CN111925017B - 一种利用锌渣处理高砷污酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用锌渣处理高砷污酸的方法，属于重金属污染治理技术领域。本发明将过氧化氢加入到高砷污酸中混合均匀得到混合液A，将锌渣粉加入到混合液A中，并调节体系pH值为1.5～4得到混合液B；在温度为90～95℃、搅拌条件下，将空气通入混合液B中反应12～24h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物干燥后堆存处理，滤液进行深度除砷处理。本发明利用锌渣去除污酸中的砷并生成稳定含砷化合物，减少砷在环境中的扩散和危害，避免二次污染。

Description

一种利用锌渣处理高砷污酸的方法
技术领域
本发明涉及一种利用锌渣处理高砷污酸的方法，属于重金属污染治理技术领域。
背景技术
污酸是在有色金属冶炼的制酸工艺流程中，经电收尘后的熔炉炉、转炉烟气，经过洗涤，产生酸性废水，污酸含有高浓度的砷还有其他重金属离子，属于危险废弃物，需经处理符合要求后才可以排放或储存。
锌渣是湿法炼锌过程中产出的渣，无论采用何种湿法炼锌工艺，冶炼渣产量均为锌产量的1.0～1.2倍，锌渣属于危险废物，锌湿法冶炼渣的无害化处理及综合化利用成为必然。
目前含砷污泥的湿法处理能耗低、污染低、效率高，但操作步骤繁琐；火法处理工艺简单，生产稳定效率高，但会产生二次污染，而固化方法中常采用硅酸盐水泥法，但是此法成本较高，不利于企业大规模使用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种利用锌渣处理高砷污酸的方法，本发明利用成本低廉且同为危险废弃物的锌渣有效替代硅酸盐水泥实现去除污酸中的砷以及生成稳定含砷化合物，减少砷在环境中的扩散和危害，避免二次污染。
一种利用锌渣处理高砷污酸的方法，具体步骤如下：
(1)将过氧化氢加入到高砷污酸中混合均匀得到混合液A；
(2)将锌渣粉加入到混合液A中，并调节体系pH值为1.5～4得到混合液B；
(3)在温度为90～95℃、搅拌条件下，将空气通入混合液B中反应12～24h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物干燥后堆存处理，滤液进行深度除砷处理。
所述步骤(1)过氧化氢与高砷污酸体积比为1.2～1.4:1，高砷污酸中砷浓度为4000.0～6000.0mg/L；过氧化氢为市售。
所述步骤(2)锌渣粉的粒径为200～300目，锌渣粉中铁与高砷污酸中砷的摩尔比为1～4:1。
所述步骤(2)pH值的调节剂为质量浓度为20～30％的稀硫酸。
所述步骤(3)空气的流速为1～2L/min。
所述步骤(3)滤液采用ICP法测定滤液中As和Fe的浓度，含砷固态物采用TCLP法配制的醋酸缓冲液进行浸出，再采用ICP法测定浸出液中的As和Fe的浓度，其中醋酸缓冲液的pH值为2.88±0.05，浸出温度为25～30℃，浸出方式为旋转摇床浸出，旋转速度为140～160r/min，浸出时间为18～20h。
锌渣处理高砷污酸的原理：锌渣主要有O、Fe、Ca等元素组成，主要成分为Fe2O3和钙硅氧化物，占锌渣总量的79％，还含有总量少于10％的MnO2、Al2O3、ZnO等；H2O2氧化污酸中As(Ⅲ)并氧化溶解锌渣中的亚铁，锌渣中的Fe和As(Ⅴ)结合形成稳定的晶型臭葱石沉淀，Ca和As生成砷酸钙辅助除砷，在pH＝2下形成臭葱石沉淀和砷酸钙沉淀除去砷，pH为3～4条件下形成铁水的络合物有效固定砷。
本发明的有益效果是：
本发明利用锌渣除去污酸中的高砷结合两步法沉砷工艺，包括在pH为2时形成臭葱石和砷酸钙沉淀除去大部分砷，然后在pH为3～4下形成铁水络合物，不仅减少了污酸处理过程中污泥的堆存量，达到了高除砷率；而且工艺操作简单、成本低，达到了“以废治废”的目的。
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：本实例锌渣成分如表1所示，污酸来自于西南地区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锌渣成分
Figure BDA0002636554200000021
表2污酸成分
Figure BDA0002636554200000022
一种利用锌渣处理高砷污酸的方法，具体步骤如下：
(1)将市售过氧化氢加入到高砷污酸中混合均匀得到混合液A；其中过氧化氢与高砷污酸体积比为1.2:1；
(2)将锌渣粉加入到混合液A中，并采用稀硫酸调节体系pH值为2得到混合液B；其中锌渣粉的粒径为200～300目，锌渣粉中铁与高砷污酸中砷的摩尔比为2:1，稀硫酸的质量浓度为20％；
(3)在温度为90℃、搅拌条件下，将空气通入混合液B中反应12h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物干燥后堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中空气的流速为1.0L/min，滤液采用ICP法测定滤液中As和Fe的浓度(见表3)，含砷固态物采用TCLP法配制的醋酸缓冲液进行浸出，再采用ICP法测定浸出液中的As和Fe的浓度(见表4)，醋酸缓冲液的pH值为2.88±0.05，浸出温度为25～30℃，浸出方式为旋转摇床浸出，旋转速度为140r/min，浸出时间为18h；
表3滤液含砷量
Figure BDA0002636554200000031
从表3可知，本实施例滤液中砷含量为140mg/L，砷的去除率为96.5％；
表4浸出液含砷量
Figure BDA0002636554200000032
从表4中可知，浸出液中As含量仅有0.814mg/L；锌渣主要有O、Fe、Ca等元素组成，主要成分为Fe2O3和钙硅氧化物，占锌渣总量的79％，还含有总量少于10％的MnO2、Al2O3、ZnO等；H2O2氧化污酸中As(Ⅲ)并氧化溶解锌渣中的亚铁，锌渣中的Fe和As(Ⅴ)结合形成稳定的晶型臭葱石沉淀，Ca和As生成砷酸钙辅助除砷，在pH＝2下形成臭葱石沉淀和砷酸钙沉淀除去砷，pH为3～4条件下形成铁水的络合物有效固定砷。
实施例2：本实例锌渣成分如表5所示，污酸来自于西南地区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锌渣成分
Figure BDA0002636554200000033
表6污酸成分
Figure BDA0002636554200000034
一种利用锌渣处理高砷污酸的方法，具体步骤如下：
(1)将市售过氧化氢加入到高砷污酸中混合均匀得到混合液A；其中过氧化氢与高砷污酸体积比为1.3:1；
(2)将锌渣粉加入到混合液A中，并采用稀硫酸调节体系pH值为3得到混合液B；其中锌渣粉的粒径为200～300目，锌渣粉中铁与高砷污酸中砷的摩尔比为2:1，稀硫酸的质量浓度为25％；
(3)在温度为93℃、搅拌条件下，将空气通入混合液B中反应18h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物干燥后堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中空气的流速为1.5L/min，滤液采用ICP法测定滤液中As和Fe的浓度(见表7)，含砷固态物采用TCLP法配制的醋酸缓冲液进行浸出，再采用ICP法测定浸出液中的As和Fe的浓度(见表8)，醋酸缓冲液的pH值为2.88±0.05，浸出温度为25～30℃，浸出方式为旋转摇床浸出，旋转速度为150r/min，浸出时间为19h；
表7滤液含砷量
Figure BDA0002636554200000041
从表7可知，本实施例滤液中砷含量为145.1mg/L，砷的去除率为97.1％；
表8浸出液含砷量
Figure BDA0002636554200000042
从表8中可知，浸出液中As含量仅有0.632mg/L。
实施例3：本实例锌渣成分如表9所示，污酸来自于西南地区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锌渣成分
Figure BDA0002636554200000043
表10污酸成分
Figure BDA0002636554200000044
一种利用锌渣处理高砷污酸的方法，具体步骤如下：
(1)将市售过氧化氢加入到高砷污酸中混合均匀得到混合液A；其中过氧化氢与高砷污酸体积比为1.4:1；
(2)将锌渣粉加入到混合液A中，并采用稀硫酸调节体系pH值为4得到混合液B；其中锌渣粉的粒径为200～300目，锌渣粉中铁与高砷污酸中砷的摩尔比为4:1，稀硫酸的质量浓度为30％；
(3)在温度为95℃、搅拌条件下，将空气通入混合液B中反应24h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物干燥后堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中空气的流速为2.0L/min，滤液采用ICP法测定滤液中As和Fe的浓度(见表11)，含砷固态物采用TCLP法配制的醋酸缓冲液进行浸出，再采用ICP法测定浸出液中的As和Fe的浓度(见表12)，醋酸缓冲液的pH值为2.88±0.05，浸出温度为25～30℃，浸出方式为旋转摇床浸出，旋转速度为160r/min，浸出时间为20h；
表11滤液含砷量
Figure BDA0002636554200000051
从表11可知，本实施例滤液中砷含量为145.1mg/L，砷的去除率为97.1％；
表12浸出液含砷量
Figure BDA0002636554200000052
从表12中可知，浸出液中As含量仅有0.483mg/L。

Claims (4)

1.一种利用锌渣处理高砷污酸的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将过氧化氢加入到高砷污酸中混合均匀得到混合液A；过氧化氢与高砷污酸体积比为1.2~1.4:1，高砷污酸中砷浓度为4000.0~6000.0 mg/L；
（2）将锌渣粉加入到混合液A中，并调节体系pH值为1.5~4得到混合液B；
（3）在温度为 90~95℃、搅拌条件下，将空气通入混合液B中反应12~24 h，固液分离得到含砷固态物和滤液，含砷固态物干燥后堆存处理，滤液进行深度除砷处理；其中锌渣除去污酸中的高砷时，pH为2时形成臭葱石和砷酸钙沉淀除砷，在pH为3~4下形成铁水络合物固砷。
2.根据权利要求1所述利用锌渣处理高砷污酸的方法，其特征在于：步骤（2）锌渣粉的粒径为200~300目，锌渣粉中铁与高砷污酸中砷的摩尔比为1~4:1。
3.根据权利要求1所述利用锌渣处理高砷污酸的方法，其特征在于：步骤（2）pH值的调节剂为稀硫酸。
4.根据权利要求1所述利用锌渣处理高砷污酸的方法，其特征在于：步骤（3）空气的流速为 1~2L/min。
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