程简单，处理后的尾矿废渣可做土壤改良剂或加入粘合剂形成砖块。

Description

从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法
技术领域
本发明涉及一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法，特别是去除尾矿及煤制气污泥残渣中的重金属离子Cd、Pb、As和CN-离子的方法。
背景技术
近年来，我国黄金开采技术高速发展，金矿开采强度日益增大，随之造成大量金尾矿产生。黄金矿开采选矿后几乎100％为尾矿，而黄金尾矿的危害极大。一是占用大量土地。占地量每年以300～400km2的速度递增，其中包括大量农业用和林业用土地；二是浪费矿产自然资源。我国大多数矿山的矿石品位低，矿物嵌布粒度细，再加上早年的国产选矿设备陈旧老化，回收率普遍比国外低许多，这必然造成资源浪费；三是严重影响生态环境；四是尾矿库极其容易产生安全隐患。
黄金矿山在生产过程中由于使用氰化提金工艺，会产生大量的氰化尾渣，这部分氰化尾渣中均含有大量剧毒性物质氰化物。除了少部分氰化尾渣得到应用外，相当数量的尾渣只有堆存，占用了大量的土地资源。这些氰化尾渣不仅污染地表水、地下水和土壤,而且很多堆存氰化尾渣的尾矿库超期或超负荷使用,使尾矿库存在极大安全隐患,一旦垮坝泄露,将会对周围的环境产生极大的污染影响。传统氰化尾渣处理方法通常直接采用氧化法或化学沉淀法，这些方法都使氰化尾渣液相中的氰化物不同程度的以沉淀形式进入固相中，从而使氰化尾渣固相中的氰化物增多，不能从根本上解决氰化物对环境的影响风险。因此，黄金矿山企业急需寻求一种氰化尾渣的氰化物去除方法，以减少氰化尾渣的安全环保隐患。
煤制气是用高压氮气或二氧化碳作为载气依靠“煤粉给料仓”和气化炉之间的压差定量输送至气化炉，进入碎煤加压气化炉内的块煤经过干燥、干馏、氧化、还原等过程，反应过程中生成的液态渣、固态渣，而煤制气污泥残渣并不是单一来源的污泥残渣，整个煤制气处理过程很复杂，其中除油、生化、混凝等多个工艺单元都会产生污泥残渣，产生的污泥残渣中含有多种重金属离子。随着污泥残渣对环境污染程度的加重，污泥残渣未经处理、处置所导致的环境污染问题也日益严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法，该方法能够减小氰化尾渣的安全环保隐患及Cd、Pb、As重金属离子对周围环境的影响。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法，包括以下处理步骤：
(1)本发明废渣为黄金矿选冶矿渣，将废渣送至淋洗池，在淋洗池中加入淋洗液进行淋洗处理。淋洗液的摩尔浓度为0.05-0.2mol/L；控制废渣与淋洗液的体积比为(1～2)：5，搅拌7-9h，沉淀1-3h；
(2)步骤(1)收集的淋洗废渣中投入NaOH，调节pH值的范围在7-8；
(3)在步骤(2)处理后的淋洗废渣中加入FeCl2进行反应，保证n Fe2+：n金属离子＝(6-7)：1的摩尔比的比例，反应时间为1～10min。调节pH值的范围在8-9，与淋洗废渣中的Cd、Pb、As重金属离子充分反应，形成铁氧体；
(4)步骤(3)反应结束后，向铁氧体中投加聚丙烯酰胺后，1kg废渣(干渣)投加0.1g-5g的聚丙烯酰胺，加超声反应0.5h-1h，调整pH值在9-10之间，形成去除氰根离子以及重金属离子的矿浆；
(5)采用压滤机对步骤(4)中的矿浆进行压滤，压滤后产生的滤饼达到处理要求，形成的滤饼加粘合剂制成砖。
另一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法，包括以下处理步骤：
(1)所述废渣为煤制气污泥残渣，将废渣送至淋洗地，在淋洗池中加入淋洗液进行淋洗处理。淋洗液的摩尔浓度为0.05-0.2mol/L；控制废渣与淋洗液的体积比为(1～2)：5，搅拌7-9h，沉淀1-3h；
(2)步骤(1)收集的淋洗废渣中投入NaOH，调节pH值的范围在7-8；
(3)在步骤(2)处理后的淋洗废渣中加入FeCl2进行反应，保证n Fe2+：n金属离子＝(6-7)：1的摩尔比的比例，反应时间为1～10min。调节pH值的范围在8-9，与淋洗废渣中的Cd、Pb、As重金属离子充分反应，形成铁氧体；
(4)步骤(3)反应结束后，加超声反应0.5h-1h，调整pH值在9-10之间，形成去除重金属的废渣浆料；
(5)采用压滤机对步骤(4)中的去除重金属的废渣浆料进行压滤，压滤后产生的滤饼达到处理要求形成的滤饼加粘合剂制成砖。
所述淋洗液溶液为EDTA二钠溶液、草酸或柠檬酸中的一种。
所述聚丙烯酰胺包括阴离子型聚丙烯酰胺或阳离子型聚丙烯酰胺。
本发明的有益效果：针对黄金矿山氰化尾渣中含有大量剧毒性物质氰化物，对周围的环境产生极大的安全和环保隐患这一情况。本发明使用淋洗的方法去除重金属离子，在超声环境下对矿浆和聚丙烯酰胺处理，使氰化尾渣中的氰化物进一步溶解释放并被破坏。本方法氰化物处理程度远远高于传统的氰化尾渣无害化处理方法，具有普遍适用性，易于推广。而对于煤制气污泥残渣的重金属通过淋洗以及超声处理，重金属离子Cd、Pb、As可被去除。本方法克服了重金属污染修复周期长的不足，环境风险小，能够大规模的处理含重金属污染的煤制气污泥残渣，处理效率高。
附图说明
图1为实施例中流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
在室温下，向尾矿池中加入一定量的柠檬酸，控制液固比(1-2)：5，对尾矿进行淋洗，按二价铁离子和金属离子的摩尔比为(6-7):1的比例，淋洗液的摩尔浓度为0.05-0.2mol/L。在加入FeCl2后反应10min，反应完成后由提升泵将污水泵入中和池。再由管道离心泵向中和池中加入质量分数为30％的NaOH溶液，将pH值调至8后，再将污水转入氧化池；当然在不同实施例中，中和池和氧化池可以合为一体成为中和氧化池，这样便可取下将污水转入氧化池的步骤。然后使氧化池升温到30℃，开始向污水中曝气，并向污水施加功率为300W的超声，使污水在超声作用下反应15min，反应完成后由污泥泵将含重金属沉淀物污水泵入压滤机进行压滤，向压滤分离出的水中加入聚丙烯酰胺，1kg尾矿废渣(干渣)投加0.1g-5g的聚丙烯酰胺，在淋洗后的尾矿残渣加入粘合剂通过真空挤出机挤出制成生坯，将生坯干燥后通过隧道窑烧成砖坯；将烧成的砖坯经磨砖机冷加工成砖。
实施例2
在室温下，向煤转汽污泥残渣池中加入一定量的柠檬酸，控制液固比1.5：5，对煤转汽污泥残渣进行淋洗，按二价铁离子和金属离子的摩尔比为6.8:1的比例，淋洗液的摩尔浓度为0.12mol/L。在加入FeCl2后反应10min，反应完成后由提升泵将污水泵入中和池。再由管道离心泵向中和池中加入质量分数为30％的NaOH溶液，将pH值调至8后，再将污水转入氧化池；当然在不同实施例中，中和池和氧化池可以合为一体成为中和氧化池，这样便可取下将污水转入氧化池的步骤。然后使氧化池升温到30℃，开始向污水中曝气，并向污水施加功率为300W的超声，使污水在超声作用下反应15min，反应完成后由污泥泵将含重金属沉淀物污水泵入压滤机进行压滤，在淋洗后的煤转汽污泥残渣加入粘结剂通过真空挤出机挤出制成生坯，将生坯干燥后通过隧道窑烧成砖坯；将烧成的砖坯经磨砖机冷加工成砖，或作为土壤改良剂。
实施例3
在室温下，向尾矿池中加入一定量的EDTA二钠溶液，控制液固比1：5，对尾矿进行淋洗，收集淋洗液，按二价铁离子和金属离子的摩尔比为6.5:1的比例，淋洗液的浓度为摩尔0.1mol/L。在加入FeCl2后反应10min，反应完成后由提升泵将污水泵入中和池。再由管道离心泵向中和池中加入质量分数为30％的NaOH溶液，将pH值调至8后，再将污水转入氧化池；当然在不同实施例中，中和池和氧化池可以合为一体成为中和氧化池，这样便可取下将污水转入氧化池的步骤。然后使氧化池升温到30℃，开始向污水中曝气，并向污水施加功率为300W的超声，使污水在超声作用下反应15min，反应完成后由污泥泵将含重金属沉淀物污水泵入压滤机进行压滤，向压滤分离出的水中加入阴离子型聚丙烯酰胺3.1g/kg氰化尾渣(干重)，反应30min，在淋洗后的尾矿残渣加入粘结剂，通过真空挤出机挤出制成生坯，将生坯干燥后通过隧道窑烧成砖坯；将烧成的砖坯经磨砖机冷加工成砖。
实施例4
在室温下，向尾矿池中加入一定量的草酸溶液，控制液固比2：5，对尾矿进行淋洗，收集淋洗液，按二价铁离子和金属离子的摩尔比为6.5:1的比例，淋洗液的摩尔浓度为0.15mol/L。在加入FeCl2后反应10min，反应完成后由提升泵将污水泵入中和池。再由管道离心泵向中和池中加入质量分数为30％的NaOH溶液，将pH值调至8后，再将污水转入氧化池；当然在不同实施例中，中和池和氧化池可以合为一体成为中和氧化池，这样便可取下将污水转入氧化池的步骤。然后使氧化池升温到30℃，开始向污水中曝气，并向污水施加功率为300W的超声，使污水在超声作用下反应15min，反应完成后由污泥泵将含重金属沉淀物污水泵入压滤机进行压滤，向压滤分离出的水中加入阳离子型聚丙烯酰胺3.0g/kg氰化尾渣(干重)，反应30min，在淋洗后的尾矿残渣加入粘结剂，通过真空挤出机挤出制成生坯，将生坯干燥后通过隧道窑烧成砖坯；将烧成的砖坯经磨砖机冷加工成砖。
本发明粘结剂为复合粘结剂，主要包括氢氧化钙、氧化二铁、碳酸钠、水泥、活性剂、木质素磺酸钙、氢氧化铝、植物淀粉。

Claims (4)

1.一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法，其特性在于，所述废渣为黄金矿选冶矿渣，包括以下处理步骤：
(1)将废渣送至淋洗池，在淋洗池中加入淋洗液进行淋洗处理，淋洗液摩尔浓度为0.05-0.2mol/L；控制废渣与淋洗液的体积比为1～2:5，搅拌7-9h，沉淀1-3h，收集淋洗液进行循环利用；
(2)将步骤(1)收集的淋洗废渣中投入NaOH，调节pH值的范围在7-8；
(3)将步骤(2)处理后的淋洗废渣中加入FeCl2进行反应，使二价铁离子和金属离子的摩尔比在(6-7)：1之间，反应时间为1～10min，调节pH值的范围在8-9，与淋洗废渣中的Cd、Pb、As重金属离子充分反应，形成铁氧体；
(4)步骤(3)反应结束后，向铁氧体中投加聚丙烯酰胺后，按1kg干废渣投加0.1g-5g的聚丙烯酰胺，加超声反应0.5h-1h，调整pH值在9-10之间，形成去除氰根离子以及重金属离子的矿浆；
(5)采用压滤机对步骤(4)中的矿浆进行压滤，压滤后产生的滤饼达到处理要求，形成的滤饼加粘合剂制成砖。
2.一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法，其特性在于，所述废渣为煤制气污泥残渣，包括以下处理步骤：
(1)将废渣送至淋洗地，在淋洗池中加入淋洗液进行淋洗处理。淋洗液的浓度为0.05-0.2mol/L；控制废渣与淋洗液的体积比为1～2：5，搅拌7-9h，沉淀1-3h，收集淋洗液进行循环利用；
(2)步骤(1)收集的淋洗废渣中投入NaOH，调节pH值的范围在7-8；
(3)在步骤(2)处理后的淋洗废渣中加入FeCl2进行反应，使二价铁离子和金属离子的摩尔比在(6-7)：1之间，反应时间为1～10min，调节pH值的范围在8-9，与淋洗废渣中的Cd、Pb、As重金属离子充分反应，形成铁氧体；
(4)步骤(3)反应结束后，加超声反应0.5h-1h，调整pH值在9-10之间，形成去除重金属的废渣浆料；
(5)采用压滤机对步骤(4)中的去除重金属的废渣浆料进行压滤，压滤后产生的滤饼达到处理要求形成的滤饼加粘合剂制成砖。
3.根据权利要求1或2所述的一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法，其特征在于，所述淋洗液溶液为EDTA二钠溶液、草酸或柠檬酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种从废渣中去除含Cd、Pb、As重金属离子和CN-离子的方法，其特征在于，聚丙烯酰胺包括阴离子型聚丙烯酰胺或阳离子型聚丙烯酰胺。
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