高效硫化反应装置在铜冶炼厂污酸处理工艺中的应用

高效硫化反应装置在铜冶炼厂污酸处理工艺中的应用程耀先【摘要】在铜冶炼厂酸性污水处理过程中,通过高效硫化反应装置代替传统的硫化塔,硫化反应后的污水中含铜、砷等重金属离子大大降低,使得污水达标排放有保障,同时安全可靠、经济效益显著.【期刊名称】《有色设备》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】4页(P45-48)【关键词】酸性污水;高效;硫化【作者】程耀先【作者单位】兰州山水环保科技有限责任公司,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TF811铜冶炼厂配套制酸装置排出的污酸废水，含重金属离子及砷离子浓度较高，含尘、含酸浓度也较高，其达标处理是行业难题，国内外目前对同类污酸废水最常见的处理方法就是硫化+两段石灰中和+铁盐氧化法。该技术主要工艺过程为：污酸过滤(去除铅污泥)→污酸硫化(除铜除砷)→制取石膏(除硫酸根及酸度)→一段石灰中和+铁盐氧化(去除残余重金属及砷)→二段石灰中和+铁盐氧化(达标处理)；该工艺技术广泛应用于国内铜冶炼、铅锌冶炼、黄金冶炼及硫铁矿制酸等有含砷、含重金属离子较高酸性废水排放的企业。该技术应用很广，但存在以下问题：最终出水达标率难以满足新环保标准的要求；作业现场硫化氢味道较大；硫化钠药剂消耗量比较大，硫离子与铜砷离子的摩尔比达到5:1，硫化成本较高；中和渣有被界定为危险废物的潜在风险。铜冶炼企业普遍面临优质铜精矿匮乏的局面，普通铜精矿含杂质如砷、铅、锌等都比较高，铜冶炼企业未来使用更大量的普通铜精矿是必然趋势，将会更凸显污酸废水处理的问题。因此，为了消除企业法律风险、实现污酸废水处理过程中间渣及最终出水的稳定达标、适应未来普通铜精矿原料的使用，需要对污酸废水处理系统进行技术升级改造。标波动，都可能影响最终出水的达标效果，对水质变化的适应性较差；很难满足新环境标准的要求，主要表现在以下两个方面：1mg/L(GB25467—20100.5mg/L；原工艺推广使用时，国家对固体废弃物管理的配套法规不完善，而新的环保标准(3)硫化反应过程中，作业环境较差，存在硫化氢气体的危险危害因素，硫化氢气体的泄漏，也造成了硫化剂消耗量的增加，硫化成本较高。为了弥补硫化+两段石灰中和+铁盐氧化法工艺处理污酸废水在达标方面的不足，国内有色冶炼企业在该工艺的最末端二段二次中和工序后，再增设深度达标处理装置。增设的深度达标处理工艺主要有电化学法、和重金属离子捕收法等，虽然最终能达标排放，但前段处理能力的不足导致后端处理费用大量增加，变向增加了生产成本。高效硫化反应装置用于污酸处理的前段-硫化工段，设备内置超细雾化、拉丝拉膜、高效捕集、残余气体负压吸收、反应物进料等工作单元，可以改善由气-液、液-液传质过程控制的化学反应过程。高效硫化反应装置特殊设计的拉丝拉膜单元，使得传质层"气膜"及"液膜"比常规状态下薄很多，并且"膜层"处于不断动态高速更新状态，"膜层"阻力大幅度降低，反应气体可以快速通过"膜层"到达反应区域，反应物之间可以进行几乎是"分子级"的碰撞接触。高效硫化反应装置可适应有气-液-固三相参与的反应，在污酸硫化反应过程中，有固体及气体产生，不影响反应的速度及效率。高效硫化反应装置的设计基于以下基本条件及基础原理：整体化学反应速度、阻力存在于传质过程中；反应体系可以近似地看成理想体系，反应液体为理想溶液；离子液体中的扩散液传质过程符合“双膜理论”；反应物质在液相中的传质过程是整个反应的关键控制步骤；理想状态下，在有气体参与的气液反应过程中，气体在液相中的扩散符合"双膜溶解进入液相，宏观上形成“负压”作业的环境，表观现象上体现为反应气体被“吸入”液相；反应生成物瞬间脱离反应区，在有可逆反应存在或者溶解平衡影响较大的化学平衡对正反应的影响。高效硫化反应装置在某200kt/a铜冶炼企业及某400kt/a铜冶炼企业的制酸污酸废水硫化反应中进行了为期一年左右的试验，试验结果证明：在酸度1%～10%、常3000mg/L含砷7000mg/L左右，瞬间反应后稳定降低到含铜0.5mg/L以下、含砷10mg/L以下；反应产生的硫化氢气体可以再次参与反应而被利用，消除了硫化氢气体的危险危害因素；药剂利用率高，运行成本低；设备集成度高、自动化程度高，便于操作及检修和维护。典型试验数据如下：试验数据显示，高效硫化反应装置处理后的污酸中含砷分别为2.71、0.007、0.007mg/L,接近或者低于达标值，远低于传统的污酸硫化后液中含砷40～100mg/L的浓度值。可见，采用高效硫化反应器技术及工艺，可以为污酸处理后续水质及中间渣的共同达标，奠定坚实的基础。极大地提高传质效率，进而提高了整体反应速度和效率。普通高温、正压条件0.01～0.1s大幅度减小反应器体积。高效硫化反应装置与传统反应塔器相比，传质单元高1～21高效硫化反应装置具有重量轻、能耗低、易运转、易维护的特点。安全、可靠。高效硫化反应装置内部几乎不存留物料，物料进出反应区的瞬间内，即可完成反应，对于有毒、有害物质参与的反应，毒害物质瞬间被反应消耗掉，不残留、不排出过量毒害物质，极大地提高了反应安全性和可靠性。对水质指标的变化及运行负荷变化的适应性较强。自动化程度高，开停车容易，可以一键实现开停车操作。采用兰州山水环保科技有限公司开发的新型高效硫化反应装置替代现有污酸硫化设备优点是：源头减排，稳定达标，符合环保政策趋势。该工艺技术将达标防线前移，在污处理环节污染物指标的安全、稳定达标。以弥补二段中和未建设对达标指标的负面影响。经济性良好。该工艺技术可保障后续石膏渣、中和渣毒性浸出指标稳定达标，1.5∶1安全性良好。该技术工艺可以实现中间渣及最终出水的稳定达标，消除企业超险危害因素，安全绩效良好。小，更适合生产项目的改造。塔硫化氢气体排放达标。可见，该方案环境效益显著。2020m1m350的硫化反应罐；高效硫化反应装置采取的“等当量”反应技术，硫离子“只和”铜、砷离子反应，几乎不与氢离子反应，所以基本不释放出硫化氢气体，从反应原理方面可以控制硫化氢气体的生成和溢出。高效硫化反应装置能够有效控制硫化反应过程中硫化氢气体的泄露中毒、爆炸(硫化氢气体的爆炸限为4%～46%)危险危害因素，实现安全生产。高效硫化反应