CN110819814A - 一种高砷污酸处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高砷污酸处理方法，其步骤包括硫酸烧渣产出，酸浸浸出铜锌，中和、置换反应，砷回收和锌回收等步骤。本发明的有益效果是：本发明先将高砷污酸用于浸出硫酸烧渣中的铜锌，利用了污酸的酸性，并综合提取硫酸烧渣的铜锌，降低硫酸烧渣的铜锌含量，提高硫酸烧渣的质量，然后通过中和反应、铁粉置换反应回收铜、置换后液沉砷、沉砷后液回收锌、沉锌后液返回利用技术，使高砷污酸中的酸、铜、砷、锌得到综合回收和利用，从而实现了高砷污酸的安全处理。

Description

一种高砷污酸处理方法
技术领域
本发明涉及冶炼固废处理，尤其涉及一种高砷污酸处理方法。
背景技术
在硫铁矿及多金属硫化矿物冶炼和烟气制酸过程中，会产生大量的废液，这些废液中含有大量的硫酸，以及砷、铜、铅、锌等有毒有害离子，尤其是三价砷离子的含量甚至可超过200mg/L。通常将这种砷离子含量超过200mg/L的硫化矿物冶炼和烟气制酸产生的废液称为高砷污酸。这些高砷污酸如果直接排放，会造成严重的环境污染。
目前工业上常用的高砷污酸处理方法主要是硫化法和石灰中和法。硫化法是在强酸性的条件下，在高砷污酸中投加硫化钠、硫氢化钠等硫化剂，使金属离子转化为相应的金属硫化物沉淀，并与砷酸盐和亚砷酸盐形成硫化亚砷沉淀。硫化法虽然可有效去除高砷污酸废液中的三价砷，但是其产生的沉淀物中含有大量的硫化亚砷固体，三价砷具有非常大的毒性，可达到五价砷的60倍，如不继续处理，会产生严重的环境污染。此外，硫化法处理过程中，会产生硫化氢等有毒气体，不仅腐蚀设备及管道，而且还会影响操作人员的身体健康。石灰中和法是在高砷污酸中加入氢氧化钙以中和其中的酸并产生大量的泥渣，这些泥渣中含有大量的砷酸钙盐类化合物。如果堆积放置，遇到雨水或地表水浸洗冲刷时，砷有再次被溶出的风险，其浓度可能超过排污标准的数倍乃至数十倍，因此还需要对得到的泥渣进行固化处理后，方能进行排放。
目前高砷污酸的处理方法，得到的固体废弃物并不能直接排放，还需经进一步无害化处理，否则会对堆放场地和水源带来二次污染。并且，经上述方法对高砷污酸处理之后，得到的废液中仍旧含有大量的还原性物质，因此还需要对废液进行进一步处理，方能安全排放。因此，目前并没有一种行之有效的处理工艺，使高砷污酸经处理后，得到的废液和废渣能够同时达到安全排放标准。
发明内容
本发明针对现有高砷污酸处理困难的问题，提供一种高砷污酸处理方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高砷污酸处理方法，包括如下步骤：
1)硫酸烧渣产出：向直接氰化提金尾渣中添加沉锌后液，经一次粗选、二次精选、两次扫选后得到浓度65％的硫精矿矿浆和尾矿矿浆，尾矿矿浆经压滤后用于制砖或水泥，硫精矿矿浆以10t/h的速率进入焙烧炉，焙烧炉内通入流化空气进行弱氧焙烧，焙烧温度为700℃，焙烧线性速度为0.7m/s，焙烧时间为20s，反应得到SO2气体和硫酸烧渣；
2)酸浸浸出铜锌：在高砷污酸中加入步骤1)所得硫酸烧渣进行反应，将反应物过滤得多金属高砷污酸及脱铜锌硫酸烧渣滤饼；
3)中和、置换反应：将步骤2)所得多金属含砷污酸以5m3/h的速度进入中和槽中，用碳酸钙中和至pH为2.5-3，反应时间4h，结束后进行液固分离，得石膏渣，中和后液以5m3/h的速度进入置换槽，同时在置换槽中均匀添加铁粉，添加量为8kg/h，搅拌速度为300r/min，置换反应时间2h，反应结束后液固分离，得铜粉和置换后液；
4)砷回收：将步骤3)所得置换后液输送至密闭搅拌槽，添加硫化物调节pH值为3.5-4，搅拌速度为20r/min，反应1h，反应结束后进行液固分离，得高砷矿渣和沉砷后液；
5)锌回收：将步骤4)所得沉砷后液输送至密闭搅拌槽，添加硫化物调节pH值为5.5-6，搅拌速度20r/min，反应1h，反应结束后进行液固分离，得高锌矿渣和沉锌后液，沉锌后液返回至步骤1)循环利用。
其中，步骤2)中，高砷污酸和硫酸烧渣的质量比为2:1，反应温度50℃，反应时间2h；步骤4)和5)中的硫化物独立地选自硫氢化钠、硫化钠、硫化氢中的一种或多种的混合
本发明的有益效果是：本发明的方法，先将高砷污酸用于浸出硫酸烧渣中的铜锌，利用了污酸的酸性，并综合提取硫酸烧渣的铜锌，降低硫酸烧渣的铜锌含量，提高硫酸烧渣的质量，然后通过中和反应、铁粉置换反应回收铜、置换后液沉砷、沉砷后液回收锌、沉锌后液返回利用技术，使高砷污酸中的酸、铜、砷、锌得到综合回收和利用，从而实现了高砷污酸的安全处理。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种高砷污酸处理方法，包括如下步骤：
1)硫酸烧渣产出：向直接氰化提金尾渣中添加沉锌后液，经一次粗选、二次精选、两次扫选后得到浓度65％的硫精矿矿浆和尾矿矿浆，尾矿矿浆经压滤后用于制砖或水泥，硫精矿矿浆以10t/h的速率进入焙烧炉，焙烧炉内通入流化空气进行弱氧焙烧，焙烧温度为700℃，焙烧线性速度为0.7m/s，焙烧时间为20s；反应得到二氧化硫气体和硫酸烧渣，二氧化硫气体进入硫酸生产系统，硫酸烧渣含铜0.5％，含锌0.5％；
2)酸浸浸出铜锌：在高砷污酸中加入硫酸烧渣，液固比为2:1，反应温度50℃，反应时间2h，反应结束后，过滤得多金属高砷污酸及脱铜锌硫酸烧渣滤饼，脱铜锌硫酸烧渣外售，高砷污酸含砷1000mg/L，含铜1000mg/L，含锌1000mg/L；
3)中和、置换反应：多金属含砷污酸以5m3/h的速度进入中和槽，采用碳酸钙进行中和反应，反应终点pH值控制在2.5，反应时间4h，结束后进行液固分离，固体渣为石膏渣，外售；中和后液以5m3/h的速度进入置换槽，铁粉添加量为8kg/h均匀添加，搅拌速度300r/min，置换反应时间2h，反应结束后液固分离，固体为含铜50％的铜粉，置换后液含铜1-3mg/L，含锌950mg/L，含砷900mg/L，进行下一步处理；
4)置换后液沉砷：对置换后液输送至密闭搅拌槽，添加硫氢化钠、硫化钠、硫化氢的一种或者多种的混合物，搅拌速度20r/min，控制反应时间1h，反应终点控制pH值为3.5，反应结束后进行液固分离，固体渣为含砷30％的高砷矿渣，高砷矿渣直接外售或单独处理，沉砷后液含砷1mg/L，含锌900mg/L，进行下一步处理；
5)沉砷后液中锌回收：对沉砷后液输送至密闭搅拌槽，添加硫氢化钠、硫化钠、硫化氢的一种或者多种的混合物，搅拌速度20r/min，控制反应时间1h，反应终点控制pH值为5，反应结束后进行液固分离，固体渣为含锌55％的高锌矿渣，高锌矿渣送锌冶炼生产系统，沉锌后液含砷0.5mg/L，含锌1mg/L，返回步骤1)循环利用于直接氰化尾渣浮选富集硫精矿系统。
实施例2
一种高砷污酸处理方法，包括如下步骤：
1)硫酸烧渣产出：向直接氰化提金尾渣中添加沉锌后液经一次粗选、二次精选、两次扫选后得到浓度66.5％的硫精矿矿浆和尾矿矿浆，尾矿矿浆经压滤后用于制砖或水泥，硫精矿矿浆以12t/h的速率进入焙烧炉，焙烧炉内通入流化空气进行弱氧焙烧，焙烧温度为750℃，焙烧线性速度为0.85m/s，焙烧时间为20s；反应得到二氧化硫气体和硫酸烧渣，二氧化硫气体进入硫酸生产系统，硫酸烧渣含铜0.75％，含锌0.75％；
2)酸浸浸出铜锌：在高砷污酸中加入硫酸烧渣，液固比为3.5:1，反应温度65℃，反应时间3h，反应结束后，过滤得多金属高砷污酸及脱铜锌硫酸烧渣滤饼，脱铜锌硫酸烧渣外售，高砷污酸含砷1250mg/L，含铜2000mg/L，含锌2000mg/L；
3)中和、置换反应：多金属含砷污酸以6.5m3/h的速度进入中和槽，采用碳酸钙进行中和反应，反应终点pH值控制在2.7，反应时间4h，结束后进行液固分离，固体渣为石膏渣，外售；中和后液以6.5m3/h的速度进入置换槽，铁粉添加量为9kg/h均匀添加，搅拌速度400r/min，置换反应时间3h，反应结束后液固分离，固体为含铜55％的铜粉，置换后液含铜2mg/L，含锌1925mg/L，含砷1650mg/L，进行下一步处理；
4)置换后液沉砷：对置换后液输送至密闭搅拌槽，添加硫氢化钠、硫化钠、硫化氢的一种或者多种的混合物，搅拌速度30r/min，控制反应时间1.5h，反应终点控制pH值为3.8，反应结束后进行液固分离，固体渣为含砷35％的高砷矿渣，高砷矿渣直接外售或单独处理，沉砷后液含砷2mg/L，含锌1950mg/L，进行下一步处理；
5)沉砷后液中锌回收：对沉砷后液输送至密闭搅拌槽，添加硫氢化钠、硫化钠、硫化氢的一种或者多种的混合物，搅拌速度30r/min，控制反应时间1.5h，反应终点控制pH值为5.5，反应结束后进行液固分离，固体渣为含锌58％的高锌矿渣，高锌矿渣送锌冶炼生产系统，沉锌后液含砷0.75mg/L，含锌2mg/L，返回步骤1)循环利用于直接氰化尾渣浮选富集硫精矿系统。
实施例3
一种高砷污酸处理方法，包括如下步骤：
1)硫酸烧渣产出：向直接氰化提金尾渣中添加沉锌后液经一次粗选、二次精选、两次扫选后得到浓度68％的硫精矿矿浆和尾矿矿浆，尾矿矿浆经压滤后用于制砖或水泥，硫精矿矿浆以14t/h的速率进入焙烧炉，焙烧炉内通入流化空气进行弱氧焙烧，焙烧温度为800℃，焙烧线性速度为1m/s，焙烧时间为20s；反应得到二氧化硫气体和硫酸烧渣，二氧化硫气体进入硫酸生产系统，硫酸烧渣含铜1.0％，含锌1.0％；
2)酸浸浸出铜锌：在高砷污酸中加入硫酸烧渣，液固比为5:1，反应温度80℃，反应时间4h，反应结束后，过滤得多金属高砷污酸及脱铜锌硫酸烧渣滤饼，脱铜锌硫酸烧渣外售，高砷污酸含砷1500mg/L，含铜3000mg/L，含锌3000mg/L；
3)中和、置换反应：多金属含砷污酸以8m3/h的速度进入中和槽，采用碳酸钙进行中和反应，反应终点pH值控制在3，反应时间4h，结束后进行液固分离，固体渣为石膏渣，外售；中和后液以8m3/h的速度进入置换槽，铁粉添加量为10kg/h均匀添加，搅拌速度500r/min，置换反应时间4h，反应结束后液固分离，固体为含铜60％的铜粉，置换后液含铜3mg/L，含锌2900mg/L，含砷1400mg/L，进行下一步处理；
4)置换后液沉砷：对置换后液输送至密闭搅拌槽，添加硫氢化钠、硫化钠、硫化氢的一种或者多种的混合物，搅拌速度40r/min，控制反应时间2h，反应终点控制pH值为4，反应结束后进行液固分离，固体渣为含砷40％的高砷矿渣，高砷矿渣直接外售或单独处理，沉砷后液含砷3mg/L，含锌2850mg/L，进行下一步处理；
5)沉砷后液中锌回收：对沉砷后液输送至密闭搅拌槽，添加硫氢化钠、硫化钠、硫化氢的一种或者多种的混合物，搅拌速度40r/min，控制反应时间2h，反应终点控制pH值为6，反应结束后进行液固分离，固体渣为含锌62％的高锌矿渣，高锌矿渣送锌冶炼生产系统，沉锌后液含砷1mg/L，含锌3mg/L，返回步骤1)循环利用于直接氰化尾渣浮选富集硫精矿系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高砷污酸处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)硫酸烧渣产出：向直接氰化提金尾渣中添加沉锌后液，经一次粗选、二次精选、两次扫选后得到浓度65％的硫精矿矿浆和尾矿矿浆，尾矿矿浆经压滤后用于制砖或水泥，硫精矿矿浆以10t/h的速率进入焙烧炉，焙烧炉内通入流化空气进行弱氧焙烧，焙烧温度为700℃，焙烧线性速度为0.7m/s，焙烧时间为20s，反应得到SO2气体和硫酸烧渣；
2)酸浸浸出铜锌：在高砷污酸中加入步骤1)所得硫酸烧渣进行反应，将反应物过滤得多金属高砷污酸及脱铜锌硫酸烧渣滤饼；
3)中和、置换反应：将步骤2)所得多金属含砷污酸以5m3/h的速度进入中和槽中，用碳酸钙中和至pH为2.5-3，反应时间4h，结束后进行液固分离，得石膏渣，中和后液以5m3/h的速度进入置换槽，同时在置换槽中均匀添加铁粉，添加量为8kg/h，搅拌速度为300r/min，置换反应时间2h，反应结束后液固分离，得铜粉和置换后液；
4)砷回收：将步骤3)所得置换后液输送至密闭搅拌槽，添加硫化物调节pH值为3.5-4，搅拌速度为20r/min，反应1h，反应结束后进行液固分离，得高砷矿渣和沉砷后液；
5)锌回收：将步骤4)所得沉砷后液输送至密闭搅拌槽，添加硫化物调节pH值为5.5-6，搅拌速度20r/min，反应1h，反应结束后进行液固分离，得高锌矿渣和沉锌后液，沉锌后液返回至步骤1)循环利用。
2.根据权利要求1所述的高砷污酸处理方法，其特征在于，步骤2)中，高砷污酸和硫酸烧渣的质量比为2:1，反应温度50℃，反应时间2h。
3.根据权利要求1所述的高砷污酸处理方法，其特征在于，步骤4)和5)中的硫化物独立地选自硫氢化钠、硫化钠、硫化氢中的一种或多种的混合。
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