铜冶炼烟气制酸过程中的烟气净化环节产生的高酸性废水称为“污酸”,该污酸成分复杂,主要含有高浓度的砷、硫酸根离子、氟离子、氯离子等,以及少量的金属离子如铜、锌、铅、镉等,是一种危害大且难处理的冶炼工业废水。污酸处理工艺会产生大量以砷为主同时含有铅、镉等重金属的危险废物,按铜冶炼企业每t铜排放0.046~0.057t危险废物计,2022年上半年铜冶炼企业危险废物排放量24.53~30.40万。
目前国内大型的铜冶炼企业污酸处理工艺主要有石灰中和法、硫化沉淀法、石灰-铁盐法等。
石灰中和法是向污酸中投加中和剂,除去硫酸、氟和重金属,石灰中和法具有适用性强、处理成本低、操作方法简单、对设备的要求低等优点,但是也存在危险废物产生量大、容易造成二次污染等缺点。硫化沉淀法是利用部分金属硫化物难溶于酸性水溶液的特性去除砷和部分重金属,该法具有处理效率高、渣量小、易脱水且不易返溶等优点,但同时也带入钠离子等杂质,不利于污酸最终回用。石灰-铁盐法是国内处理铜冶炼污酸最常用的方法之一,该方法具有去除效果好、废水排放稳定达标、操作简单、投资少、运行费用低等优点。但铁盐法产生的渣量大,有价元素不能得到有效利用,在pH值较高的情况下,部分两性金属的氢氧化物会复溶,使去除率降低。
上述常用的污酸处理工艺虽各有优点,但与固体废物“减量化、无害化、资源化”的要求仍有差距,处理后的污酸盐含量高、硬度高等缺点也较为明显,给污酸后续处理增加难度,也影响了污酸的综合利用。王坚等凹开展了负压蒸发和吹脱处理铅锌冶炼污酸废水的试验研究,认为采用负压蒸发可以实现污酸中水资源的回收利用。笔者以云南某铜冶炼企业污酸为原料,在一定真空度及温度条件下,考察不同浓缩比例下蒸馏液和残留液中硫酸、砷、氟、氯的分布,探索污酸中硫酸、砷等物质的分离条件。论证低压蒸馏工艺用于铜冶炼污酸处理的可行性,并根据蒸馏液和残留液中氟、氯和砷的含量分别采用石灰和硫化物进行再处理,探索药剂的合理添加量。分析不同条件下废渣的产生量和成分的规律,得到合理的工艺参数,为后续的处理工艺和设备选型提供技术参数。
1、低压蒸馏处理工艺概述
1.1 低压蒸馏工艺原理
低压蒸馏法是在较低压力下用加热的方法使溶液中一部分溶剂汽化,从而提高溶液的浓度,或使溶液浓缩到饱和而析出溶质的
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