CN111003776A - 一种铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于重金属污染治理技术领域，公开了一种铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，首先将铁锰矿粒度范围控制在0.065mm及以下；然后将铁锰矿加入污酸中，在常压下搅拌并空气氧化，使污酸与铁锰矿进行脱砷反应，得到固液混合物A，固液混合物A分离得到滤液A和含砷固态物A；最后，将含砷固态物A进行球磨磁选，得到含砷渣B和新鲜的铁锰矿C；再将新鲜的铁锰矿C加入到滤液A中进行吸附共沉淀反应，反应后固液分离，分离后的液体B达到工业排放标准。本发明操作流程简单，处理成本低，除砷效果显著，具有明显的经济效益和环境效益；利用铁锰矿作为除砷剂，价格廉价、易获得、来源广泛。
Description
技术领域
本发明属于重金属污染治理技术领域，尤其涉及一种铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法。
背景技术
目前，最接近的现有技术：在有色金属火法冶炼过程中，一部分砷元素以烟尘形式进入至二氧化硫烟气中并通过重力收尘或静电除尘形式被脱除，另外一部分含砷烟尘存在于二氧化硫烟气中，在烟气制酸前需对其洗涤和净化，使得烟气中的砷、镉、锌、铅、铜、氟等有害污染物进入洗涤废液中，形成了大量含砷污酸。污酸具有酸性强、砷含量高、杂质元素多等特点，需进行深度处理、达标排放。
目前，污酸的普遍处理方式有石灰-铁盐法和硫化沉淀法，石灰-铁盐法其渣量大、砷含量低，砷化物的活性很高，不能保证其砷的浸出毒性达标；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。
综上所述，现有技术存在的问题是：(1)石灰-铁盐法对含砷废水的处理中，渣量大、砷含量低，砷化物的活性很高，不能保证其砷的浸出毒性达标。
(2)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。
(3)产生的含砷固废毒性迁移能力强，容易造成二次污染。
(4)产生的含砷固废需要二次处理，处理成本高。
解决上述技术问题的难度：(1)石灰铁盐法处置污酸后的砷酸钙渣毒性浸出能力强；砷酸钙渣量大。
(2)硫化法处置污酸后的流化渣处理成本昂贵，中和阶段中和剂用量大，整体渣量较大。
解决上述技术问题的意义：传统方法渣量难于减少，渣的毒性浸出难。
(1)采用采用铁锰矿作为除砷剂，成本低，工艺流程简单。
(2)铁锰矿处理后的含砷固废砷浸出浓度小于5mg/L，属于一般固体废物。
(3)铁锰矿处置污酸后的含砷固废渣量小，易于处置。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法。
本发明是这样实现的，一种铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法具体包括以下步骤：
(1)铁锰矿粒度范围控制在0.065mm及以下；
(2)将铁锰矿加入污酸中，在常压下搅拌并空气氧化，使污酸与铁锰矿进行脱砷反应，得到固液混合物A，固液混合物A分离得到滤液A和含砷固态物A；
(3)将含砷固态物A进行球磨磁选，得到含砷渣B和新鲜的铁锰矿C；
(4)将新鲜的铁锰矿C加入到滤液A中进行吸附共沉淀反应，反应后固液分离，分离后的液体B达到工业排放标准。
进一步，步骤(1)中铁锰矿中铁的含砷量≥37％，锰的含量≥19％。
进一步，步骤(2)中污酸的含砷量为5000～8000mg/L。
进一步，步骤(2)中将铁锰矿与污酸按N(Fe+Mn)/NAs摩尔比3.2～4.4：1进行混合。
进一步，步骤(2)中铁锰矿与污酸在室温下混合搅拌12～18h，搅拌速度为180～210r/min，空气流量为100～120m3/h。
进一步，步骤(3)中球磨机转速为700～910r/min，研磨时间为4～7min，磁选强度为240～280mT。
进一步，步骤(4)中将新鲜的铁锰矿C与污酸A按液固比(mL/g)8～10:1进行混合。
进一步，步骤(4)中将新鲜的铁锰矿C与污酸A在室温下混合搅拌3～4h，搅拌速度为180～210r/min，空气流量为100～120m3/h。
本发明另一目的在于提供一种实施所述铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水装置。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：(1)本发明操作流程简单，处理成本低，除砷效果显著，具有明显的经济效益和环境效益；
(2)利用铁锰矿作为除砷剂，价格廉价、易获得、来源广泛。本发明方法与传统除砷工艺对比，如下表：
附图说明
图1是本发明实施例提供的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法流程图。
图2是本发明实施例提供的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的装置图。
图中：11-反应装置，12-观察窗，13-空气进入口，14-铁锰矿进料口，15-搅拌装置，16-污酸进入口，17-第一取料口，18-含砷浆液出口，2-固液混合物A，3-板框式过滤机，4-砷固态物A，51-磁选机，52-含砷渣B，6-新鲜的铁锰矿C，7-滤液A，81-深度除砷装置，82-观察窗，83-空气进入口，84-新鲜的铁锰矿C进料口，85-搅拌装置，86-滤液A进入口，87-第二取料口，88-固液混合物出口。
图3是本发明实施例提供的除砷后溶液(右图)和含砷渣B(左图)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术中，石灰-铁盐法对含砷废水的处理中，渣量大、砷含量低，砷化物的活性很高，不能保证其砷的浸出毒性达标。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。
为解决上述问题，下面结合具体附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例提供的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法包括：
S101：铁锰矿粒度范围控制在0.065mm及以下。
S102：将铁锰矿加入污酸中，在常压下搅拌并空气氧化，使污酸与铁锰矿进行脱砷反应，得到固液混合物A，固液混合物A分离得到滤液A和含砷固态物A。
S103：将含砷固态物A进行球磨磁选，得到含砷渣B和新鲜的铁锰矿C。
S104：将新鲜的铁锰矿C加入到滤液A中进行吸附共沉淀反应，反应后固液分离，分离后的液体B达到工业排放标准。
在本发明实施中，步骤S101中铁锰矿中铁的含砷量≥37％，锰的含量≥19％。
在本发明实施中，步骤S102中污酸的含砷量为5000～8000mg/L。
在本发明实施中，步骤S102中将铁锰矿与污酸按N(Fe+Mn)/NAs摩尔比3.2～4.4：1进行混合。
在本发明实施中，步骤S102中铁锰矿与污酸在室温下混合搅拌12～18h，搅拌速度为180～210r/min，空气流量为100～120m3/h。
在本发明实施中，步骤S103中球磨机转速为700～910r/min，研磨时间为4～7min，磁选强度为240～280mT。
在本发明实施中，步骤S104中将新鲜的铁锰矿C与污酸A按液固比(mL/g)8～10:1进行混合。
在本发明实施中，步骤S104中将新鲜的铁锰矿C与污酸A在室温下混合搅拌3～4h，搅拌速度为180～210r/min，空气流量为100～120m3/h。
如图2是本发明实施例提供的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的装置图，包括：反应装置11，观察窗12，空气进入口13，铁锰矿进料口14，搅拌装置15，污酸进入口16，第一取料口17，含砷浆液出口18，固液混合物A 2，板框式过滤机3，砷固态物A 4，磁选机51，含砷渣B52，新鲜的铁锰矿C 6，滤液A 7，深度除砷装置81，观察窗82，空气进入口83，新鲜的铁锰矿C进料口84，搅拌装置85，滤液A进入口86，第二第二取料口87，固液混合物出口88。
下面结合实施例对本发明的技术方案进一步进行描述。
实施例1：
(1)将铁锰矿(组成成分如表1所示)粒度控制为0.065mm，其中铁锰矿中铁的含砷量为37％，锰的含量为19％。
(2)再将铁锰矿与污酸按N(Fe+Mn)/NAs摩尔比4.4：1进行混合，在室温下
混合搅拌12h，搅拌速度为180r/min，空气流量为100m3/h，使污酸与铁锰矿进行脱砷反应，得到固液混合物A，固液混合物A分离得到滤液A(主要成分如表3)和含砷固态物A；其中污酸取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，污酸的含砷量为5000mg/L。
(3)再将含砷固态物A行球磨磁选，得到含砷渣B和新鲜的铁锰矿C；其中球磨机转速为700r/min，研磨时间为4min，磁选强度为240mT。
(4)最后将新鲜的铁锰矿C与污酸A按液固比(mL/g)8:1进行混合，在室
温下混合搅拌3h进行吸附共沉淀反应，搅拌速度为180r/min，空气流量为100m3/h，反应后固液分离，分离后的液体B(成分如表4)达到工业排放标准。
表1铁锰矿组成成分(Wt％)
表2污酸各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 5000.0 | 11.2 | 8.2 | 11.5 | 25.6 | 9.3 | 5.1 | 0.4 |
表3滤液A各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 20.0 | 9.2 | 5.3 | 13.4 | 15.9 | 4.3 | 4.3 | 0.2 |
表4滤液B各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 0.2 | 2.4 | 0.2 | 15.6 | 0.98 | 0.43 | 0.32 | 0.12 |
实施例2：
(1)将铁锰矿(组成成分如表5所示)粒度范围为0.055mm，其中铁锰矿中铁的含砷量为38％，锰的含量为27％。
(2)再将铁锰矿与污酸按N(Fe+Mn)/NAs摩尔比4：1进行混合，在室温下混合搅拌16h，搅拌速度为200r/min，空气流量为110m3/h，使污酸与铁锰矿进行脱砷反应，得到固液混合物A，固液混合物A分离得到滤液A(主要成分如表7)和含砷固态物A；其中污酸取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，污酸的含砷量为6500mg/L。
(3)再将含砷固态物A行球磨磁选，得到含砷渣B和新鲜的铁锰矿C；其中球磨机转速为900r/min，研磨时间为6min，磁选强度为260mT。
(4)最后将新鲜的铁锰矿C与污酸A按液固比(mL/g)9:1进行混合，在室温下混合搅拌3.5h进行吸附共沉淀反应，搅拌速度为190r/min，空气流量为110m3/h，反应后固液分离，分离后的液体B(成分如表8)达到工业排放标准。
表5铁锰矿组成成分(Wt％)
| 元素 | Fe | Mn | S | Ca | Al | 其他 |
| 含量(mg/L) | 38 | 27 | 1.34 | 0.57 | 2.1 | 30.99 |
表6污酸各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 6500.0 | 14.2 | 9.56 | 15.2 | 20.1 | 7.5 | 4.67 | 0.3 |
表7滤液A各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 34.0 | 9.1 | 5.4 | 12.4 | 18.4 | 5.3 | 2.3 | 0.21 |
表8滤液B各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 3.2 | 7.45 | 3.2 | 12.2 | 16.87 | 4.1 | 2.1 | 0.1 |
实施例3：
(1)将铁锰矿(组成成分如表9所示)粒度范围为0.045mm，其中铁锰矿中铁的含砷量39％，锰的含量为29％。
(2)再将铁锰矿与污酸按N(Fe+Mn)/NAs摩尔比3.2：1进行混合，在室温下混合搅拌18h，搅拌速度为210r/min，空气流量为120m3/h，使污酸与铁锰矿进行脱砷反应，得到固液混合物A，固液混合物A分离得到滤液A(主要成分如表11)和含砷固态物A；其中污酸取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10，污酸的含砷量为8000mg/L。
(3)再将含砷固态物A行球磨磁选，得到含砷渣B和新鲜的铁锰矿C；其中球磨机转速为910r/min，研磨时间为7min，磁选强度为280mT。
(4)最后将新鲜的铁锰矿C与污酸A按液固比(mL/g)10:1进行混合，在室温下混合搅拌4h进行吸附共沉淀反应，搅拌速度为210r/min，空气流量为120m3/h，反应后固液分离，分离后的液体B(成分如表12)达到工业排放标准。
表9铁锰矿组成成分(Wt％)
| 元素 | Fe | Mn | S | Ca | Al | 其他 |
| 含量(mg/L) | 39 | 29 | 0.57 | 1.23 | 3.43 | 26.77 |
表10污酸各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 8000.0 | 12.2 | 9.4 | 17.45 | 15.6 | 10.3 | 5.1 | 0.42 |
表11滤液A各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 32.4 | 8.9 | 7.3 | 17.4 | 11.9 | 8.7 | 4.5 | 0.3 |
表12滤液B各成分浓度
| 元素 | As | Zn | Sb | Fe | Cu | Mg | Pb | Cr |
| 含量(mg/L) | 1.78 | 3.2 | 0.46 | 13.5 | 9.98 | 3.4 | 1.43 | 0.12 |
下面结合具体实验对本发明作进一步描述。
图3是本发明实施例提供的除砷后溶液(右图)和含砷渣B(左图)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，其特征在于，所述铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法具体包括以下步骤：
(1)将铁锰矿粒度处理为小于0.065mm；
(2)将铁锰矿加入污酸中，在常压下搅拌并空气氧化，使污酸与铁锰矿进行脱砷反应，得到固液混合物A，固液混合物A分离得到滤液A和含砷固态物A；
(3)将含砷固态物A进行球磨磁选，得到含砷渣B和新鲜的铁锰矿C；
(4)将新鲜的铁锰矿C加入到滤液A中进行吸附共沉淀反应，反应后固液分离，分离后的液体B达到工业排放标准。
2.如权利要求1所述的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，其特征在于，步骤(1)中铁锰矿中铁的含砷量≥37％，锰的含量≥19％。
3.如权利要求1所述的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，其特征在于，步骤(2)中污酸的含砷量为5000～8000mg/L。
4.如权利要求1所述的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，其特征在于，步骤(2)中将铁锰矿与污酸按N(Fe+Mn)/NAs摩尔比3.2～4.4：1进行混合。
5.如权利要求1所述的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，其特征在于，步骤(2)中铁锰矿与污酸在室温下混合搅拌12～18h，搅拌速度为180～210r/min，空气流量为100～120m3/h。
6.如权利要求1所述的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，其特征在于，步骤(3)中球磨机转速为700～910r/min，研磨时间为4～7min，磁选强度为240～280mT。
7.如权利要求1所述的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，其特征在于，步骤(4)中将新鲜的铁锰矿C与污酸A按液固比(mL/g)8～10:1进行混合。
8.如权利要求1所述的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法，其特征在于，步骤(4)中将新鲜的铁锰矿C与污酸A在室温下混合搅拌3～4h，搅拌速度为180～210r/min，空气流量为100～120m3/h。
9.一种实施权利要求1所述铁锰矿处置有色冶炼含砷废水的方法的铁锰矿处置有色冶炼含砷废水装置。
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