專利名稱：一種金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬冶煉副產(chǎn)物的處理方法，特別涉及一種是金屬硫化礦冶煉煙 氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法。
背景技術(shù)：
在金屬硫化礦冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，其中包含大量的二氧化硫及一些有 害金屬成分，從環(huán)保和綜合利用角度出發(fā)，在工業(yè)化生產(chǎn)中，一般會(huì)根據(jù)煙氣SO2濃度的不 同分別采用不同的處理工藝，當(dāng)SO2濃度<2. 5%時(shí)，一般需采用煙氣脫硫(FGD)的方法進(jìn) 行處理。當(dāng)濃度為2. 5% 3. 5%時(shí)，SO2煙氣可直接用于生產(chǎn)硫酸，目前主要有2種工 藝，一種是低濃度非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化工藝，另一種是托普索公司的WSA濕法制酸工藝。當(dāng) 濃度為3. 5% 5. 0%時(shí)，可采用常規(guī)的一轉(zhuǎn)一吸制酸工藝，一般加尾氣吸收裝置后制酸尾 氣才能達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)濃度> 5. 0%時(shí)，可采用常規(guī)的兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝。絕大多數(shù)金屬硫化礦裝置均配套設(shè)置有制酸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)煙塵回收及二氧化硫制硫 酸。其一般的生產(chǎn)工藝為煙氣凈化、干燥、轉(zhuǎn)化，煙氣凈化的作用是除去雜質(zhì)、降低溫度和 移走熱量。從冶煉系統(tǒng)來(lái)的爐氣中含有塵、酸霧、砷、氟等有害物質(zhì)，通過(guò)凈化工序后，使上 述有害物質(zhì)含量降低到符合制酸標(biāo)準(zhǔn)要求。煙氣凈化的方法一般使用稀硫酸對(duì)煙氣進(jìn)行洗 滌，使煙氣中所攜帶的金屬離子和各種雜質(zhì)大部分進(jìn)入稀硫酸循環(huán)液中，在稀硫酸溶液的 循環(huán)使用過(guò)程中，所含金屬離子和各種雜質(zhì)的濃度會(huì)不斷增加，為保證稀硫酸循環(huán)液的濃 度穩(wěn)定，需要開(kāi)路(即分流一部分)，這部分稀硫酸廢水含大量重金屬等雜質(zhì)，工業(yè)化生產(chǎn) 中通常稱之為“污酸”，需要進(jìn)一步進(jìn)行處理。污酸處理是環(huán)境治理的重要課題，污酸中含有汞、砷、鎘、鉛等對(duì)人和動(dòng)物危害最 為嚴(yán)重的重金屬毒害物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)入大氣、水體和土壤等各種環(huán)境后，均可通過(guò)呼吸 道、消化道和皮膚等各種途徑被動(dòng)物吸收。當(dāng)這些重金屬在動(dòng)物體內(nèi)積累到一定程度時(shí)，即 會(huì)直接影響動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化機(jī)能，直至引起動(dòng)物的死亡。由于重金屬不能被微生 物降解，在環(huán)境中只能發(fā)生各種形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化，所以，重金屬污染的消除往往更為困 難，對(duì)生物引起的影響和危害也更為嚴(yán)重，因此煙氣制酸中產(chǎn)生的污酸廢水處理的目的在 于1、廢水達(dá)標(biāo)排放，不污染人類生存環(huán)境；2、污酸廢水中所含砷、鎘等資源再回收利用。現(xiàn)有技術(shù)中，含汞及重金屬?gòu)U水的治理方法很多，如中和法、硫化法、鐵氧化法、電 凝聚法、離子交換法、吸附法等，由于污酸廢水具有排量大、含量高和組成復(fù)雜等特點(diǎn)，能否 工業(yè)化應(yīng)用并具有經(jīng)濟(jì)可行性是本領(lǐng)域的技術(shù)人員在工業(yè)化生產(chǎn)中選擇各種方法的主要 依據(jù)，其經(jīng)濟(jì)可行性與各方法所采用的原料物質(zhì)及消耗量、所得產(chǎn)物的后續(xù)加工處理難度 等因素密切相關(guān)。因?yàn)樯鲜鲈颍壳霸诠I(yè)化生產(chǎn)中采用得較多的是硫化法和硫酸亞 鐵-石灰法兩大類。硫酸亞鐵-石灰法是用石灰中和污酸并調(diào)節(jié)pH值，利用硫酸亞鐵中的鐵能與砷生 成難溶鹽、鐵的氫氧化物具有強(qiáng)大的吸附和絮凝能力的特性，達(dá)到去除污酸中砷、鎘等有害 重金屬的目的，在此過(guò)程中氟也能同時(shí)被去除。但硫酸亞鐵-石灰法處理污酸所產(chǎn)生的渣量很大，且砷等重金屬在渣中呈稀散分布，砷、鎘等資源再回收困難，持續(xù)產(chǎn)生的大量廢渣 難以實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏永久存放，容易造成二次污染。同時(shí)硫化劑和中和劑的消耗量非常大，中和 渣量非常多，崗位勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，成本相對(duì)較高，不具有經(jīng)濟(jì)可行性。硫化法是用可溶性硫化物與重金屬反應(yīng)，生成難溶硫化物，將其從污酸中除去，同 時(shí)硫化渣中砷、鎘等含量大大提高，為有毒重金屬回收提供了條件，這類反應(yīng)可在PH值較 低的條件下發(fā)生，即污酸經(jīng)過(guò)二氧化硫解析后，加入硫化劑硫化，將硫化后污酸在濃縮槽中 濃縮，經(jīng)過(guò)壓濾可得到砷鎘渣，壓濾后濾液稱之為凈化酸，再加入鐵鹽除砷后排放；凈化酸 也可以用于制磷肥，但均不能達(dá)標(biāo)排放。顯然硫化法去除砷鎘的效果差于硫酸亞鐵——石灰法，處理后的污酸中砷含量仍 達(dá)幾十mg/L，有的可達(dá)100mg/L，未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，不能單獨(dú)應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中，但 其已將污酸中的大部分砷、鎘重金屬提取出來(lái)富集余渣中，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)砷鎘回收，但凈化 酸中砷鎘含量仍較高，雖然有將此方法所得凈化酸用于磷肥生產(chǎn)的報(bào)道，但實(shí)際應(yīng)用中砷 鎘含量極易超標(biāo)，尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，此工藝路線仍未解決大量的凈化酸的再應(yīng)用問(wèn)題。因此在工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用中，上述方法各有其側(cè)重點(diǎn)，形成不同的硫化工藝路線，現(xiàn) 有技術(shù)中，曾有將二者結(jié)合使用的報(bào)道，即采用中和——硫化法，硫化法用作一種預(yù)處理方 法，用以降低后續(xù)達(dá)標(biāo)排放處理難度，使砷的去除率提高到95%以上后，再采用石灰——鐵 鹽法處理，具體工藝為污酸經(jīng)石灰中和處理后，經(jīng)過(guò)兩次硫化鈉硫化，一次硫化脫銅，壓濾 后得到銅濾餅；二次硫化脫砷，壓濾得到砷濾餅。此工藝路線的處理效果雖得到提高，但工 藝流程復(fù)雜，尤其是作為中和劑的鈣質(zhì)材料石灰消耗量大，致使處理成本較高，成為了該工 工藝工業(yè)化應(yīng)用的主要影響因素，不具有工業(yè)化應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)可行性。另一方面，在電石生產(chǎn)過(guò)程中，電石水解獲取乙炔氣后產(chǎn)生大量以氫氧化鈣為主 要成分的廢渣，電石泥即是含水量高過(guò)50%的電石渣，產(chǎn)量多，堿性強(qiáng)，且價(jià)格便宜，電石泥 中有效CaO含量達(dá)60%左右，可作為鈣質(zhì)替代品，尚未應(yīng)用于本領(lǐng)域。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法需進(jìn)一步改 進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法，它用于煙氣 制酸中產(chǎn)生的污酸廢水處理，它可使處理后的污酸達(dá)標(biāo)排放，并具有方法簡(jiǎn)單、成本少、環(huán) 境污染小的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法，它采用硫 化鈉-電石泥中和法處理金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸，包括硫化、中和步驟，所述的中 和步驟中所用的中和劑為采用電石泥制成的電石泥中和劑漿液。作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的電石泥中和劑漿液中CaO的質(zhì)量百分濃度為 10 30%。作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的中和步驟中PH值終點(diǎn)控制為7 12。作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的污酸中硫酸的質(zhì)量百分濃度為 6%，所 述的污酸中金屬離子含量為0 100mg/l。作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的電石泥中有效CaO含量50 % 70 %。
本發(fā)明的原理為在硫化步驟中，利用硫化鈉中的S2-與重金屬離子M之間有較強(qiáng)的親和力，生成溶 解度極小的硫化沉淀物而從溶液中除去。硫化沉淀之后，再用電石泥制成的中和劑漿液中 和污酸溶液，將PH值調(diào)整到7以上，主要反應(yīng)方程式為M2++S2_ = MS IH2S04+CaC03 — CaS04+0)2 +H2O本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中硫酸亞鐵-石灰中和法在工業(yè)化應(yīng)用中所存在的主要問(wèn) 題即作為中和劑的鈣質(zhì)材料石灰消耗量大、處理成本較高進(jìn)行改進(jìn)，充分利用電石渣中有 效CaO含量高的特點(diǎn)，作為鈣質(zhì)材料替代石灰使用，大大降低成本，實(shí)現(xiàn)了利用廢渣治理廢 液的環(huán)保效果，為電石泥的使用開(kāi)辟了一條新途徑，達(dá)到了“以廢治廢”的目的。本發(fā)明選取合適的PH值終點(diǎn)值，可使金屬離子更容易被沉淀，通過(guò)濃縮及壓濾 后，避免電石渣中的有害雜質(zhì)進(jìn)入處理后溶液，保證外排水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，減少了二次 污酸的發(fā)生率。本發(fā)明所產(chǎn)生的渣量較現(xiàn)有技術(shù)大大減少，降低崗位勞動(dòng)強(qiáng)度，且工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用 經(jīng)濟(jì)性較高。經(jīng)申請(qǐng)人在年產(chǎn)37萬(wàn)噸硫酸裝置生產(chǎn)中應(yīng)用，其污酸處理量達(dá)60萬(wàn)噸以上，本發(fā) 明可根據(jù)污酸產(chǎn)出狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，能允許污酸成分和濃度在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，仍保證外排 水能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，外排水達(dá)標(biāo)排放率能達(dá)到100%。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 將本發(fā)明應(yīng)用于年產(chǎn)22萬(wàn)噸的制酸系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用鋅精礦沸騰爐焙燒后的 煙氣中所含二氧化硫生產(chǎn)硫酸，煙氣采用稀酸洗滌凈化、兩轉(zhuǎn)兩吸工藝處理，生產(chǎn)濃度為 93%的硫酸和濃度為98%的硫酸；該系統(tǒng)所產(chǎn)生的的污酸全部送污酸處理裝置進(jìn)行處理， 后再經(jīng)水處理裝置進(jìn)一步處理后外排。待處理污酸的成分和濃度為
權(quán)利要求
1.一種金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法，其特征在于它采用硫化鈉-電石 泥中和法處理金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸，包括硫化、中和步驟，所述的中和步驟中所 用的中和劑為采用電石泥制成的電石泥中和劑漿液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法，其特征在于所 述的電石泥中和劑漿液中CaO的質(zhì)量百分濃度為10 30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法，其特征在于所 述的中和步驟中PH值終點(diǎn)控制為7 12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法，其特征在于所 述的污酸中硫酸的質(zhì)量百分比濃度為1 % 6%，所述的污酸中金屬離子含量為0 IOOmg/ 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法，其特征在于所 述的電石泥中有效CaO含量50 70%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種是金屬硫化礦冶煉過(guò)程中所產(chǎn)生的煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸處理方法。它采用硫酸亞-石灰中和法處理金屬冶煉煙氣制酸所產(chǎn)生的污酸，包括硫化、中和步驟，其特征在于所述的中和步驟中所用的中和劑為采用電石泥制成的電石泥中和劑漿液。本發(fā)明針對(duì)硫酸亞鐵-石灰中和法在工業(yè)化應(yīng)用中存在中和劑的鈣質(zhì)材料石灰消耗量大、處理成本較高的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，充分利用電石渣中有效CaO含量高的特點(diǎn)，作為鈣質(zhì)材料替代石灰使用，大大降低成本，實(shí)現(xiàn)了利用廢渣治理廢液的環(huán)保效果，為電石泥的使用開(kāi)辟了一條新途徑，達(dá)到了“以廢治廢”的目的。
文檔編號(hào)C02F101/20GK102115270SQ20091022678
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者劉寧波, 劉智能, 李云新, 肖康, 鐘浩, 龍欽 申請(qǐng)人:株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司