一種處理有色冶金污酸中重金屬砷的方法與流程

本發明涉及一種處理有色冶金污酸中重金屬砷的方法，屬于環境工程領域。

技術背景

隨著我國有色金屬冶煉行業的發展，在冶煉過程中產生的含砷污酸的無害化處理已成為我國有色冶金工藝中急待解決的重大環境問題，如銅、鉛、鋅等冶煉煙氣制酸水洗工藝將產生大量污酸廢水，主要含硫酸、砷、汞、鎘、鉛、鋅和氟等污染物，與冶煉工藝其他工序產生的廢水相比，有色冶金污酸廢水成分復雜，pH極低，各種重金屬含量高出幾十倍，污酸廢水處理回用是環保領域面臨的重大難題，目前應用普遍的處理方法主要有石灰中和法、高濃度泥漿法、硫化法、鐵氧體法、膜分離法、生物吸附法、硫化法+石灰/石灰石中和法、高濃度泥漿法+鐵鹽中和法，這些方法通常存在處理成本高、效果欠佳，產生大量廢渣且難回收利用等缺點，因此研究開發一種有色冶金污酸中重金屬砷綜合利用技術，使含砷廢水資源化，降低含砷廢水的處理成本，具有極大的社會、環境及經濟效益。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種處理有色冶金污酸中重金屬砷的方法，包括以下步驟：

（1）將有色冶金污酸進行沉淀后固液分離，在濾液中加入石灰石調節pH值為0~1，60~80℃攪拌1~2h后沉淀過濾；

（2）檢測步驟（1）濾液中砷離子的含量，向濾液中加入硫酸鐵，硫酸鐵的加入量為鐵離子與濾液中砷離子的摩爾比為1~2︰1，采用調節劑調節pH值為1.5~5，60~90℃攪拌6~12h后沉淀過濾；

（3）按照絮凝劑和濾液的質量體積比為10~20︰500g/mL，向步驟（2）的濾液中加入絮凝劑，攪拌1~3h后固液分離，檢測濾液后進入下一處理工序。

優選的，步驟（1）中的攪拌速度為150-200r/min。

優選的，步驟（2）中的攪拌速度為200-250r/min。

優選的，步驟（3）中的攪拌速度為80-150r/min。

優選的，步驟（3）中的絮凝劑為聚丙烯酰胺或微生物絮凝劑，均可以市購得到。

所述有色冶金污酸為銅、鉛、鋅冶煉煙氣制酸水洗工藝產生的廢水。

本發明的有益效果：

（1）本發明利用鐵鹽作為沉淀劑，在高砷有色冶金污酸廢水中形成礦物，以達到無需氧化直接去除三價砷的目的。

（2）石灰石可以直接從市場購得，相比生石灰價格更低廉且中和過程中不會放出大量熱，更加安全，石灰石腐蝕性測試為堿性，用它中和污酸，產生的CaSO₄很純，幾乎沒有帶出任何重金屬離子，可以有其他用途。

（3）具有操作簡單，加入藥劑量少，成本低廉，無需氧化，渣量小且穩定等優勢。

附圖說明

圖1為本發明實施例2的步驟（1）得到的沉淀的XRD圖；

圖2為本發明實施例3的步驟（2）沉淀后得到濾渣的XRD圖。

具體實施方式

以下實施例旨在進一步說明本發明，而不是對本發明的限定。

以下實施例中，pH值采用玻璃電極法測定，金屬采用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定。

《鉛、鋅工業污染物排放標準GB25466-2010》和《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準GB 25467-2010》中新建企業水污染物排放濃度限值控制項目最嚴標準值見表1。

表1 項目相關標準污染物濃度限值

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實施例1

本實施例所述處理有色冶金污酸中重金屬砷的方法，具體處理方法包括以下步驟：

（1）取5000mL某廠銅冶煉過程中產生的污酸廢水置于塑料桶中，經24小時靜置沉淀，取上清液進行檢測，檢測結果：重金屬含量見表2，污酸酸度為150g/L，取上清液500mL置于1000mL錐形瓶中，加入石灰石，在80℃條件下攪拌2h，攪拌速度為150r/min，將濾液的pH值調節至1，進行固液分離，濾渣組分及含量如表3所示，符合排放標準；

（2）檢測步驟（1）固液分離后的濾液中砷的含量，按照鐵離子和砷離子摩爾比為1︰1的比例，添加硫酸鐵，并添加氫氧化鈉將pH值調至2，在60℃下以250r/min的速度攪拌6小時，自然沉淀2h后固液分離，檢測濾渣的砷浸出濃度為0.41mg/L，符合排放標準；

（3）按照絮凝劑和濾液的質量體積比為10︰500g/mL，向步驟（2）的濾液中加入絮凝劑聚丙烯酰胺，以100r/min的攪拌速度攪拌2h后進行固液分離，檢測濾液中砷的含量，符合排放標準，進入下一處理工序。

表2某煉銅廠污酸成份

表3 中和反應后濾渣元素及含量

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實施例2

本實施例所述處理有色冶金污酸中重金屬砷的方法，具體處理方法包括以下步驟：

（1）取5000mL 某廠鉛冶煉過程中產生的污酸廢水置于塑料桶中，經24小時靜置沉淀，取上清液進行檢測，檢測結果：砷濃度為13.4g/L，污酸酸度為120g/L，取上清液500mL置于1000mL錐形瓶中，加入石灰石，在70℃條件下攪拌1h，攪拌速度為180r/min，將pH值調節至0.5，進行固液分離，濾渣進行了XRD檢測，如圖1所示，生成產物為硫酸鈣和水合硫酸鈣；

（2）檢測步驟（1）固液分離后的濾液中砷的含量，按照鐵離子和砷離子摩爾比為1.5︰1的比例，添加硫酸鐵，并添加氫氧化鈉將pH值調至3，在90℃下以230r/min的速度攪拌10小時，自然沉淀2h后固液分離，檢測濾渣的砷的浸出濃度為0.35mg/L，符合排放標準，濾渣還進行檢測，砷浸出濃度符合排放標準；

（3）按照絮凝劑和濾液的質量體積比為20︰500g/mL，向步驟（2）的濾液中加入絮凝劑聚丙烯酰胺，以80r/min的攪拌速度攪拌1h后進行固液分離，檢測濾液中砷的含量，符合排放標準，進入下一處理工序。

實施例3

本實施例所述處理有色冶金污酸中重金屬砷的方法，具體處理方法包括以下步驟：

（1）某廠鋅冶煉過程中產生的污酸廢水置于沉淀池中，經24小時靜置沉淀，取上清液進行檢測，檢測結果：砷濃度為12.9g/L，污酸酸度為130g/L，將上層清液注入處理池1中加入石灰石，在60℃條件下攪拌1.5h，攪拌速度為200r/min，將pH值調節至0，進行固液分離；

（2）將步驟（1）的上清液引入處理池1，檢測砷的含量，按照鐵離子和砷離子摩爾比為2︰1的比例，添加硫酸鐵，并添加氫氧化鈉將pH值調至5，在80℃下以200r/min的速度攪拌9.5小時，自然沉淀2h后固液分離，檢測濾渣的砷的浸出濃度為0.33mg/L，符合排放標準，濾渣還進行了XRD檢測，如圖2所示，生成產物為二水合砷酸鐵；

（3）將步驟（2）的上清液引入處理池3，按照絮凝劑和濾液的質量體積比為15︰500g/mL，加入絮凝劑微生物絮凝劑，以120r/min的攪拌速度攪拌2.5h后進行固液分離，檢測濾液中砷的含量，符合排放標準，進入下一處理工序。

實施例4

本實施例所述處理有色冶金污酸中重金屬砷的方法，具體處理方法包括以下步驟：

（1）某廠鋅冶煉過程中產生的污酸廢水置于沉淀池中，經24小時靜置沉淀，取上清液進行檢測，檢測結果：砷濃度為13.1g/L，污酸酸度為145g/L，將上層清液注入處理池1中加入石灰石，在65℃條件下攪拌1.2h，攪拌速度為160r/min，將pH值調節至1，進行固液分離；

（2）將步驟（1）的上清液引入處理池1，檢測砷的含量，按照鐵離子和砷離子摩爾比為2︰1的比例，添加硫酸鐵，并添加硫酸將pH值調至1.5，在65℃下以220r/min的速度攪拌12小時，自然沉淀2h后固液分離，檢測濾渣的砷的浸出濃度為0.34mg/L，符合排放標準，濾渣還進行了XRD檢測，生成產物為二水合砷酸鐵；

（3）將步驟（2）的上清液引入處理池3，按照絮凝劑和濾液的質量體積比為12︰500g/mL，加入絮凝劑聚丙烯酰胺，以150r/min的攪拌速度攪拌3h后進行固液分離，檢測濾液中砷的含量，符合排放標準，進入下一處理工序。