鉛鋅冶煉煙氣洗滌含汞污酸生物制劑法處理新工藝研究.pdf

1、我國(guó)是世界鉛鋅第一生產(chǎn)大國(guó)，2009年鉛、鋅產(chǎn)量分別達(dá)370.79萬(wàn)噸和435.67萬(wàn)噸。鉛鋅冶煉過(guò)程產(chǎn)生的大量SO2煙氣主要用于制硫酸，煙氣中還含有汞等重金屬煙塵，煙氣制酸前在洗滌除塵過(guò)程中產(chǎn)生大量高濃度酸性重金屬?gòu)U水(簡(jiǎn)稱(chēng)污酸)。污酸廢水酸度高，其中含有多種重金屬離子，且重金屬離子濃度高，形態(tài)復(fù)雜，毒性大。傳統(tǒng)的硫化處理方法難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。污酸若得不到有效的處理而排放入環(huán)境，將會(huì)給水體帶來(lái)嚴(yán)重的污染。
　　 本研究以株洲冶

2、煉集團(tuán)鉛鋅冶煉過(guò)程煙氣洗滌產(chǎn)生的污酸為研究對(duì)象，其性質(zhì)非常復(fù)雜。污酸中硫酸的含量在2-4％之間，還溶解了高濃度的SO2酸性氣體，主要含有汞、銅、鉛、鋅、鎘、砷等重金屬離子，以及高濃度的氟、氯及硫酸根離子。針對(duì)目前采用硫化法處理含汞污酸難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的現(xiàn)狀，研究了污酸的性質(zhì)，提出了污酸生物制劑法處理新工藝，主要研究成果如下：
　　 通過(guò)研究污酸的性質(zhì)及其中汞的賦存形態(tài)，確定了污酸中汞主要有三種賦存形態(tài)：顆粒態(tài)、膠體態(tài)和離子態(tài)；通過(guò)研

3、究硫化法處理污酸的熱力學(xué)，剖析了硫化法處理污酸重金屬不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的原因，為解決膠體汞去除的難題奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 采用電毛細(xì)曲線法研究了污酸中汞膠體的結(jié)構(gòu)，建立了污酸中汞膠體結(jié)構(gòu)模型，結(jié)果表明原子態(tài)汞進(jìn)入污酸溶液將優(yōu)先超載吸附HgCl42-形成三電層結(jié)構(gòu)，并對(duì)其形成膠體鍵能進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)原子汞表面和HgCl42-之間產(chǎn)生的鍵能較弱。根據(jù)Gouy-Chapman-Stern(GCS)模型對(duì)汞膠體的zeta電位進(jìn)行了推算，并考

4、察了溶液中的金屬陽(yáng)離子對(duì)膠體汞穩(wěn)定性的影響，提出了污酸中膠體汞的破壞方法。
　　 開(kāi)發(fā)了“生物制劑配合-水解”處理污酸新工藝，研制了處理含汞污酸的生物制劑，并優(yōu)選了一種高分子陽(yáng)離子化合物--脫汞劑，通過(guò)生物制劑和脫汞劑的協(xié)同作用同時(shí)深度脫除污酸中的汞及其他重金屬離子。生物制劑基于其中含有的多種功能基團(tuán)脫除污酸中離子態(tài)汞和其他重金屬離子，實(shí)現(xiàn)出水高效凈化。脫汞劑主要通過(guò)壓縮雙電層破壞膠體汞的結(jié)構(gòu)，以網(wǎng)捕架橋的作用使膠體汞發(fā)生絮凝沉

5、淀。通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定了生物制劑法脫除污酸中汞及其他重金屬的最優(yōu)條件：生物制劑/Hg=16，脫汞劑投加量16mg/L，配合反應(yīng)時(shí)間30min，水解pH值10.0，水解時(shí)間30min，處理后出水中各重金屬離子濃度均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)。
　　 為了將實(shí)驗(yàn)室的研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，使化學(xué)反應(yīng)適應(yīng)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)，在株冶污酸工段現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了污酸(15-30m3/h)生物制劑連續(xù)化處理的中間試驗(yàn)。研究開(kāi)發(fā)了

6、多級(jí)溢流反應(yīng)設(shè)備，基于計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)了管道反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了生物制劑、脫汞劑與污酸中重金屬的高效混合反應(yīng)，并優(yōu)化工藝參數(shù)，確定了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各藥劑的投加量和生產(chǎn)參數(shù)：生物制劑/汞=40，脫汞劑的投加量為20g/m3，水解pH值10-11。新工藝在株冶原硫化設(shè)施上進(jìn)行了試運(yùn)行，通過(guò)湖南省環(huán)境監(jiān)測(cè)站連續(xù)48小時(shí)的跟蹤監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果表明處理后出水中各重金屬離子濃度均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)。
　　 基于污酸

7、中不同形態(tài)汞的特征，提出增加均化工序以?xún)艋w粒態(tài)汞的新思路。在株冶原硫化處理設(shè)施上進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，為污酸生物制劑處理工藝改造提供設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)為污酸渣的綜合利用提供依據(jù)。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，生物制劑法通過(guò)均化、配合、水解三個(gè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)污酸中的汞以及其他重金屬同時(shí)深度處理，回收的均化渣和配合渣中汞的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為28.31％和45.08％，均可以作為冶煉原料回收其中的重金屬。水解渣中重金屬含量低，便于安全處置。
　　 在工業(yè)試驗(yàn)的基