铜冶炼烟气制酸酸性废水处理新工艺研究--优秀毕业论文 参考文献 可复制黏贴.pdf

环境保护 硫酸工业 2 0 1 3 6 4 7 5 0 s u l p h u r i ca c i dl n d 瑚t r y 铜冶炼烟气制酸酸性废水处理新工艺研究 杨向辉 那日苏 魏利强 孙秀春 孟昭忠 赤峰云铜有色金属有限公司 内蒙古赤峰0 2 4 4 2 2 摘要 介绍了处理铜冶炼烟气制酸酸性废水生产白砷和氯化钙的新工艺研究 试验确定了除酸时中和液 最佳p h 值为4 0 除砷时最佳p h 值为9 0 回收砷时钙砷物质的量比最佳值为2 0 该工艺流程简单 处理成本 低 产渣量少 可以回收有价金属 工艺过程中产出的白砷和氯化钙分别符合工业白砷三级品和工业氯化钙v 型 指标 处理后的废水各项指标均符合国家排放标准 关键词 铜冶炼烟气硫酸生产废水处理白砷氯化钙工艺 中图分类号 t q l l l 1 6 x 7 8 1 文献标识码 b文章编号 1 0 0 2 1 5 0 7 2 0 1 3 0 6 0 0 4 7 0 4 目前 铜冶炼烟气制酸净化工序一般采用稀 酸洗绝热蒸发工艺 产生大量含砷及其他重金属 的酸性废水 其处理方法主要有石灰一铁盐法 硫 化法 石灰一铁盐法是以石灰和铁盐作为酸性废 水中和剂和重金属去除剂 属于抛弃处理法 生 产中产出的含砷废渣量大 需要建设专用渣场 每 年消耗大量渣场维护费用h j 硫化法是以硫化 钠作为脱砷剂和重金属去除剂 其有价元素可部 分回收 硫化法虽然产渣量小 砷及有价金属含 量高 便于回收利用 但缺点是运行成本高 且产 生的硫化氢气体有毒需要处理 硫化砷渣出 售也有一定困难心 3 通常是将硫化砷渣中的砷 以三氧化二砷形式提取出来加以利用 但砷的提 取过程复杂 流程长 操作条件严格 成本高 还会 产生二次污染 现研究开发一种新的铜冶炼烟气 制酸酸性废水处理工艺 白砷一氯化钙工艺 该工艺产渣量小 运行成本低 无二次污染 能够 对有价元素进行充分回收 变废为宝 收稿日期 2 0 1 3 0 9 0 1 著者简介 杨向辉 男 赤峰云铜有色金属有限公司 工程师 主要从事化工分析及工艺技术管理 电话 1 5 0 4 7 6 511 6 8 e m a i l y a n g x i a n g h u i 1 6 3 c o m 合 攻克减排治理的关键技术 为实施技改提供可 技术综述 j 硫酸工业 2 0 0 7 2 8 1 2 靠的技术支撑 口1 釜韫 嚣暑紫工业人世十年嬗变 l 硫酸工 参考文献 3 齐焉 2 0 1 2 年我国硫酸磷肥行业生产形势分析 1 蒋少军 俞守业 梅建辉 我国硫酸工业废水处理 j 硫酸工业 2 0 1 3 2 1 4 d i s c u s s i o no nc o m p i l i n go ft h en e wn a t i o n a ls t a n d a r do f d e s i g ns p e c i f i c a t i o nf o r t r e a t m e n to fw a s t e w a t e rf r o ms u l p h u r i ca c i da n dp h o s p h a t ef e r t i l i z e ri n d u s t r i e s j i a n gs h a o j u n y us h o u y e j i ax i u q i n z h a n gj u n l i uc a i z h e n s i n o p e cn a n j i n ge n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o ni n c n a n j i n g j i a n g s u 2 111 0 0 c h i n a a b s t r a c t s c o p eo fa p p l i c a t i o n f r a m e w o r k s r e v i s e dc o n t e n t sa n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h en e wn a t i o n a ls t a n d a r do f d e s i g ns p e c i f i c a t i o nf o rt r e a t m e n to fw a s t e w a t e rf r o ms u l p h u r i ca c i da n dp h o s p h a t ef e r t i l i z e ri n d u s t r i e s a r e i n t r o d u c e d t h et r e a t m e n tt e c h n o l o g i e so fw a s t ew a t e rf r o ms u l p h u r i ca c i da n dp h o s p h a t ef e r t i l i z e ri n d u s t r i e si n c h i n aa r es u m m a r i z e da n df u t u r ed e v e l o p m e n ti sp r e d i c t e d t h ec o r r e s p o n d i n gr e c o m m e n d a t i o n so nm e a s u r e sf o r e n t e r p r i s e st ot a k ed u r i n gi m p l e m e n t i n gt h en e wn a t i o n a ls t a n d a r da r ep u tf o r t h k e yw o r d s s u l p h u r i ca c i d p h o s p h a t ef e r t i l i z e r p r o d u c t i o ns e w a g e w a s t e w a t e rt r e a t m e n t d e s i g ns p e c i f i c a t i o n 万方数据 4 8 硫酸工业 2 0 1 3 年第6 期 1工艺原理 白砷一氯化钙工艺流程见图1 酸性废水 图1 白砷一氯化钙工艺流程 净化工序酸性废水首先经石灰乳中和除酸生 成二水石膏 再用石灰乳中和一次中和液去除氟 和重金属杂质 净化渣用于提取有价金属 净化 液再用石灰乳脱砷产出钙砷渣用以回收白砷 砷 回收后滤液再经过聚合硫酸铁处理 清液回用或 达标外排 铁砷渣运至渣场填埋 钙砷渣经盐酸 溶解产出白砷和氯化钙溶液 氯化钙溶液经除砷 蒸发浓缩制备氯化钙成品 主要反应式如下 除酸 h 2 s 0 4 c a o h 2 c a s 0 4j 2 h 2 0 净化 m e n o h 一 m e o h j 2 f 一 c a c a f 2l 砷回收 2 h 3 a s 0 3 3 c a o h 2 一 c a 3 a s 0 3 2l 6h 2 0 白砷提取 c a 3 a s 0 3 2 6 h c l 3 c a c l 2 a s 2 0 3j r 3 h 2 0 除砷 f e 3 a s 0 4 3 f e a s o l 2 试验过程 试验所用石灰乳 聚合硫酸铁 盐酸均为工业 品 废水取自3 5 0k t a 铜冶炼烟气制酸装置净化 工序所产含砷酸性废水 酸性废水成分见表1 表1 酸性废水成分m g l 2 1 除酸 一次中和液的p h 值对石膏品位的影响较 大 p h 值过高不仅渣量大 还会将砷脱除下来 造 成砷的流失 p h 值过低会提高下一步的产渣率 影响有价金属的富集回收 不同p h 值对石膏品 位及砷含量的影响见表2 表2p h 值与石膏品位及砷含量的关系 从表2 中可以看出 中和液p h 值为4 0 时 脱酸渣中w c a s o 2 h o 为8 0 3 4 w a s 为0 2 0 再经一次水洗 w a s 可降至0 0 5 以下 完全能满足石膏销售的需要 酸性废水酸浓对石膏含量也有很大影响 试 验研究了酸浓与石膏成分的关系 见表3 表3 酸性废水酸浓与石膏成分的关系 从表3 可以看出 酸浓越高 所产石膏品位越 高 净化系统稀酸的w h s o 都在1 5 以上 所以除酸过程中p h 值应控制在4 0 左右 此时 石膏渣中们 c a s o 2 h o 在8 0 以上 石膏 再经一次水洗后 w a s 可降至0 0 5 以下 可 满足商品石膏的质量要求 2 2 一次中和液的净化 一次中和液中存在锌 铜有价金属及铁 镉 氟等杂质 这些离子会影响三氧化二砷的质量 必 万方数据 杨向辉等 铜冶炼烟气制酸酸性废水处理新工艺研究 4 9 须净化脱除 试验以石灰乳作为沉淀剂 调节溶 液p h 值 搅拌时间为1 5m i n 反应完毕后抽滤 对滤液中残余金属离子进行分析 p h 值对砷 氟 及各种金属离子的去除率见表4 表4p h 值对砷 氟各种金属离子去除率的影响 由表4 可见 p h 值大于9 0 以后砷的去除率 迅速增加 且其他离子的去除率也在9 2 以上 为避免砷的流失及便于有价金属的回收 确定p h 值为9 0 脱除锌 铜 铁 镉 氟后的净化液进入 砷的回收工序 净化渣可经多次富集后回收有价 金属 2 3 砷的回收 净化液中砷的回收率与石灰乳的加人量有 关 理论上咒 c a o h n a s 物质的量比 为 1 5 时效果最佳 加入不同量石灰乳中和净化 液 搅拌反应1 5m i n 抽滤 固相为钙砷渣 进入 白砷提取工序 液相为砷回收后液 需进一步处 理才能达标排放 试验数据见表5 从表5 可见 当n c a o h n a s 为2 0 时 砷回收率达到了9 9 7 液相中p a s 只有 1 3m l n c a o h n a s 为2 2 时 砷回收 率没有明显提高 因此 综合考虑砷回收率及成 本因素 确定 c a o h n a s 为2 0 为宜 表5 钙砷物质的量比对砷回收率的影响 2 4 砷回收后液相的处理 砷回收后液相中残余p a s 为1 3m g l 以 石灰一铁盐法处理即可完全达标排放 控制铁砷 质量比为5 0 固液分离处理 固相铁砷渣非常稳 定 运至渣场填埋 处理后水中砷 锌 铁 铜 氟 均低于国家排放标准限值 经p f s 处理后水质 分析见表6 表6p f s 处理后水质与国家标准对比m g l 2 5 白砷的提取 取2 3 步骤所得固相钙砷渣以适量工业盐酸 溶解 即可产出白砷 经抽滤 分离 洗涤后 烘干 称重 试验产出白砷指标与g b2 6 2 7 1 2 0 11 工 业白砷 的对比见表7 表7 试验产出白砷指标与工业白砷标准对比 试验用5lw a s 为4 5 6 l 的酸性污水 可提取出w a s o 为9 6 2 的白砷2 2 8g 砷 回收率为7 2 9 产品符合g b2 6 2 7 1 2 0 1 1 中 规定的a s o 3 级标准 2 6 氯化钙的回收 2 5 步骤所得滤液中p c a c l 高达2 0 0g l 万方数据 5 0 硫酸工业2 0 1 3 年第6 期 必须进行回收 滤液中p a s 1 4 5g l 也需进 行脱砷处理 脱砷剂选用石灰乳 加入量以 n c a o h n a s 为2 0 为宜 搅拌至反应结 束 抽滤 固相浆化后返回脱酸工序用以中和污 酸 滤液p a s 为1 5m g l 用盐酸中和滤液至 p h 值为8 0 先加热到1 6 0 后再冷却 即会产 出纯白色的二水氯化钙 氯化钙的回收率 为9 1 2 本试验产出二水氯化钙的指标与h g t 2 3 2 7 2 0 0 4 工业氯化钙 中固体氯化钙标准的 对比见表8 表8 试验产出氯化钙的指标与工业氯化钙 固体 标准对比 w 由表8 可见 本试验所产出的二水氯化钙符 合h g t2 3 2 7 2 0 0 4 工业氯化钙 标准v 型 指标 3 结论 采取白砷一氯化钙法处理铜冶炼烟气制酸酸 性污水新工艺具有以下优点 1 工艺流程简单 提取白砷的过程不存在 价态转换 工艺过程中砷的价态均为三价 反应 时间短且在常温常压下进行 工艺条件控制简单 2 出渣量少 整个处理过程只在净化除杂 时产出净化渣 在铁盐除砷时产出铁砷渣 净化 渣可以经多次富集后提取有价金属 而铁砷渣是 石灰铁盐法出渣量的5 1 0 因此可以节约 大量的渣场维护费用 3 处理成本低 使用廉价的石灰和工业盐 酸 可以回收有价金属作为副产品销售 综合成本 低 石膏可用作水泥的缓凝剂 或制备半水石膏 氯化钙用途广泛 可销售 本工艺可将石灰一铁 盐法所产出的含砷废渣浆化后用于中和污酸产出 石膏和白砷 从而进一步减少渣场的存渣量 并且 可进一步降低成本 综上所述 铜冶炼烟气制酸酸性废水处理新 工艺兼有石灰一铁盐法及硫化法的优点 工艺简 单 处理成本低 产渣量少 可以回收有价金属 为 酸性废水尤其是高砷酸性废水处理开辟了一个新 的途径 参考文献 1 曹龙文 黄伟 李波 大冶污酸处理装置的设计和 运行 j 硫酸工业 2 0 0 7 2 4 7 4 9 2 甘宪福 李芬霞 王家蓉 冶炼烟气制酸酸性水两 级处理工艺研究与实践 j 硫酸工业 2 0 1 1 3 3 2 3 5 3 林德生 污酸处理工艺及配套设备的开发与应用 j 硫酸工 i k 2 0 1 2 1 4 9 5 0 s t u d yo nn e wp r o c e s sf o rt r e a t m e n to fa c i d i cw a s t e w a t e rf r o m c o p p e rs m e l t e ra c i dp l a n t y a n gx i a n g h u i n ar i s u w e il i q i a n g s u nx i u c h u n m e n gz h a o z h o n g c h i f e n gy u n t o n gn o n f e r r o u sm e t a lc o l d c h i f e n g i n n e rm o n g o l i a 0 2 4 4 2 2 c h i n a a b s t r a c t an e wp r o c e s sf o rt r e a t m e n to fa c i d i cw a s t e w a t e rf r o mc o p p e rs m e l t e ra c i dp l a n tf o rp r o d u c i n gw h i t e a r s e n i ca n dc a l c i u mc h l o r i d ei si n t r o d u c e d t h et e s ts h o w e dt h a tt h ep ho p t i m u mv a l u eo fn e u t r a l i z a t i o ns o l u t i o n w a s4 0i nr e m o v a lo fa c i da n d9 0 i nr e m o v a lo fa r s e n i ca n dt h eo p t i m u mm o l a rr a t i oo fc a l c i u mt oa r s e n i cw a s 2 0i nr e c o v e r yo fa r s e n i e i th a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs i m p l ep r o c e s s l o wp r o c e s s i n gc o s t l e s ss l a ga m o u n t a n dr e c o v e r i n gv a l u a b l em e t a l s w h i t ea r s e n i ca n dc a l c i u mc h l o r i