CN110482672A - 一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，属于重金属污染治理技术领域。本发明将磁铁矿球磨，得到磁铁矿渣粉；将磁铁矿渣粉和H2O2加入到污酸中混合均匀，在常压、室温下搅拌氧化预处理反应6~10h得到固液混合物；调节固液混合物的pH值为1~4，置于常压、温度为85~95℃条件下搅拌脱砷反应12~16h，固液分离得到含砷磁铁矿和滤液，滤液进行深度除砷处理，含砷磁铁矿进行球磨磁选，分离出磁铁矿和富砷固废，富砷固废堆存处理，磁铁矿返回进行氧化预处理反应。本发明利用天然矿石磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷，除砷效果优异，并且工艺操作简单、生产成本低，除砷后原料可回收并循环利用，还达到了充分利用自然资源的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，属于重金属污染治理技术领域。
背景技术
磁铁矿，是指氧化物类矿物磁铁矿的矿石，晶体呈八面体、十二面体，硬度5.5～6.5。密度5.16～5.18g/cm3，具强磁性。这种天然矿石分布广泛，成本低且易于获得。磁铁矿的主要元素为Fe、Si、Al，且还含有Mg、Na、Ti、Ca等元素，含铁量一般在60~75%左右。磁铁矿的主要物相为Fe3O4。我国天然磁铁矿石资源广泛，但其利用率很小。
目前应用较为广泛的污酸处理方法为石灰中和沉淀法，此法虽然工艺简单、处置成本低，但其在实际应用中无害化处置不彻底，二次危废渣量大。大量难处理和难堆存的废渣存放于环境中，不仅容易释放有毒元素污染环境，还会造成处理后的水硬度较高，难以回收利用，且废渣的处理成本昂贵。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，本发明利用低成本天然矿石磁铁矿除砷，可明显减少污酸处理过程中污泥的堆存量，反应结束后未参与反应的磁铁矿可通过磁选方式回收利用，达到环保效果，并且工艺操作简单，铁离子用量少，除砷效率高，能耗少，具有较广阔的市场前景。
一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，具体步骤如下：
（1）将磁铁矿球磨处理，过筛得到磁铁矿渣粉；
（2）将步骤（1）磁铁矿渣粉和H2O2加入到污酸中混合均匀，在常压、室温下搅拌氧化预处理反应6~10h得到固液混合物；
（3）调节步骤（2）固液混合物的pH值为1~4，置于常压、温度为85~95℃条件下搅拌脱砷反应12~16h，固液分离得到含砷磁铁矿和滤液，滤液进行深度除砷处理，含砷磁铁矿进行球磨磁选，分离出磁铁矿和富砷固废，富砷固废堆存处理，磁铁矿返回步骤（2）进行氧化预处理反应。
所述步骤（2）H2O2与污酸中砷的摩尔比为(1.1~1.2):1。
所述步骤（2）污酸的含砷量为4570.0~10290.0 mg/L，磁铁矿渣粉与污酸的固液比g:mL为(1.17~1.67):1。
所述步骤（2）搅拌速度为180~200r/min。
所述步骤（3）磁选的磁选强度为800~1100mT。
本发明的有益效果是：
（1）本发明利用低成本的天然磁铁矿除砷，可减少污酸处理过程中污泥的堆存量，起到缓解砷环境污染的效果；
（2）本发明磁铁矿属于天然矿石，原料易得，除砷效果极佳，反应结束固液分离容易且经磁选后的磁铁矿可重复回收利用；
（3）本发明磁铁矿作为铁源除砷，以磁铁矿作为固态铁源除砷，铁用量远低于使用离子铁源进行常规合成时砷的去除要求；
（4）本发明采用磁铁矿处理污酸，工艺操作简单、生产成本低，具有较广阔的市场前景。
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：本实施例磁铁矿成分如表1所示，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2所示；
表1磁铁矿成分
一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，具体步骤如下：
（1）将磁铁矿球磨11min，过200目筛得到磁铁矿渣粉；其中球磨转速为760r/min；
（2）将步骤（1）磁铁矿渣粉和H2O2加入到污酸中混合均匀，在常压、室温下搅拌氧化预处理反应10h得到固液混合物；其中H2O2与污酸中砷的摩尔比为1.2:1，污酸的含砷量为4570.0mg/L，磁铁矿渣粉与污酸的固液比g:mL为1.17:1，搅拌速度为200r/min；
（3）调节步骤（2）固液混合物的pH值为2，置于常压、温度为95℃条件下搅拌脱砷反应12h，固液分离得到含砷磁铁矿和滤液，滤液进行深度除砷处理，含砷磁铁矿进行球磨磁选，分离出磁铁矿和富砷固废，富砷固废堆存处理，磁铁矿返回步骤（2）进行氧化预处理反应；其中磁选的磁选强度为1100mT；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表3，
表3 含砷固态物的毒性浸出结果
本实施例滤液中砷含量为55.3mg/L ，砷的去除率为98.8 %；
本实施例中铁的浓度保持在300mg/L左右，同等条件下如使用液体铁源，铁离子浓度为400mg/L以上，并且过量的磁铁矿可回收，即可将多余的铁离子回收，此实施例中铁离子回收量为60%，即固体铁源中使用Fe/As=1.2:1的摩尔比即可达到液态铁源中Fe/As=4:1的效果，由此大大降低了铁离子的用量。
实施例2：本实施例磁铁矿成分如表5所示，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6所示；
表5磁铁矿成分
一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，具体步骤如下：
（1）将磁铁矿球磨8min，过200目筛得到磁铁矿渣粉；其中球磨转速为910r/min；
（2）将步骤（1）磁铁矿渣粉和H2O2加入到污酸中混合均匀，在常压、室温下搅拌氧化预处理反应6h得到固液混合物；其中H2O2与污酸中砷的摩尔比为1:1，污酸的含砷量为6100mg/L，磁铁矿渣粉与污酸的固液比g:mL为1.67:1，搅拌速度为180r/min；
（3）调节步骤（2）固液混合物的pH值为1，置于常压、温度为85℃条件下搅拌脱砷反应16h，固液分离得到含砷磁铁矿和滤液，滤液进行深度除砷处理，含砷磁铁矿进行球磨磁选，分离出磁铁矿和富砷固废，富砷固废堆存处理，磁铁矿返回步骤（2）进行氧化预处理反应；其中磁选的磁选强度为800mT；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表7，
表7 含砷固态物的毒性浸出结果
本实施例滤液中砷含量为30.5mg/L ，砷的去除率为99.5 %；
本实施例中铁的浓度保持在380mg/L左右，同等条件下如使用液体铁源，铁离子浓度为500mg/L以上，并且过量的磁铁矿可回收，相当于将多余的铁离子回收，此实施例中铁离子回收量为65%；即固体铁源中使用Fe/As=1.1:1的摩尔比即可达到液态铁源中Fe/As=4:1的效果，由此大大降低了铁离子的用量。
实施例3：本实施例磁铁矿成分如表9所示，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10所示；
表9磁铁矿成分
一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，具体步骤如下：
（1）将磁铁矿球磨9min，过200目筛得到磁铁矿渣粉；其中球磨转速为850r/min；
（2）将步骤（1）磁铁矿渣粉和H2O2加入到污酸中混合均匀，在常压、室温下搅拌氧化预处理反应8h得到固液混合物；其中H2O2与污酸中砷的摩尔比为1.1:1，污酸的含砷量为6100mg/L，磁铁矿渣粉与污酸的固液比g:mL为1.33:1，搅拌速度为190r/min；
（3）调节步骤（2）固液混合物的pH值为4，置于常压、温度为90℃条件下搅拌脱砷反应14h，固液分离得到含砷磁铁矿和滤液，滤液进行深度除砷处理，含砷磁铁矿进行球磨磁选，分离出磁铁矿和富砷固废，富砷固废堆存处理，磁铁矿返回步骤（2）进行氧化预处理反应；其中磁选的磁选强度为950mT；
含砷固态物的毒性浸出测试按照美国环保局提供的U.S.EPA《Method 1311-toxicityCharacterisitic Leaching Procedure》方法进行，毒性测试结果见表11，
表11 含砷固态物的毒性浸出结果
本实施例滤液中砷含量为10.0mg/L ，砷的去除率为99.9 %；
本实施例中铁的浓度保持在780mg/L左右，同等条件下如使用液体铁源，铁离子浓度为1000mg/L以上，并且过量的磁铁矿可回收，相当于将多余的铁离子回收，此实施例中铁离子回收量为70%，即固体铁源中使用Fe/As=1:1的摩尔比即可达到液态铁源中Fe/As=4:1的效果，由此大大降低了铁离子的用量。
Claims (5)
1.一种以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将磁铁矿球磨处理，过筛得到磁铁矿渣粉；
（2）将步骤（1）磁铁矿渣粉和H2O2加入到污酸中混合均匀，在常压、室温下搅拌氧化预处理反应6~10h得到固液混合物；
（3）调节步骤（2）固液混合物的pH值为1~4，置于常压、温度为85~95℃条件下搅拌脱砷反应12~16h，固液分离得到含砷磁铁矿和滤液，滤液进行深度除砷处理，含砷磁铁矿进行球磨磁选，分离出磁铁矿和富砷固废，富砷固废堆存处理，磁铁矿返回步骤（2）进行氧化预处理反应。
2.根据权利要求1所述以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（2）H2O2与污酸中砷的摩尔比为(1.1~1.2):1。
3.根据权利要求1所述以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（2）污酸的含砷量为4570.0~10290.0mg/L，磁铁矿渣粉与污酸的固液比g:mL为(1.17~1.67):1。
4.根据权利要求1所述以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（2）搅拌速度为180~200r/min。
5.根据权利要求1所述以磁铁矿为原位铁源高效去除污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（3）磁选的磁选强度为800~1100mT。
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