污酸資源回收與深度處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污酸資源回收與深度處理方法及裝置，屬于冶金化工環(huán)保領(lǐng)域。特別是涉及一種有色冶煉制硫酸系統(tǒng)煙氣洗滌污酸資源回收與深度處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是有色金屬生產(chǎn)大國，有色金屬產(chǎn)量連續(xù)11年位居世界第一位。有色金屬的冶煉過程產(chǎn)生大量夾雜鉛、砷、汞等重金屬煙塵的SO2煙氣，煙氣在制硫酸過程中采用濕法除雜會產(chǎn)生大量的酸性廢水，即為有色重金屬冶煉煙氣洗滌污酸廢水。銅、鎳、黃金冶煉產(chǎn)生的污酸廢水中，污染物以砷濃度最高、危害最大，同時還含有鉛、鎘、鋅、銅等重金屬離子；鉛鋅冶煉產(chǎn)生的污酸廢水中以汞和砷為主要污染物，還含有高濃度的鋅和鉛，陰離子主要為氟、氯離子。污酸廢水具有成分復(fù)雜、重金屬濃度高、波動大、重金屬形態(tài)復(fù)雜及酸度高等特點，是目前有色冶煉企業(yè)重金屬廢水處理的難點。
[0003]目前國內(nèi)處理污酸廢水的方法主要有中和法、硫化法一中和法、中和一鐵鹽共沉淀、膜技術(shù)處理等方法，但都存在各自的缺陷，而且處理效果不理想。其中中和法處理成本較低，但產(chǎn)生渣量大、廢水處理后難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo);硫化中和法，相比中和沉淀法雖然減少了渣量，但任然存在大量的中和渣，且處理過程中鈣和鈉離子等進(jìn)入系統(tǒng)造成硬度高、鹽分累積，不利于廢水回用。中和鐵鹽沉淀法，應(yīng)用較普遍，主要存在問題為產(chǎn)生渣量大、資源沒有有效利用，后期渣的處置費用高，有二次環(huán)境污染風(fēng)險等;膜技術(shù)應(yīng)用于污酸廢水處理具有能耗低、占地面積小、成本相對較低等特點，已成為近幾年研究的熱點。通過具有選擇性的離子交換膜回收廢水中的酸，有利于后續(xù)進(jìn)一步處理廢水中的重金屬。通過膜技術(shù)處理重金屬廢水的方法主要有擴散滲析、電滲析、納濾等方法。專利(201310501529.7)重金屬污酸廢水資源化回收方法及裝置公開了采用電滲析和重金屬硫化裝置回收廢酸的方法，主要存在回收酸度低，回收酸中含有氟、氯離子限制了酸的回用等問題;專利(201410786969.6) —種冶煉污酸凈化的方法公開了采用擴散滲析和離子交換、多效蒸發(fā)凈化污酸的方法，雖然解決了回收酸度低的問題，但是擴散滲析過程中需要補充大量新水，增加了污酸的處理量，低酸含氟氯及重金屬的廢水仍然需要中和處理，不利于回用。因此，開發(fā)一種高效的冶煉煙氣洗滌污酸廢水循環(huán)利用新工藝是我國有色行業(yè)環(huán)境治理領(lǐng)域的重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有方法污酸廢水處理過程中存在的問題，提出了一種污酸廢水中有價元素的深度回收及有害元素的單獨開路的方法及裝置，解決了污酸處理過程中有價資源無法回收、渣量大、存在二次污染等難題。
[0005]—種污酸資源回收與深度處理方法，包括以下步驟:
[0006](I)預(yù)處理與選擇性吸附，污酸廢水先通過精密過濾器過濾懸浮物，然后進(jìn)入選擇性吸附罐選擇性吸附包括錸和砸在內(nèi)的稀貴金屬；
[0007](2)再利用硫化砷或者硫化砷渣進(jìn)行銅砷分離；
[0008](3)銅砷分離后濾液采用硫化劑深度除砷，得到的硫化砷渣回用于步驟(2);
[0009](4)分離砷渣后濾液進(jìn)入電滲析設(shè)備預(yù)濃縮酸并分離富集氟氯；
[0010](5)電滲析設(shè)備濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)濃縮設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行酸濃縮，蒸發(fā)冷凝水回用；
[0011](6)蒸發(fā)濃縮后的酸液采用吹脫析出法除氟氯后回用于工藝或硫酸制酸系統(tǒng)，高濃度氟氯混酸外售或進(jìn)一步資源化。
[0012]步驟(I)所述的污酸廢水是有色金屬冶煉產(chǎn)生的煙氣在制酸凈化工藝過程中產(chǎn)生的酸性廢水，污酸中硫酸質(zhì)量濃度在2%_8%之間，含有銅、鉛、鋅、鎘、砷、鎳、鈷、錳、錫、銻、砸、汞、銦、錸離子中的一種或幾種，以及氟、氯、硫酸根和氫離子。
[0013]步驟(I)精密過濾時過濾材料的孔徑為0.5—ΙΟμπι。
[0014]步驟(I)選擇性吸附罐內(nèi)填充選擇性吸附填料，該填料為氮雜環(huán)化合物功能化離子交換材料。其制備方法是首先將聚丙烯-苯乙烯或苯乙烯-二乙烯苯等聚合物進(jìn)行Blanc氯甲基化反應(yīng)，然后將反應(yīng)產(chǎn)物浸泡在含雜環(huán)化合物功能單體的溶液中反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)干燥后，即得。
[0015]步驟(2)銅砷分離時硫化砷或者硫化渣按照As/Cu摩爾比為1-5:1的比例加入至污酸廢水中，在40-80°C下反應(yīng)l_3h，過濾后得到富銅渣和富砷溶液。
[0016]步驟(3)所采用硫化劑為硫化鈉、硫氫化鈉、硫化鈣、硫化鋇、硫化氫中的一種或幾種。所采用硫化氫可采用硫化鈉和硫酸或硫化和氫氣、甲醇、天然氣、焦?fàn)t煤氣中一種或幾種反應(yīng)產(chǎn)生。
[0017]步驟(4)的電滲析設(shè)備采用夾板式或卷式，所用膜為抗污染耐腐蝕的均相離子交換膜或雙極膜，所用電源采用倒極或頻繁倒極方式，所述預(yù)濃縮為將硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃縮至
10?20% O
[0018]步驟(5)的蒸發(fā)濃縮設(shè)備采用二效或三效蒸發(fā)或膜蒸餾方式進(jìn)行濃縮，酸將由硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)10?20%的酸濃縮至30?60%，所述二效或三效蒸發(fā)蒸發(fā)室和換熱器采用石墨、PP、PVDF、PTFE中一種或幾種，所述膜蒸餾運行溫度為60—90°C，真空采取水循環(huán)真空栗或柱塞真空栗實現(xiàn)，運行真空度為-0.05—0.09MPa，膜組件采用浸沒式減壓膜蒸餾或多效膜蒸餾運行;膜蒸餾過濾孔徑為0.2—0.5μπι，通量為3—5L/m2。
[0019]步驟(6)蒸發(fā)得到含氟氯濃縮酸液采用吹脫解析法脫除氟氯，并得到氟氯混酸，所述的熱風(fēng)吹脫溫度為110-120°C，吹脫時間為I_2h。
[0020]與上述的污酸資源回收與深度處理方法配套的裝置，由精密過濾器、選擇性吸附罐、銅砷分離設(shè)備、硫化設(shè)備、電滲析設(shè)備、蒸發(fā)濃縮設(shè)備及吹脫設(shè)備依次連接而成。
[0021 ]本發(fā)明具有以下有益效果
[0022]1、采用選擇性吸附的方法從污酸廢水中吸附富集稀貴金屬離子，以相對簡單的方式充分回收了廢酸中的高附加值成分，并得到高濃度的富集溶液且沒有給溶液帶來二次污染，有利于廢酸的后續(xù)處理與利用。
[0023]2、針對污酸硫化過程砷濾餅中銅砷分離難題，采用硫化砷渣活化分離銅砷，實現(xiàn)了廢水中銅與砷的高效分離，并可得到高品位硫化銅渣，保障了銅的回收，為砷的深度凈化提供了條件。
[0024]3、采用電滲析與蒸發(fā)結(jié)合的方法用于污酸廢水處理，最大程度降低了運行成本，根據(jù)污酸廢水的特點，在較低酸濃度條件下采用電滲析進(jìn)行預(yù)濃縮，在較高酸濃度條件下采用多效蒸發(fā)或膜蒸餾繼續(xù)進(jìn)行濃縮。
[0025]4、通過膜蒸餾技術(shù)和蒸發(fā)濃縮實現(xiàn)氟氯的富集為氟氯分離提供條件，采用吹脫解析法分離氟氯并進(jìn)一步濃縮酸，可得到較高濃度的氟氯混酸和低氟氯的硫酸，硫酸可以返回系統(tǒng)使用，氟氯混酸可以從系統(tǒng)開路。
[0026]5、本發(fā)明能實現(xiàn)污酸廢水的資源化和循環(huán)利用，可充分回收稀貴金屬;實現(xiàn)銅砷的高效分離，污酸中砷的深度凈化，回收高品位銅渣，單獨開路砷渣;實現(xiàn)氟氯的富集與開路，硫酸的濃縮與回用。工藝凈化高效，資源