CN110563058A - 一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法 - Google Patents

一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法 Download PDF

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王�华
李孔斋
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胡建杭
李雪竹
李永奎
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Abstract

本发明涉及一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，属于重金属污染治理技术领域。本发明所述方法为首先将赤泥进行干燥，干燥后进行研磨，然后用HCl进行预处理；将H2O2加入污酸中进行混合,在常温下进行氧化预处理；然后将HCl活化的赤泥和CuO粉的混合物加入氧化预处理的污酸中，常温搅拌脱砷反应，最后固液分离。本方法利用HCl活化赤泥协同CuO粉除砷，工作流程简单，除砷效果明显，具有广阔的前景。

Description

一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法
技术领域
本发明涉及一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，属于重金属污染治理技术领域。
背景技术
赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，根据其生产方式不同可分为烧结法赤泥、拜耳法赤泥和联合法赤泥（即烧结法与拜耳法联用）。其中烧结法单位能耗大，流程复杂，一般用于从低品位铝土矿提炼氧化铝；拜耳法生产氧化铝则能获得更高质量的氧化铝产品，2011年烧结法生产氧化铝仅占氧化铝生产总量的2.5%左右。我国每年氧化铝产量超过100万吨，生产1t的氧化铝则有1～2t 的赤泥产出，并且随着铝产业的扩大和铝矿石品位的降低，赤泥的产量将会逐年增加。目前国内赤泥的处置方法主要为露天筑坝、露天堆放，不仅占用大量的土地资源，还会对周围大气、水、土壤、微生物等环境造成严重污染，而且长期的堆积处理为当地环境埋下安全隐患。因此，改性赤泥废弃物的综合利用，是当前铝冶炼行业可持续发展的终于途径。
目前，污酸的处理方法主要有氧化与共沉淀法。但是该方法还有许多不足，毒性污泥所带来的诸多处理难题；用改性赤泥协同CuO粉处理污酸符合国家以废制废的方针，并且浸出液中As的浓度小于5mg/L，符合毒性浸出后溶液中的As浓度低于国家《危险废物浸出毒性鉴别标准》（GB 5085.3-2007），属于一般固体物，送安全处置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，本发明利用廉价的赤泥和CuO粉除砷，不仅减少污酸处理过程中污泥的堆存量，还达到了以废治废的效果，工艺操作简单、生产成本低具有较广阔的市场前景。
本发明通过以下技术方案实现：
一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，具体包括以下步骤：
（1）将赤泥干燥后进行球磨研磨，球磨后赤泥粒径控制在200目以下；
（2）将步骤（1）得到的赤泥用HCl溶液进行预处理，再用去离子水冲洗干净，干燥后备用；
（3）按活化赤泥和CuO粉质量比为8:1～10:1的比例将步骤（2）得到的活化赤泥和CuO粉混合均匀；
（4）按H2O2与砷的摩尔比为1:1～1.1:1的比例，将H2O2与有色冶炼污酸进行混合，在常温下预处理1～2h；
（5）将步骤（3）的活化赤泥和CuO粉的混合物加入步骤（4）氧化预处理的污酸中，在常温下搅拌反应；反应产物固液分离，获得富砷固废和滤液，检测滤液达标后进行下一步处理。
优选的，本发明步骤（1）中的干燥条件为：500℃干燥6h。
优选的，本发明步骤（1）中球磨条件为：转速为100-200r/min，研磨时间为10-15min。
优选的，本发明步骤（2）的预处理过程中：HCl溶液与赤泥的液固比mL:g为10～15:1，HCl溶液的浓度为1.0mol/L，预处理时间为1～2h。
优选的，本发明步骤（2）中干燥条件为120℃干燥6h。
优选的，本发明步骤（4）中所述有色冶炼污酸的砷含量为6100～10000mg/L，例如铜冶炼烟气洗涤过程中产生的废酸。
优选的，本发明步骤（5）中活化赤泥和CuO粉的混合物与氧化预处理污酸的液固比（mL:g）为15～20:1。
优选的，本发明步骤（5）中搅拌速度为150～180r/min，反应时间为24～36h。
本发明的有益效果是：
（1）本发明所述方法处理污酸，工艺流程简单，经济成本低，处理后的沉淀物毒性浸出低于国家标准。
（2）本发明实现了以废制废，赤泥属于固体废弃物，目前我国处理赤泥的主要方法是将赤泥堆积或倾入深海；赤泥的存放不仅占用大量土地和农田、耗费较多的堆场建设和维护费用；采用赤泥处理污酸，成本较低。
具体实施方法
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，具体包括以下步骤：
（1）将赤泥在500℃干燥6h后进行球磨研磨，球磨后赤泥粒径控制在200目以下；球磨条件为：转速为100r/min，研磨时间为10min；赤泥成分见表1。
表1赤泥成分
（2）按HCl溶液与赤泥的液固比mL:g为10:1的比例将步骤（1）得到的赤泥用1.0mol/L的HCl溶液预处理1h，再用去离子水冲洗4次，120℃干燥6h后备用。
（3）按活化赤泥和CuO粉质量比为8:1的比例将步骤（2）得到的活化赤泥和CuO粉混合均匀。
（4）按H2O2与砷的摩尔比为1:1的比例，将H2O2与有色冶炼污酸进行混合，在常温下预处理1h；其中，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2所示）
表2污酸的成分
（5）将步骤（3）的活化赤泥和CuO粉的混合物加入步骤（4）氧化预处理的污酸中，在常温下搅拌反应，搅拌速度为150r/min，反应时间为24h；反应产物固液分离，获得富砷固废和滤液，检测滤液（成分如表3所示）达标后进行下一步处理，其中，活化赤泥和CuO粉的混合物与氧化预处理污酸的液固比（mL:g）为15:1。
表3滤液成分
由表3可以看出砷离子浓度从6100mg/L（初始浓度）降到了10mg/L，且除砷率达到了99%。因此具有显著的除砷效果。
实施例2
一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，具体包括以下步骤：
（1）将赤泥在500℃干燥6h后进行球磨研磨，球磨后赤泥粒径控制在200目以下；球磨条件为：转速为200r/min，研磨时间为15min；赤泥成分见表4。
表4赤泥成分
（2）按HCl溶液与赤泥的液固比mL:g为15:1的比例将步骤（1）得到的赤泥用1.0mol/L的HCl溶液预处理2h，再用去离子水冲洗4次，120℃干燥6h后备用。
（3）按活化赤泥和CuO粉质量比为10:1的比例将步骤（2）得到的活化赤泥和CuO粉混合均匀。
（4）按H2O2与砷的摩尔比为1.1:1的比例，将H2O2与有色冶炼污酸进行混合，在常温下预处理2h；其中，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5所示。
表5污酸的主要成分
（5）将步骤（3）的活化赤泥和CuO粉的混合物加入步骤（4）氧化预处理的污酸中，在常温下搅拌反应，搅拌速度为180r/min，反应时间为36h；反应产物固液分离，获得富砷固废和滤液，检测滤液（成分如表6所示）达标后进行下一步处理，其中，活化赤泥和CuO粉的混合物与氧化预处理污酸的液固比（mL:g）为20:1。
表6滤液成分
由表6可以看出砷离子浓度从10000mg/L（初始浓度）降到了42mg/L，且除砷率达到了99%。因此具有显著的除砷效果。
实施例3
一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，具体包括以下步骤：
（1）将赤泥在500℃干燥6h后进行球磨研磨，球磨后赤泥粒径控制在200目以下；球磨条件为：转速为150r/min，研磨时间为13min：赤泥成分见表7。
表7赤泥成分
（2）按HCl溶液与赤泥的液固比mL:g为13:1的比例将步骤（1）得到的赤泥用1.0mol/L的HCl溶液预处理1.5h，再用去离子水冲洗4次，120℃干燥6h后备用。
（3）按活化赤泥和CuO粉质量比为9:1的比例将步骤（2）得到的活化赤泥和CuO粉混合均匀；
（4）按H2O2与砷的摩尔比为1:1的比例，将H2O2与有色冶炼污酸进行混合，在常温下预处理1.5h；其中，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8所示。
表8污酸的主要成分
（5）将步骤（3）的活化赤泥和CuO粉的混合物加入步骤（4）氧化预处理的污酸中，在常温下搅拌反应，搅拌速度为160r/min，反应时间为30h；反应产物固液分离，获得富砷固废和滤液，检测滤液（成分如表9所示）达标后进行下一步处理，其中，活化赤泥和CuO粉的混合物与氧化预处理污酸的液固比（mL:g）为18:1。
表9滤液成分
由表9可以看出砷离子浓度从8000mg/L（初始浓度）降到了25mg/L，且除砷率达到了99%。因此具有显著的除砷效果。

Claims (8)

1.一种改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将赤泥干燥后进行球磨研磨，球磨后赤泥粒径控制在200目以下；
（2）将步骤（1）得到的赤泥用HCl溶液进行预处理，再用去离子水冲洗干净，干燥后备用；
（3）按活化赤泥和CuO粉质量比为8:1～10:1的比例将步骤（2）得到的活化赤泥和CuO粉混合均匀；
（4）按H2O2与砷的摩尔比为1:1～1.1:1的比例，将H2O2与有色冶炼污酸进行混合，在常温下预处理1～2h；
（5）将步骤（3）的活化赤泥和CuO粉的混合物加入步骤（4）氧化预处理的污酸中，在常温下搅拌反应；反应产物固液分离，获得富砷固废和滤液，检测滤液达标后进行下一步处理。
2.根据权利要求1所述改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（1）中的干燥条件为：500～600℃下干燥6～8h。
3.根据权利要求1所述改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（1）中球磨条件为：转速为100-200r/min，研磨时间为10-15min。
4.根据权利要求1所述改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（2）的预处理过程中：HCl溶液与赤泥的液固比mL:g为10～15:1，HCl溶液的浓度为0.5～1.0mol/L，预处理时间为1～2h。
5.根据权利要求1所述改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（2）中干燥条件为100～120℃干燥6～8h。
6.根据权利要求1所述改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（4）中所述有色冶炼污酸的砷含量为6100～10000mg/L。
7.根据权利要求1所述改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（5）中活化赤泥和CuO粉的混合物与氧化预处理污酸的液固比（mL:g）为15～20:1。
8.根据权利要求1所述改性赤泥协同CuO粉处理有色冶炼污酸中砷的方法，其特征在于：步骤（5）中搅拌速度为150～180r/min，反应时间为24～36h。
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