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铅锌冶炼污酸处理及汞的脱除技术研究

发布时间:2021-07-22 17:43所属平台:学报论文发表咨询网浏览:

摘要:本文介绍了铅锌冶炼污酸传统处理工艺中的中和沉淀法、硫化-中和法和铁盐-中和法,并分析了新型聚结脱汞技术。 相比之下,聚结脱汞技术具有清洁高效、原料适应性强、能够选择性脱汞和处理成本较低等特点。 其间通过试验验证了聚结脱汞技术在铅冶炼污酸

  摘要:本文介绍了铅锌冶炼污酸传统处理工艺中的中和沉淀法、硫化-中和法和铁盐-中和法,并分析了新型聚结脱汞技术‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 相比之下,聚结脱汞技术具有清洁高效、原料适应性强、能够选择性脱汞和处理成本较低等特点‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。 其间通过试验验证了聚结脱汞技术在铅冶炼污酸和锌冶炼污酸中的处理效果。 试验结果表明,在每升污酸液中M201添加量为10 mL和室温的条件下,溶液中汞脱除率能够超过99%,渣中汞富集率能够保持在20%~40%。

  关键词:聚结脱汞; 污酸; 清洁高效; 选择性脱汞

金属学报

  污酸主要来源于有色金属冶炼烟气制酸环节的烟气洗涤过程,其间主要采用5%的稀硫酸对烟气进行洗涤,将其所含的铅、锌、氟和氯等污染物洗涤下来,达到净化烟气的效果,最终提高硫酸品质[1-3]。 铅锌冶炼系统的污酸通常含有砷、汞、铜、铅和镉等重金属离子,这些重金属离子对环境具有较大的毒害作用,直接排放会对环境造成极大的危害,同时也会造成金属资源和酸资源的浪费[4-6]。 因此,对污酸所含组分进行有效分离,研发金属及酸资源循环利用技术[7-10],对社会可持续发展和企业绿色环保发展具有重要意义。

  作者:郑朝振1,林江顺1,王海北1,秦树辰1,吴 涛2,张登凯2,冯爱玲1

  1 污酸传统处理方法

  目前,国内处理污酸废水的主要方法有中和沉淀法、硫化-中和法、铁盐-中和法[11-16]。 含砷浓度极高的废水采用硫化钠脱砷,再与厂内其他废水混合后一并进行中和处理,而含砷浓度较低的废水一般采用铁盐-中和法[17-19]。

  1.1 中和沉淀法

  中和沉淀法是指向污酸中添加碱类中和剂,通过中和反应提高污酸溶液的pH,最终使污酸中重金属离子形成溶解度更小的氢氧化物沉淀而脱除。 常用的碱类中和剂有碱石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH)2)、飞灰(石灰粉,CaO)、白云石(CaCO3,MgCO3)等石灰类碱性物质,其优点是工艺简单,处理成本较低,能够同时脱除多种重金属离子,缺点是未能有效利用污酸中所含的酸。 大多情况会在中和沉淀过程中加入絮凝剂,使得中和沉淀法与絮凝沉淀法同时作用,提高沉降效果[20-23]。 我国大冶有色金属有限公司冶炼厂曾于1997年建立了一套生产能力30 m3/h的污酸处理装置,用来处理诺兰达炉烟气回收制酸所产生的污酸,采用的工艺方法是三段石灰-铁盐法处理工艺。

  1.2 硫化-中和法

  硫化法是指向污酸中添加硫化剂,利用可溶性硫化物与重金属反应,生成难溶硫化物,将其金属离子从污酸中除去。 常用的硫化剂包括硫化钠、硫氢化钠、硫化亚铁等。 其优点是金属硫化物的溶解度低于氢氧化物沉淀物,与氢氧化物沉淀相比,硫化物脱除后,杂质含量更低。

  1.3 铁盐-中和法

  铁盐-中和法是指向污酸中加入石灰中和污酸,同时添加铁盐并调节pH(保持在9~11),利用砷与铁生成砷酸铁化合物将砷除去,利用铁氢氧化物具有强大吸附和絮凝能力的特性,将污酸中的砷、镉等金属去除。

  2 胶体聚结除汞新技术

  胶体聚结法是指废水中欲被分离的微量元素(离子)在一定条件下与胶体颗粒发生吸附作用,通过物理化学手段分离聚结的胶体,进而从废水中分离出目标物。 胶体聚结除汞技术具有工艺简单、成本低的优点,同时克服了常规石灰法结垢严重、石灰消耗量大、易堵塞管道、污泥量大、操作环境恶劣等缺点。 其主要具有以下优势:能够破坏污酸中的胶体汞结构,使胶体汞得到有效脱除,同时实现对其他重金属离子的同步深度脱除; 胶结剂环境友好,工艺清洁,极大地降低了污酸处理成本; 运行成本与维护费用低,能耗低,处理能力大。、

  3 锌冶炼污酸中汞聚结脱除试验研究

  下面针对某锌冶炼污酸进行汞脱除试验研究,其污酸中汞成分为280~320 mg/L,硫酸浓度为10%:

  在室温、混合时间10 min、气浮时间10 min、空气流量0.1 L/min、混合搅拌转速350 r/min的条件下,本研究考察了关键影响因素——M201用量对汞脱除效果的影响。

  由数据可以看出,M201用量是砷汞脱除的关键影响因素,增大试剂用量会大幅度降低溶液中残余砷汞含量,当用量继续增大时,砷与汞脱除率保持不变。 数据表明,试剂对汞的脱除效果最好,对砷的脱除效果次之,若每升污酸液添加6 mL M201,则可达到较高的脱除率。

  由中可以看出,聚结后形成了棕色的絮状物,在微小气泡的作用下逐渐向上漂浮,最后浮于液面上方。 对上述汞富集物进行分析可知,其汞含量达到41.20%,砷含量为0.028%。

  4 铅冶炼污酸中汞聚结脱除试验研究

  下面针对某铅锌冶炼厂铅冶炼污酸进行汞脱除试验研究,其污酸中汞成分含量为620~780 mg/L。 影响汞脱除的条件较多,本研究主要考察了M201用量、混合时间、反应温度和溶液酸度对汞脱除效果的影响。

  由试验结果可知,M201添加量是汞脱除的关键影响因素,当添加量达到16 mL时,残余汞含量能够降低至0.1 mg/L,Hg去除率能够达到99%,当继续添加M201时,汞脱除率保持基本不变; 在试验过程中,M201与汞元素聚结速度很快,在5 min内,残余汞含量就能降至0.2 mg/L; 温度的升高会降低M201的聚结脱汞效果,随着温度的升高,残余汞含量逐渐升高; 溶液酸度的升高也会降低M201的聚结脱汞效果。 为脱汞后溶液和汞富集渣,脱汞后液清澈透明,汞富集渣呈棕色,汞富集渣中汞品位保持在20%左右。

  冶金论文投稿刊物:《金属学报》(月刊)创刊于1956年,是由中国科协主管、中国金属学会主办、中国科学院金属研究所承办、科学出版社出版的材料冶金领域的学术性期刊。主要刊登冶金科技和材料科学与工程方面具有创新性的原始学术论文和高水平的综述性文章,是我国在该领域历史悠久、学术水平高的核心期刊之一。

  5 结论

  传统的污酸处理方法主要有中和法、硫化-中和法和铁盐-中和法,这些技术处理污酸时会产生大量石膏渣和中和渣,造成二次污染。 相比之下,聚结脱汞技术具有诸多技术优势:一是清洁、高效,处理过程中不产出二次污染物,环境友好; 二是适应性强,原料成分要求较低,无论是针对锌冶炼污酸,还是针对铅冶炼污酸,都具有良好的效果,添加少量的试剂,汞脱除率就可以达到99%; 三是可选择性脱汞,能够单一富集汞元素,最终获得汞含量较高(20%~40%)的汞富集物,便于汞资源回收利用; 四是处理成本较低,一般一步达标的药剂成本不足2元/t污酸,若分步达标(即先将污酸中汞降至小于5 mg/L,再深度净化),药剂成本不足2.5元/t污酸。

  参考文献

  1 冯继平,王述民,香钦华,等.铅锌冶炼污酸资源化利用试验研究[J].云南冶金,2020(4):78-81.

  2 易明希.锌冶炼污酸处理工艺改进实践[J].化工设计通讯,2020(7):112.

  3 李 鹏,谭自强,梁学武,等.污酸废水资源化处理新工艺[J].有色设备,2020(3):61-63.

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《铅锌冶炼污酸处理及汞的脱除技术研究》

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