鋅冶煉過程中高酸含砷廢水處理工藝研究

鋅冶煉過程中高酸含砷廢水處理工藝研究

南丹縣吉倫斯坦有限公司是一家集水區(qū)較大、以水和硫?yàn)橹鞯木C合回收公司。目前，生產(chǎn)裝置正在兩側(cè)都采用了鋅精制、精制酸的生產(chǎn)裝置，生產(chǎn)能力為150kt。目前，公司的硫酸洗過線每天產(chǎn)生40m3高酸和含砷廢水的40m3。該廢水不僅含有高劑量，而且還包含各種金屬離子，如as、bs、pb、zn和cu。長期以來,此類廢水都是通過石灰中和與亞鐵鹽法處理。這種處理方法以中和廢水中的酸為主,大部分的金屬離子和砷則以硫酸鹽、亞硫酸鹽、砷酸鹽和亞砷酸鹽的形態(tài)與鈣離子共同沉淀,少部分的金屬離子和砷則殘留在廢水中,很難達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),而且處理過程中產(chǎn)生的污泥量大,污泥存放和處理都是棘手的問題,廢水處理成本也很高。另外造成有價(jià)金屬Zn進(jìn)入污泥中,每年損失鋅金屬量約500t。廢水處理成本高昂和有價(jià)金屬的難以回收長期制約著公司鋅冶煉規(guī)模的發(fā)展。2009年初,南丹縣吉朗銦業(yè)有限公司與桂林理工大學(xué)南寧分校共同開展科研攻關(guān),經(jīng)過半年多的研究和反復(fù)試驗(yàn),研發(fā)出一套氧化-控pH中和法處理鋅冶煉過程中的高酸含砷廢水,并于2009年7月成功應(yīng)用于生產(chǎn),該法具有污泥量少,污泥品位高易于回收處理,砷回收率達(dá)99%,鋅直接回收率達(dá)80%以上,廢水100%回用的特點(diǎn)。1污泥處理方向和金屬元素鑒定試驗(yàn)主要考察以下內(nèi)容:污染物(主要污染物為As)處理后是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn);有價(jià)金屬(主要有價(jià)金屬為Zn)可回收利用多少;污泥量及污泥中各種金屬元素品位,污泥處理方向研究;處理后水體中各種元素含量,水的循環(huán)使用及Zn的走向。1.1試驗(yàn)設(shè)備和原材料使用污水處理站原有25m3反應(yīng)槽,壓濾機(jī),污水貯存池等設(shè)備設(shè)施。硫酸廢水主要成分見表1。1.2中和-堿土金屬對廢水中和點(diǎn)的ph值2.(1)在反應(yīng)槽內(nèi),根據(jù)廢水中的Fe2+和As3+的含量加入適量氧化劑A,反應(yīng)40～60min后,分析檢驗(yàn)液體中Fe和As等離子形態(tài)變化情況,直至As3+≤0.0005g/L,Fe3+含量≥總As含量,則進(jìn)入步驟(2)。(2)根據(jù)廢水的酸度,投入中和劑B調(diào)節(jié)液體的pH值,尋求最佳中和點(diǎn)(pH=4～5),整個(gè)反應(yīng)時(shí)間控制在3～4h,pH值上升過程中每隔1h分析一次液體中As的含量變化情況。(3)中和至液體中總As含量≤0.0005g/L,由于控制了廢水的pH值,抑制了鋅的沉淀,大部分的鋅仍留在液體中。(4)壓濾后分析污泥中Fe,As,Zn含量,除砷后的含鋅廢水返回電解鋅車間補(bǔ)充電解液用水,既循環(huán)使用廢水,又能回收廢水中的有價(jià)金屬鋅。1.3凈化水利用如圖1所示,高酸含砷廢水經(jīng)氧化-控pH中和反應(yīng)后利用板框式壓濾機(jī)進(jìn)行液固分離,凈化處理后的水作為補(bǔ)充水供電解鋅車間使用,由于污泥量很少,污泥中的主要有害元素砷以砷酸鐵的形態(tài)存在,且砷酸鐵不溶于水,送選廠浮選分離回收鋅,余下含砷較高的砷酸鐵精礦作為回收砷的原料出售,整個(gè)工藝使廢棄物得到合理利用。2價(jià)鐵的合成及凈化氧化-控pH中和法自2009年7月初用于鋅冶煉過程中高酸含砷廢水的規(guī)?；幚?2個(gè)多月以來一直運(yùn)行正常,各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定。處理后水體特性如表2所示,污泥特性如表3所示。反應(yīng)機(jī)理分析。(1)在酸性條件下使用氧化劑A將三價(jià)砷氧化成五價(jià)砷,二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵,如反應(yīng)式(1)～式(2)所示。(2)利用廢水中的鐵鹽,與砷絮凝并進(jìn)一步反應(yīng),生成難溶的砷酸鐵等鹽類,從而達(dá)到從廢水中去除砷的目的,如反應(yīng)式(3)～式(4)所示。A+As3+→As5+(1)A+2Fe2+→2Fe3+(2)B+Fe3+→Fe(OH)3↓(3)H3AsO4+Fe(OH)3→FeAsO4↓+3H2O(4)氧化-控pH中和法主要利用鐵鹽與砷反應(yīng)并絮凝沉淀,少量鋅和其他微量重金屬離子隨著砷鐵的沉降產(chǎn)生共同沉淀而從溶液中除去,以達(dá)到廢水凈化除砷目的。三價(jià)砷充分氧化為五價(jià)砷后,更利于絮凝沉淀,因廢水含鐵鹽較高,無需額外加入鐵鹽。試驗(yàn)表明,使用氧化-控pH中和法處理鋅冶煉過程中高酸含砷廢水,As去除率達(dá)99%,Zn損失率只有20%。3高酸含砷廢水處理的經(jīng)濟(jì)效益鋅冶煉過程中廢水不但酸度高,而且含有多種微量重金屬離子。使用石灰中和法處理,投入的石灰料量大,成本高、處理能力低,產(chǎn)生的污泥量大且難以處置,處理后的水雖然可以循環(huán)使用,但有價(jià)金屬Zn流失嚴(yán)重。廢水處理成本高和有價(jià)金屬流失給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,污泥的存放和處置也是比較突出的問題。采用氧化-控pH中和法處理高酸含砷廢水后,As去除率達(dá)99%,污泥量僅為原來的10%,鋅損失率只有20%,處理后的含鋅廢水全部回用于電鋅車間浸出生產(chǎn),徹底解決廢水外排問題,實(shí)現(xiàn)了鋅冶煉生產(chǎn)過程中廢水零排放的目的。在解決高酸含砷廢水污染問題的同時(shí),每年可回收鋅金屬400余t,具有良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。綜上所述,采用氧化-控pH中和法處理高酸含