銅冶煉含砷廢水處理新工藝及其基礎(chǔ)理論研究.pdf

1、隨著我國有色金屬冶煉行業(yè)的發(fā)展，含砷廢水排放量與日俱增，含砷廢水的達(dá)標(biāo)排放已成為我國有色冶金工藝中急待解決的重大環(huán)境問題，研究和開發(fā)高效、經(jīng)濟的含砷廢水處理技術(shù)，具有重要的社會、經(jīng)濟和環(huán)境意義。本論文以大冶有色金屬公司冶煉廠含砷廢水為研究對象，創(chuàng)新性地提出了二段中和-硫酸銅沉淀-SO2還原-絮凝深度除砷的處理新工藝，同時制備符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的三氧化二砷產(chǎn)品，并回收Cu、Pb、Zn等有色金屬；開展了從含砷廢水處理到中間產(chǎn)物綜合回收及循環(huán)利用的

2、全流程研究，技術(shù)成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。
　　 系統(tǒng)研究了石灰和氫氧化鈉二段中和法處理含砷廢水以及硫酸銅沉淀法制備亞砷酸銅的過程。石灰一段中和pH＝2.0，氫氧化鈉二段中和pH＝6.0，Cu、Pb、Bi、Fe、Mg雜質(zhì)去除率達(dá)到90％以上，砷損失率為7.1％。石灰一段中和渣為CaSO4·1/2H2O和CaSO4·H2O的混合物，氫氧化鈉二段中和渣中含有色金屬，可綜合回收。亞砷酸銅制備的適宜條件是：反應(yīng)時間1h、pH＝8.0、n(C

3、u)∶n(As)＝2∶1，反應(yīng)溫度20℃。亞砷酸銅產(chǎn)率為87.77％。
　　 重點研究了SO2還原亞砷酸銅制備As2O3的過程。還原產(chǎn)物為紅鹽(Cu3(SO3)2·2H2O)和亞砷酸溶液。當(dāng)L∶S＝4∶1、反應(yīng)時間60min、反應(yīng)溫度60℃時，砷浸出率達(dá)到89.59％。在pH＝0、砷濃度為90g·L－1、結(jié)晶溫度20～30℃的條件下，通過亞砷酸溶液蒸發(fā)結(jié)晶制備三氧化二砷，其純度達(dá)到95％，質(zhì)量達(dá)到中國有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YS-T9

4、9-1997)三級標(biāo)準(zhǔn)。
　　 研究了硫酸浸出還原渣、蒸發(fā)-冷卻結(jié)晶浸出液回收硫酸銅的過程。當(dāng)反應(yīng)時間1.5h，nH2SO4∶nCu＝1.70，硫酸濃度24％，反應(yīng)溫度80℃時，銅浸出率達(dá)99％以上。浸出液經(jīng)蒸發(fā)-冷卻結(jié)晶得到的CuSO4·5H2O含量為94.29％，產(chǎn)品收率為76.20％。亞砷酸和硫酸銅結(jié)晶母液可循環(huán)浸取還原渣，As和Cu浸出率基本不變。
　　 研究了絮凝劑PPFS處理硫酸銅沉砷后含砷廢水的效果。在通入

5、空氣的條件下，控制終點pH＝7.2，nFe∶nAs＝3.5∶1，砷去除率為99.67％，殘留砷濃度為0.29mg·L－1，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。相對綠礬、PFS等絮凝劑，PPFS處理沉砷后含砷廢水效果好、藥劑省、渣量少。
　　 研究了亞砷酸銅在電解液凈化過程中的應(yīng)用和As作用下的陰極極化過程。在65℃電解液中加入亞砷酸銅使As(Ⅲ)達(dá)到6.21g·L－1，反應(yīng)8h，Sb和Bi去除率分別達(dá)到53.85％和53.33％。實驗室放大實驗表

6、明，當(dāng)As濃度由4.1g·L－1上升到12.0g·L－1時，Sb和Bi去除率分別為64.42％和68.57％。工業(yè)試驗中Sb和Bi去除率分別達(dá)到71.93％和61.03％。As作用下陰極極化研究結(jié)果表明，As(Ⅲ)具有去極化作用，As(Ⅴ)對陰極起極化作用。
　　 對沉淀轉(zhuǎn)化法制備As2O3過程進行了工業(yè)試驗。研究結(jié)果表明：石灰乳液中和廢水pH＝2，砷損失率為6.02％，氫氧化鈉中和廢水pH＝6，Cu、Zn、Ni、As沉淀率分別

7、為90.87％、30.41％、64.28％、7.92％。含砷廢水沉淀轉(zhuǎn)化法制備三氧化二砷過程中As直收率達(dá)到75.67％；還原渣浸出過程硫酸銅直收率達(dá)94.26％；聚磷硫酸鐵絮凝處理硫酸銅沉淀后廢水，殘留As≤0.09mg·L－1，遠(yuǎn)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　 對沉淀轉(zhuǎn)化法制備As2O3過程進行了技術(shù)經(jīng)濟分析。當(dāng)處理規(guī)模為750m3.d－1、廢水中砷為6.6g·L－1時，每年回收三氧化二砷2047t，回收銅197t、鎳32.85t