硫鐵礦制酸過程的廢稀酸中砷及重金屬元素去除及回用研究.pdf

1、硫鐵礦制酸過程中爐氣凈化工序會(huì)產(chǎn)生大量含有高濃度砷及一定濃度鉛、鎘、鉻、銅等重金屬污染物的廢稀酸，每生產(chǎn)1噸硫酸約產(chǎn)生這種廢稀酸100kg，該廢稀酸污染成分復(fù)雜，且危害程度較大，其中還含有15％～25%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）的硫酸，因此，具有較大的利用價(jià)值。因控制生產(chǎn)成本等緣由，目前，國(guó)內(nèi)有很多硫酸生產(chǎn)企業(yè)采用硫鐵礦（或硫精砂）為原料制酸，而且多采用石灰中和及鐵鹽聯(lián)合處理工藝對(duì)廢稀酸處理后排放，該處理工藝在砷及重金屬元素去除效率和出水達(dá)標(biāo)穩(wěn)定性

2、方面存在局限性，且石灰的使用導(dǎo)致大量含砷及重金屬元素的沉淀污泥的產(chǎn)生，而此類沉淀污泥屬危險(xiǎn)廢物，其處置費(fèi)用極高，否則極易對(duì)環(huán)境造成二次污染。對(duì)于有磷肥生產(chǎn)車間的硫鐵礦制酸企業(yè)，該廢稀酸常直接用于磷肥生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)廢稀酸所謂的“零排放”，但其實(shí)是將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移到磷復(fù)肥中，該磷復(fù)肥的長(zhǎng)期施用給土壤和生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重威脅。
　　本文在總結(jié)含砷及重金屬元素廢稀酸處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前企業(yè)廢稀酸處理中存在的問題，探究了Na2S-PFS法

3、處理廢稀酸工藝，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)分析了Na2S投加量、PFS（聚合硫酸鐵）投加量、藥劑投加順序、pH值、ORP（氧化還原電位）等各因素對(duì)砷及重金屬元素去除效率的影響和最佳工藝組合條件，分析了廢稀酸處理前后回用于企業(yè)濕法磷酸浸取系統(tǒng)的環(huán)境可行性問題。得出如下結(jié)論：
　　（1）單因素實(shí)驗(yàn)考察了Na2S投加量、PFS投加量、藥劑投加方式、廢稀酸pH值、沉淀時(shí)間、ORP等對(duì)廢稀酸中砷及重金屬元素去除效率的影響，考察了不同因素水平條

4、件下處理后廢稀酸中殘留H2SO4的含量，結(jié)果表明：
　　a．Na2S投加量對(duì)廢稀酸中砷和重金屬元素的去除有較大影響，投加量較小時(shí)，砷及重金屬元素去除率隨投加量的增大呈現(xiàn)增高趨勢(shì)，當(dāng)Na2S投加量達(dá)1.6g/（L廢稀酸）時(shí)，廢稀酸中Pb、Cd、Cr、Cu元素去除率分別達(dá)97.65%、97.02%、93.15%、97.88%且不再隨投加量的增加而提高；在投加量為2.8g/（L廢稀酸）時(shí)砷去除效率取得最大值99.91%，但廢稀酸中H2S

5、O4損失較大。
　　b．PFS具有減少沉淀劑Na2S用量、降低H2SO4損失、絮凝沉淀提高脫砷效率、提高處理后廢稀酸水質(zhì)的作用。但單獨(dú)使用PFS處理廢稀酸時(shí)，廢稀酸中砷和重金屬元素去除效率均較低，處理效果不理想；配合使用Na2S處理廢稀酸時(shí)，控制廢稀酸中Na2S投加量為1.2g/(L廢稀酸)、PFS投加量為0.8g/L(廢稀酸)，廢稀酸中的砷和重金屬元素均能夠得到較好的沉淀去除，同時(shí)廢稀酸中H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍能維持在15.4%左

6、右。
　　c．采用先投加Na2S后投加PFS的加藥方式對(duì)提高廢稀酸中砷及重金屬元素的去除率、保留廢稀酸中H2SO4較為有利。Na2S采用浸沒式，分多次、長(zhǎng)時(shí)間的投加方式有利于S2-與廢稀酸中砷及重金屬元素充分反應(yīng)，能夠提高Na2S利用效率，有利廢稀酸的有效處理。
　　d．調(diào)節(jié)廢稀酸pH為3、控制其ORP在+300mV～+800mV時(shí)，廢稀酸中砷主要以H3AsO3形式存在，存在少量H3AsO4。在強(qiáng)廢稀酸中H3AsO3能夠產(chǎn)生

7、As3+，采用Na2S沉淀法能夠得到有效去除；H3AsO4通過離解產(chǎn)生的AsO43-與PFS中的Fe3+能夠產(chǎn)生難溶的FeAsO4沉淀，采用Na2S-PFS工藝處理時(shí)能夠取得良好效果。
　?。?）正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明影響廢稀酸中處理效果各因素的主次關(guān)系為：Na2S投加量＞PFS投加量＞pH值＞反應(yīng)時(shí)間＞沉淀時(shí)間。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)處理該水樣的最佳工藝條件組合為：Na2S投加量1.2g/（L廢稀酸）、PFS投加量0.8g/（L廢稀酸）、廢稀酸pH

8、值為3、反應(yīng)時(shí)間60min、陳化時(shí)間30min。此條件下廢稀酸中總砷及重金屬元素殘留濃度均能夠滿足排放限值要求，廢稀酸中殘留H2SO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍達(dá)15.4%，處理后廢稀酸水質(zhì)條件能夠很好的滿足回用于濕法磷酸生產(chǎn)車間浸取磷酸的條件要求。
　?。?）直接回用未經(jīng)處理且使得砷及重金屬元素濃度達(dá)標(biāo)的廢稀酸，會(huì)導(dǎo)致浸取的磷酸中砷及重金屬元素超標(biāo)；廢稀酸經(jīng)Na2S-PFS工藝處理后回用于磷酸萃取系統(tǒng)不會(huì)將砷及重金屬元素引入到對(duì)磷酸產(chǎn)品中，在保