CN110171886A - 一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，属于重金属砷污染治理与工业固废综合利用技术领域。本发明将铜渣、污酸和H2O2溶液均匀混合，在温度为70~90℃、搅拌条件下进行沉砷反应3~5 h得到固液混合物A，固液分离得到含砷固态物A和滤液A；将污酸加入到滤液A中，在温度不低于85℃、搅拌条件下持续通入空气进行沉砷反应12~16 h得到固液混合物B，固液分离得到含砷固态物B和滤液B；在滤液B中加入碱性物质调节溶液pH为7~8进行净化处理得到工业达标水。本发明方法工艺流程简单，除砷效果明显，含砷固态物稳定；并综合利用有色冶炼厂固废对废液的治理，为重有色冶炼污酸处置提供了一种高效和低成本的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，属于重金属砷污染治理与工业固废综合利用技术领域。
背景技术
在重有色冶炼过程中，冶炼烟气在制酸前对烟气进行洗涤时，烟气中的重金属离子及难容性杂质富集在洗涤液中形成污酸。污酸产量大、酸度高、成分复杂，含有砷、铜、铅、锌、镉、铋等金属离子是重有色冶炼重要的污染源，需要深度处理后才能排放。
目前，污酸处理方法主要是石灰-铁盐法和硫化法。石灰-铁盐法工艺流程简单，除砷效果好，但沉淀剂及渣量大，形成的钙砷渣不稳定且毒性强，存在严重的二次污染，后期维护成本高；硫化法处置成本相对较高，砷可集中于硫化砷渣，虽然毒性强，但渣量相对较少，不过同时不可避免在中和工序产生大量石膏渣。两种处理方法都需要引用外在试剂，大大增加了污酸处置成本。
我国是世界铜生产大国，每年铜渣排放量超过800万吨，目前全国铜渣的推存量超过了1.2亿吨，铜渣已成为冶金行业中产生的数量较多的工业固体废弃物。然而铜渣利用率很低，只有少部分用于水泥生产辅料、道路路基骨料和防腐除锈剂等，大部分被堆存在渣场，不仅占用土地又污染环境，也造成巨大的资源浪费。铜渣中含有大量的铁氧化物和其他少量碱性氧化物，有效地实现铜渣综合利用，是当前铜冶炼行业可持续发展的重要途径。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，本发明方法工艺流程简单，除砷效果显著，含砷固态物为稳定的臭葱石；同时利用铜渣作为处置污酸的铁盐，减少铁盐成本与运输成本。
一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）将铜渣、污酸和H2O2溶液均匀混合，在温度为70~90℃、搅拌条件下进行沉砷反应3~5 h得到固液混合物A，固液分离得到含砷固态物A和滤液A；
（2）将污酸加入到步骤（1）的滤液A中，在温度不低于85℃、搅拌条件下持续通入空气进行沉砷反应12~16 h得到固液混合物B，固液分离得到含砷固态物B和滤液B；
（3）在步骤（2）的滤液B中加入碱性物质调节溶液pH为7~8进行净化处理得到工业达标水。
所述污酸中的含砷量为9000~13000 mg/L。
所述步骤（1）铜渣中的含铁量不低于55%，粒度不大于0.075 mm。
所述步骤（1）铜渣中的铁与污酸中的砷的摩尔比为(2~2.5):1，H2O2与污酸中砷的摩尔比为(1~1.2):1。
所述步骤（1）搅拌速率为180~200 r/min。
所述步骤（2）中滤液A中的铁与污酸中的砷的摩尔比为(1.5~2):1。
所述步骤（2）空气流量为100~120 L/h。
所述步骤（3）碱性物质为NaOH和/或Ca(OH)2。
本发明的有益效果是：
（1）本发明操作流程简单，除砷效果显著，含砷固态物为稳定的臭葱石；
（2）本发明铜渣用于污酸除砷，以废治废，具有显著的环境效益和经济效益；
（3）本发明方法综合利用有色冶炼厂固废对废液的治理，为重有色冶炼污酸处置提供了一种高效和低成本的方法。
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说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例污酸来自西南地区某铜冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表1；
表1 污酸各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 9000.0 | 13.2 | 11.5 | 13.5 | 21.6 | 12.4 | 5.5 | 0.3 |
一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）将铜渣、污酸和H2O2溶液均匀混合，在温度为70℃、搅拌速率为180r/min条件下进行沉砷反应3h得到固液混合物A，固液分离得到含砷固态物A和滤液A（见表2）；其中铜渣中的含铁量不低于55%，平均粒度为0.075 mm；铜渣中的铁与污酸中的砷的摩尔比为2:1，H2O2与污酸中砷的摩尔比为1:1；
表2 滤液A各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 92.0 | 5.5 | 9.6 | 13000.5 | 12.4 | 5.7 | 3.0 | 0.1 |
（2）将污酸加入到步骤（1）的滤液A中，在温度为85℃、搅拌速率为180 r/min条件下持续通入空气进行沉砷反应12h得到固液混合物B，固液分离得到含砷固态物B和滤液B（见表3）；其中滤液A中的铁与污酸中的砷的摩尔比为1.5:1，空气流量为100 L/h；
表3 滤液B各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 12.0 | 3.3 | 3.9 | 809.5 | 1.6 | 2.4 | 1.1 | 0.03 |
（3）在步骤（2）的滤液B中加入碱性物质（NaOH）调节溶液pH为7进行净化处理得到工业达标水（见表4）；
表4 工业达标水各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 2.4 | 3.0 | 0.68 | 578.5 | 1.0 | 1.2 | 0.05 | 0.01 |
表4所示，工业达标水中砷含量仅有2.4 mg/L。
实施例2：本实施例污酸来自西南地区某锌冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表5；
表5 污酸各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 10230.0 | 24.2 | 9.7 | 11.5 | 5.9 | 9.4 | 6.5 | 0.7 |
一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）将铜渣、污酸和H2O2溶液均匀混合，在温度为80℃、搅拌速率为190r/min条件下进行沉砷反应4h得到固液混合物A，固液分离得到含砷固态物A和滤液A（见表6）；其中铜渣中的含铁量不低于58%，平均粒度为0.056 mm；铜渣中的铁与污酸中的砷的摩尔比为2.3:1，H2O2与污酸中砷的摩尔比为1.1:1；
表6 滤液A各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 98.0 | 15.6 | 6.8 | 13600 | 4.7 | 6.7 | 3.2 | 0.5 |
（2）将污酸加入到步骤（1）的滤液A中，在温度为90℃、搅拌速率为190 r/min条件下持续通入空气进行沉砷反应14h得到固液混合物B，固液分离得到含砷固态物B和滤液B（见表7）；其中滤液A中的铁与污酸中的砷的摩尔比为1.8:1，空气流量为110 L/h；
表7滤液B各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 98.0 | 15.6 | 6.8 | 13600 | 4.7 | 6.7 | 3.2 | 0.5 |
（3）在步骤（2）的滤液B中加入碱性物质（Ca(OH)2）调节溶液pH为7.5进行净化处理得到工业达标水（见表8）；
表8 工业达标水各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 3.1 | 6.8 | 2.8 | 782 | 1.6 | 1.3 | 0.7 | 0.09 |
表8所示，工业达标水中砷含量仅有3.1 mg/L。
实施例3：本实施例污酸来自西南地区某铜冶炼厂硫酸车间对冶炼烟气进行洗涤后产生的含有大量砷等杂质的污酸，主要成分如表9；
表9 污酸各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 13000.0 | 15.3 | 12.2 | 17.5 | 25.9 | 11.5 | 7.7 | 0.9 |
一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）将铜渣、污酸和H2O2溶液均匀混合，在温度为90℃、搅拌速率为200r/min条件下进行沉砷反应5h得到固液混合物A，固液分离得到含砷固态物A和滤液A（见表10）；其中铜渣中的含铁量不低于64%，平均粒度为0.043 mm；铜渣中的铁与污酸中的砷的摩尔比为2.5:1，H2O2与污酸中砷的摩尔比为1.2:1；
表10 滤液A各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 97.0 | 11.2 | 9.2 | 14560 | 12.6 | 9.4 | 2.4 | 0.5 |
（2）将污酸加入到步骤（1）的滤液A中，在温度为95℃、搅拌速率为200r/min条件下持续通入空气进行沉砷反应16h得到固液混合物B，固液分离得到含砷固态物B和滤液B（见表11）；其中滤液A中的铁与污酸中的砷的摩尔比为2:1，空气流量为120 L/h；
表11 滤液B各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 20.0 | 6.2 | 4.3 | 4502.5 | 8.9 | 6.5 | 0.1 | 0.1 |
（3）在步骤（2）的滤液B中加入碱性物质（NaOH和Ca(OH)2）调节溶液pH为7进行净化处理得到工业达标水（见表12）；
表12 工业达标水各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 1.9 | 3.4 | 3.2 | 4010 | 4.5 | 3.2 | 0.06 | 0.01 |
表12所示，工业达标水中砷含量仅有1.9 mg/L。
Claims (6)
1.一种利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将铜渣、污酸和H2O2溶液均匀混合，在温度为70~90℃、搅拌条件下进行沉砷反应3~5h得到固液混合物A，固液分离得到含砷固态物A和滤液A；
（2）将污酸加入到步骤（1）的滤液A中，在温度不低于85℃、搅拌条件下持续通入空气进行沉砷反应12~16 h得到固液混合物B，固液分离得到含砷固态物B和滤液B；
（3）在步骤（2）的滤液B中加入碱性物质调节溶液pH为7~8进行净化处理得到工业达标水。
2.根据权利要求1所述利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，其特征在于：污酸中的含砷量为9000~13000 mg/L。
3.根据权利要求1所述利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，其特征在于：步骤（1）铜渣中的铁与污酸中的砷的摩尔比为(2~2.5):1，H2O2与污酸中砷的摩尔比为(1~1.2):1。
4.根据权利要求1所述利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，其特征在于：步骤（2）中滤液A中的铁与污酸中的砷的摩尔比为(1.5~2):1。
5.根据权利要求1所述利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，其特征在于：步骤（2）空气流量为100~120 L/h。
6.根据权利要求1所述利用铜渣梯级处置含砷污酸的方法，其特征在于：步骤（3）碱性物质为NaOH和/或Ca(OH)2。
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