CN220116378U - 一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备，包括脱吸塔，硫化反应槽进口与硫化氢制备和投加系统连接，出口依次与硫化浓密机、压滤机Ⅰ、硫化滤液槽连接，硫化滤液槽依次与一段中和槽、二段中和槽、三段中和槽、中和浓缩机、压滤机Ⅱ、无阀过滤器、回水池连接；硫化滤液槽与一段中和槽之间、二段中和槽与三段中和槽之间连接有石灰乳制备和投加系统，一段中和槽和三段中和槽进口与亚铁盐制备和投加系统连接。本实用新型提供的配套设备可以根据废水中砷含量的高低进行进入不同的处理环节进行处理，在设备和控制系统的有效结合下，保证废水中的砷含量下降率达到99.99％，砷含量降至0.1mg/L以下。
Description
技术领域
本实用新型属于重金属工业废水处理技术领域，具体涉及一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备。
背景技术
焙烧氧化法是一种传统的难处理金矿石氧化方法，工艺成熟，应用普遍。焙烧氧化法是通过沸腾焙烧使包裹金的硫化矿物分解为多孔的氧化物，产出有利于浸出金的疏松、多孔状焙砂，然后用稀硫酸浸出铜后再过滤洗涤一氰化浸出金。随着易选冶矿石的日渐枯竭，矿石中含砷含铜含炭愈加普遍。含砷矿物主要有砷黝铜矿(3Cu2S·As2S3)、硫砷铜矿(CuAsS4)、砷黄铁矿(FeAsS)和雌(雄)黄(As2S2)。矿石焙烧过程中，其中的砷绝大部分以As2O3形式进入烟气，通过除尘、净化、干燥、转化、吸收等工序制成硫酸；但烟气中的As2O3部分在净化水洗工序进入废水，形成高酸含砷废水。这种含砷废水中酸质量浓度较高(150～175g/L)，通常用于浸出焙烧渣。浸出液通过净化-萃取-电积工艺提取铜，而萃余液中的砷浓度较高，不能直接排放，必须经过处理。国家污水综合排放标准规定砷为I类污染物，其最高允许排放质量浓度为0.5mg/L。
目前，处理含砷废水的方法主要有石灰铁盐法、硫化法、离子交换法、电渗析法、微生物法、膜分离法等。石灰铁盐法是目前有色金属冶炼高砷污酸处置常用的方法之一，此法对设备的要求相对较低，一次性投入小，处理成本较低，存在的不足是废水达标情况不稳定，渣量大，资源化利用难度大，且含砷废水一般采用堆存法处置，二次污染风险较高。硫化法是去除废水中砷和多金属离子常用的方法，且生成的硫化物溶度积很小，但硫化法沉淀需在酸性条件下进行，药剂费用高，上清液中过剩的硫离子在外排前还需处理，且产生沉淀物颗粒细，含水率高，脱水困难，处理后废水中钠盐含量过高、氯化物难以去除，废水无法循环使用等问题。此外，黄金冶炼行业近几年来随着含砷金精矿金银铜回收工艺技术上的突破，金银浸出效果都有所提高，但投入含砷矿使得酸性废水中砷浓度较高，单纯采用石灰铁盐法已暴露出较大的缺陷，处理后的液体难以达到国家排放标准。因此亟需提供一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备。
本实用新型的具体技术方案是：
一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备，包括脱吸塔，所述脱吸塔与硫化反应槽连接，所述硫化反应槽进口与硫化氢制备和投加系统连接，出口依次与硫化浓密机、压滤机Ⅰ、硫化滤液槽连接，所述硫化滤液槽依次与一段中和槽、二段中和槽、三段中和槽、中和浓缩机、压滤机Ⅱ、无阀过滤器、回水池连接；所述硫化滤液槽与一段中和槽之间、二段中和槽与三段中和槽之间连接有石灰乳制备和投加系统，所述一段中和槽和三段中和槽进口与亚铁盐制备和投加系统连接；所述一段中和槽还与缓冲池连接，所述脱吸塔还与一段中和槽连接。
进一步，优选的是，所述脱吸塔与去净化工序回收池连接，实现产生的SO2等气体回收利用。
进一步，所述硫化浓密机和压滤机Ⅰ通过喷射器与硫化反应槽连接，实现残留硫化氢液体回收循环利用；所述硫化浓密机和压滤机Ⅰ通过喷射器依次与碱吸塔、去净化工序回收池连接，所述碱吸塔与石灰乳制备和投加系统连接，实现残余硫化氢气体回收利用；所述碱吸塔还与硫化滤液槽连接，实现硫化浆液回收利用。
进一步，优选的是，所述脱吸塔与硫化反应槽之间、硫化滤液槽与一段中和槽之间还连接有增压泵。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型提供的配套设备可以根据废水中砷含量的高低进行进入不同的处理环节进行处理，在设备和控制系统的有效结合下，保证废水中的砷含量下降率达到99.99％，砷含量降至0.1mg/L以下，很好地实现了含砷污酸无害化和资源化。
(2)该配套设备通过多个循环系统实现了硫化反应过程中残留的硫化氢液体、残余的硫化氢气体以及硫化浆液的回收再利用，解决了含砷废水硫离子过剩处理，硫化氢等有毒气体的回收循环利用等问题。
(3)该配套设备结合采用的工艺方法，需要配置的设备造价低廉，运行维护简单，设备运行稳定，工艺事故发生率小。
(4)该配套设备通过PID控制系统进行调控，大大提高了系统自动化程度，能够更好地监控工艺指标，确保运行的稳定性和安全性。
附图说明
图1是本实用新型的工艺流程示意图；
图中：1-脱吸塔，2-硫化反应槽，4-硫化浓密机，5-压滤机Ⅰ，6-硫化滤液槽，7-一段中和槽，8-二段中和槽，9-三段中和槽，10-中和浓密机，11-压滤机Ⅱ，12-无阀过滤器，13-回水池，14-喷射器，15-碱吸塔，16-去净化工序回收池，17-硫化氢制备和投加系统，18-石灰乳制备和投加系统，19-亚铁盐制备和投加系统，20-缓冲池。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种黄金冶炼含砷酸性废水处理及综合利用的工艺方法，包括如下步骤：
步骤1：将来自净化工序的含砷酸性废水通过脱吸塔1脱气处理，处理产生的SO2等气体回到净化工序回收处理；
步骤2：检测脱气处理后的废水砷含量，根据砷含量高低调控PID控制系统；
步骤3：当砷(As)含量高时，采用“硫化氢全密闭脱砷法+石灰-铁盐三段中和法”的全密闭气体循环工艺方法处理，通过调控PID控制系统使硫化氢制备和投加系统、石灰乳制备和投加系统、亚铁盐制备和投加系统工作，具体方法如下：
步骤3.1：将脱气后的含砷酸性废水泵入全密闭硫化反应槽2，让其与来自硫化氢制备和投加系统17的硫化氢气体反应，硫化氢制备和投加系统使用“硫磺+甲醇+废热锅炉蒸汽”工艺产生硫化氢气体进行脱砷，反应如下：
CH3OH+H2O＝CO2+3H2
H2+S＝H2S
2As3++3H2S＝As2S3↓+6H-
2Cu2++3H2S＝CuS↓+2H-
2Pb2++3H2S＝PbS↓+2H-
2(其他)2++3XH2S＝(其他)2SX↓+2XH-
为了增加反应强度，用加压泵将硫化反应槽2内的混合液加压，再经喷射器14充分混合反应回到硫化反应槽2内进行循环。此时在酸性条件下，砷以阳离子形式存在，砷(As)与硫化氢反应生成As2S3沉淀，其他重金属元素与硫化氢反应生成其他硫化物沉淀，废水的含砷量能够降至0.05mg/L以下；
步骤3.2：步骤3.1反应结束后，废水通过硫化浓密机脱4水处理后，经板框压滤机Ⅰ5压滤出硫化渣，硫化渣中的As2S3可外售处理；硫化滤液则打到硫化滤液槽6中，经泵加压后，与在缓冲池20中的其他废水一同依次进入一段中和槽7、二段中和槽8、三段中和槽9，和来自石灰乳制备和投加系统18的石灰与来自亚铁盐制备和投加系统19的亚铁盐反应，具体反应如下：
铁盐加入到水溶液中会产生[Fe(H2O)6]3+、[Fe2(OH)3]3+、[Fe3(OH)2]4+等络合物，这些物质会强烈吸附水中的胶体颗粒形成絮凝聚体，絮凝体通过吸附、架桥、交联等作用相互碰撞形成絮凝沉淀；一方面，水体中的AsO3 3-和AsO4 3-会与铁盐水解产生的Fe3+发生反应生成FeAsO3和FeAsO4等沉淀；另一方面，水体中的AsO3 3-和AsO43-被絮凝聚体所捕捉和卷后会在絮凝聚集体上沉积下来，从而进一步除去废水中的砷；
对于步骤3.1、步骤3.2中残留硫化氢液体通过喷射器14回到硫化反应槽2内循环使用，残余硫化氢气体进入碱吸塔15，塔内用石灰乳液喷淋吸收，吸收后的残余气体再回到净化工序池16，其他的硫化浆液(如生成少量的硫化钙CaS浆液)打入硫化滤液槽6反应。
步骤3.3：步骤3.2反应结束后，废水通过中和浓密机10脱水处理后，经板框压滤机Ⅱ11压滤出中和渣，中和渣可外售至水泥厂加工水泥用；中和滤液则通过无阀过滤器12过滤处理后进入回水池13循环使用。
步骤4：当砷(As)含量低时，采用“石灰-铁盐三段中和法”的循环工艺方法处理，通过调控PID控制系统使石灰乳制备和投加系统、亚铁盐制备和投加系统工作，具体方法如下：
步骤4.1：脱气后的含砷酸性废水经泵加压后，与在缓冲池20中的其他废水一同依次进入一段中和槽7、二段中和槽8、三段中和槽9，和来自石灰乳制备和投加系统18的石灰与来自亚铁盐制备和投加系统19的亚铁盐反应，具体反应如下：
As2O3+3H2O＝2H2O+2AsO2
H3AsO3+2FeCl3+H2O＝2FeCl2+H2AsO4+2HCl
H3AsO4+FeCl3＝FeAsO4+3HCl
此时废水中的砷是以AsO3-4和AsO3-3的形式存在，具有吸附于氢氧化物的性能，AsO3-4和AsO3-3会在Fe(OH)3的絮凝状沉淀物上吸附、产生共沉淀；另外，FeCl3在pH值为8的环境下参与反应，可使砷(As)含量降至0.1mg/L以下，且FeCl3的消耗量仅为0.6kg/m3。
步骤4.2：步骤4.1反应结束后，废水通过中和浓密机10脱水处理后，经板框压滤机Ⅱ11压滤出中和渣，中和渣可外售至水泥厂加工水泥用；中和滤液则通过无阀过滤器12过滤处理后进入回水池13循环使用。
实验例1.1
当砷(As)含量＞800mg/L时，设置为PID控制系统中砷(As)含量高，当含砷(As)高时，使用“硫化氢全密闭脱砷法+石灰-铁盐三段中和法”的全密闭气体循环工艺，随机定点取样，废水处理前后，检测情况如表1所示。
表1：含砷(As)高时废水处理前后对比数据
根据表1含砷(As)高时废水处理前后对比数据可看出：含砷废水处理经“硫化氢全密闭脱砷法+石灰-铁盐三段中和法”的全密闭气体循环工艺方法处理后，废水中的砷(As)含量下降率达到99.99％，砷(As)含量可降至0.1mg/L以下。
实验例1.2
当砷(As)含量＜800mg/L时，设置为PID控制系统中砷(As)含量低，当含砷(As)低时，使用“石灰-铁盐三段中和法”的循环工艺，随机定点取样，废水处理前后，检测情况如表2所示。
表2：含砷(As)低时废水处理前后对比数据
根据表2含砷(As)低时废水处理前后对比数据可看出：含砷废水处理经“石灰-铁盐三段中和法”的循环工艺方法处理后，废水中的砷(As)含量下降率达到99.99％，砷(As)含量可降至0.1mg/L以下。
实施例2：
本实用新型还提供了一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备，包括脱吸塔1，脱吸塔1与硫化反应槽2连接，硫化反应槽2进口与硫化氢制备和投加系统17连接，硫化反应槽2出口依次与硫化浓密机4、压滤机Ⅰ5、硫化滤液槽6连接，硫化滤液槽6依次与一段中和槽7、二段中和槽8、三段中和槽9、中和浓缩机10、压滤机Ⅱ11、无阀过滤器12、回水池13连接；硫化滤液槽6与一段中和槽7之间、二段中和槽8与三段中和槽9之间连接有石灰乳制备和投加系统18，一段中和槽7和三段中和槽9进口与亚铁盐制备和投加系统19连接；一段中和槽7还与缓冲池20连接，脱吸塔1还与一段中和槽7连接。脱吸塔1与去净化工序回收池16连接，实现产生的SO2等气体回收利用。
实施例2运行时，黄金冶炼含砷酸性废水和空气进入脱吸塔1，脱吸塔1对含砷酸性废水进行脱气处理，处理过程中产生的SO2等气体进入去净化工序回收池16回收利用；脱气后的含砷酸性废水则根据含砷量的高低进入下一步处理环节。
对于含砷量高的废水，泵入硫化反应槽2，硫化氢制备和投加系统17向硫化反应槽2投加硫化氢气体，使其与废水中的砷及其他重金属元素反应，反应结束后再将废水通过硫化浓密机4脱水处理后，经板框压滤机5压滤出硫化渣，硫化滤液则打到硫化滤液槽6中；硫化滤液经泵加压后，与在缓冲池20中的其他废水一同依次进入一段中和槽7、二段中和槽8、三段中和槽9，和来自石灰乳制备和投加系统18的石灰与来自亚铁盐制备和投加系统19的亚铁盐反应，反应结束后，废水通过中和浓密机10脱水处理后，经板框压滤机Ⅱ11压滤出中和渣，中和滤液则通过无阀过滤器12过滤处理后进入回水池13循环使用。
对于含砷量低的废水，经泵加压后，与在缓冲池20中的其他废水一同依次进入一段中和槽7、二段中和槽8、三段中和槽9，和来自石灰乳制备和投加系统18的石灰与来自亚铁盐制备和投加系统19的亚铁盐反应，反应结束后，废水通过中和浓密机10脱水处理后，经板框压滤机Ⅱ11压滤出中和渣，中和滤液则通过无阀过滤器12过滤处理后进入回水池13循环使用。
硫化浓密机和压滤机Ⅰ通过喷射器14与硫化反应槽2连接，实现了硫化浓密机4脱水处理、压滤机Ⅰ5压滤处理过程中残留的硫化氢液体回收循环利用；硫化浓密机4和压滤机Ⅰ5通过喷射器14依次与碱吸塔15、去净化工序回收池16连接，碱吸塔与石灰乳制备和投加系统连接，为碱吸塔石灰乳液，通过石灰乳液喷淋吸收硫化反应过程中残余的硫化氢气体，从而实现硫化反应过程中残余的硫化氢气体的回收利用；碱吸塔15还与硫化滤液槽6连接，实现硫化反应过程中的硫化浆液回收利用。
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备，包括脱吸塔，其特征在于，所述脱吸塔与硫化反应槽连接，所述硫化反应槽进口与硫化氢制备和投加系统连接，出口依次与硫化浓密机、压滤机Ⅰ、硫化滤液槽连接，所述硫化滤液槽依次与一段中和槽、二段中和槽、三段中和槽、中和浓缩机、压滤机Ⅱ、无阀过滤器、回水池连接；所述硫化滤液槽与一段中和槽之间、二段中和槽与三段中和槽之间连接有石灰乳制备和投加系统，所述一段中和槽和三段中和槽进口与亚铁盐制备和投加系统连接；所述一段中和槽还与缓冲池连接；所述脱吸塔还与一段中和槽连接。
2.根据权利要求1所述的一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备，其特征在于，所述脱吸塔与去净化工序回收池连接。
3.根据权利要求1所述的一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备，其特征在于，所述硫化浓密机和压滤机Ⅰ通过喷射器与硫化反应槽连接；所述硫化浓密机和压滤机Ⅰ通过喷射器依次与碱吸塔、去净化工序回收池连接，所述碱吸塔与石灰乳制备和投加系统连接；所述碱吸塔还与硫化滤液槽连接。
4.根据权利要求1所述的一种黄金冶金含砷酸性废水处理设备，其特征在于，所述脱吸塔与硫化反应槽之间、硫化滤液槽与一段中和槽之间还连接有增压泵。
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