冶炼烟气制酸酸性废水的处理

迟栈洋;迟建;杨文阁;朱伯麟;刘峰

【摘 要】The reaction principle of the sulphurization and lime-ferrate method to treat the acidic wastewater from the copper smel-ting flue gas,the process,and equipment selection were described in detail.The technology retrofit took advantage of the present idling equipment with a total investment of 4.934 1 million yuan,which was lower than the investment of the acidic wastewater treatment sys-tem at the same scale domestically.The system operation is stable and the problems are solved.The effluent meets the discharge standard after the acidic wastewater from the copper-based sulphuric acid production is treated.%详细介绍了铜冶炼烟气制酸酸性废水硫化、石灰-铁盐法处理系统的反应原理、工艺流程及设备选型.技改利用现有闲置设备,总投资493.41万元,较国内相同规模酸性废水处理系统投资低.系统运行稳定,解决了铜系统酸性废水达标排放问题. 【期刊名称】《硫酸工业》 【年(卷),期】2018(000)006 【总页数】3页(P18-20)

【关键词】冶炼烟气;硫酸生产;酸性废水;硫化法;石灰-铁盐法;改造;达标 【作 者】迟栈洋;迟建;杨文阁;朱伯麟;刘峰

【作者单位】金川集团股份有限公司镍冶炼厂,甘肃金昌737104;金川集团股份有限公司镍冶炼厂,甘肃金昌737104;金川集团股份有限公司镍冶炼厂,甘肃金昌

737104;金川集团股份有限公司镍冶炼厂,甘肃金昌737104;金川集团股份有限公司镍冶炼厂,甘肃金昌737104 【正文语种】中 文

【中图分类】TQ111.16;X781

金川集团股份有限公司(以下简称金川公司)现有2 520 kt/a镍、铜冶炼烟气制酸能力，硫酸生产净化工序会产生大量的酸性废水[1]，通过不断技改减排和综合治理，目前已经初步实现了源头控制，分质规范排放、分级处理、集中回用的目标，使制酸酸水排放已缩减至22～30 m3/h，这部分酸性废水需要经过处理以达到国家排放标准。 1 工艺方案 1.1 流程简述

金川公司酸性废水采用硫化钠除铜、EX2000除砷工艺进行初步处理后，再利用石灰中和法对硫化后酸性水进行中和处理，中和后废水送至公司水处理厂进一步处理[2]。

铜冶炼系统酸性废水处理系统是在充分利用公司内部闲置设备和厂房基础上，采用石灰-铁盐法处理工艺，主要流程分为硫化工序、中和工序两部分。

硫化工序将制酸系统净化除尘、除铅后的酸性水加Na2S反应，通过硫离子与重金属的高效沉淀机理，除去酸水中的重金属和砷，反应生成的沉淀通过板框压滤机压滤为干渣，清液进入中和工序继续处理。同时设置H2S吸收塔和脱气装置，可将反应产生H2S气体进行吸收后达标排放。

中和工序使用浆化后的氧化钙溶液与硫化后的酸性水分别进行一段中和与二段中和，两段中和液分别进入一、二段浓密机并投加絮凝剂，浓密后底流液通过底流输送泵

进入压滤机压滤除渣，浓密与压滤的清液可作为中水回用。 1.2 反应原理

石灰-铁盐法是通过调节pH值来控制反应程度，通入一定量的Ca(OH)2溶液将酸性废水中和，再在碱性条件下沉淀砷、氟、锌、铁、镍、铅等微量有害元素，同时加入硫酸亚铁、絮凝剂等净水剂进行混凝沉淀，最终使废水达到排放要求。 基本原理如下：

一段中和反应控制pH为4～5。 Ca(OH)2+H2SO4CaSO4 ↓+2H2O (1)

2H3AsO3+Ca(OH)2Ca(AsO2)2 ↓+4H2O (2)

二段中和反应控制pH为8～10。 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (3)

2Fe(OH)3+3As2O32Fe(AsO2)3↓+3H2O (4)

Fe(OH)3+H3AsO4FeAsO4↓+3H2O (5)

As2O5+Fe(OH)3Fe(AsO3)3 ↓+H2O (6)

NiSO4+Ca(OH)2Ni(OH)2 ↓+CaSO4↓ (7)

CuSO4+Ca(OH)2Cu(OH)2 ↓+CaSO4↓ (8)

2Fe2(SO4)3+6Ca(OH)2 4Fe(OH)3 ↓+6CaSO4↓ (9)

ZnSO4+Ca(OH)2Zn(OH)2 ↓+CaSO4↓ (10)

PbSO4+Ca(OH)2Pb(OH)2 ↓+CaSO4↓ (11)

2F-+Ca+CaF2↓ (12) 1.3 工艺配置 1.3.1 硫化工序

铜系统制酸所产生的酸性废水中加入Na2S除去重金属和砷，反应生成的沉淀通过板框压滤机压滤为干渣，压滤液送至中和工序。另增加H2S吸收塔和脱气装置，确保反应生成的H2S气体能够达标排放。工艺流程如图1。 图1 硫化工艺流程 1.3.2 中和工序 中和工艺流程如图2。 图2 中和工艺流程

硫化后压滤液进入中和工序，进入一段中和反应罐。同时在石灰配置槽内配置质量分数为10%～12%的石灰浆液，通过石灰输送泵送入一段中和反应罐进行逐级反应。并在一段中二级、四级反应罐进行pH值监测，经过四级中和反应的一段中和液通过自流进入一段浓密机进行固液分离。一段浓密机上清液自流进一段浓密清液罐，底部稠液通过底流输送泵输送至一段压滤机，进行渣水分离，滤液进入压滤清液储罐。

来自一段浓密清液罐和压滤清液储罐的水进入二段中和反应罐。同时加入石灰乳进行二段中和反应，并在二段中二级、四级反应罐进行pH值监测。经过反应的二段中和液通过自流进入二段浓密机进行固液分离，清液自流进中和二段浓密清液罐，底部稠液通过底流输送泵送至二段压滤机，进行渣水分离。来自压滤清液储罐和二段浓密清液罐的达标清水可在系统内进行回用。 1.3.3 主要工艺指标

设计正常处理水量200 m3/d，处理后达标水送制酸系统净化工序回收利用。 主要工艺指标为： 酸水处理量/(m3·d-1) 200 酸水温度/℃ ≤50 酸水质量浓度，% ≤10 一段中和后pH值 4～5 二段中和后pH值 8～10

浓密机底排含固量(w)，% 15～25 滤渣含固量(w)，% 45～50 2 闲置设备改造

该项目中和工序利旧，改造厂房内一套粗粒合金加压浸出系统，设备已闲置多年。在充分论证工艺可行、现有闲置设备可恢复的基础上，重新配置工艺管道，对泵及搅拌装置进行填平补齐，达到酸性水处理要求，同时大大降低项目投资[3]。此次改造共利旧设备23台，新增泵类设备14台、搅拌设备2台、管道2 700 m、阀门60件及电气仪表设备29台。改造所用设备见表1。

表1 改造所用设备一览 项 目设备规格及型号材质数量/台备注电葫芦CD1-3-181利旧天车LX3-18,Q=10 t1利旧石灰浆化罐(带搅拌)ϕ3 000 mm×2 800 mm 钢衬砖2利旧石灰乳输送泵80HFP-ZK30-30C工程塑料2新增一段中和反应罐

(带搅拌)ϕ2 400 mm×2 400 mmTA24利旧二段中和反应罐(带搅拌)ϕ2 400 mm×2 400 mmTA24利旧备用中和反应罐(带搅拌)ϕ2 400mm×2 400 mmTA24利旧絮凝剂配液槽(带搅拌)ϕ2 000 mm×2 000 mm钢衬胶2利旧絮凝剂加料泵40HFP-ZK10-10C工程塑料2新增底排液储罐(带搅拌)ϕ2 500 mm×2 500 mm钢衬砖1利旧底排液泵80HFP-ZK30-30C工程塑料2新增一段浓密机(带搅拌)ϕ9 000 mm×4 000 mm混凝土衬砖1利旧二段浓密机(带搅拌)ϕ6 000 mm×4 000 mm混凝土衬砖1利旧一段浓密清液罐ϕ3 000 mm×3 000 mm钢衬胶1利旧一段浓密机清液泵80HFP-ZK40-30C,Q=40 m3 ,H=30 m 工程塑料2新增二段浓密清液罐ϕ3 000 mm×3 000 mm钢衬胶1利旧二段浓密机清液泵80HFP-ZK40-30C工程塑料2新增一段浓密机底泥输送泵100HFP-ZK60-60C工程塑料2新增二段浓密机底泥输送泵100HFP-ZK60-60C工程塑料2新增一段压滤机XAZGFN100/1000-U聚丙烯2利旧二段压滤机XAZGFN100/1000-U聚丙烯1利旧压滤清液储罐ϕ3 000 mm×3 000 mm钢衬胶1利旧压滤机清液泵80HFP-ZK40-30C工程塑料2新增 3 结语

该硫化工序改造费用220万元，中和工序改造费用273.41万元，其中建筑安装费用120万元，管道阀门安装费用29.04万元，电气仪表安装费用78.8万元，其他费用45.57万元。该酸性废水处理装置投产后运行稳定，实现了铜系统制酸废水的达标排放，取得了较好的经济效益和环境效益。 参考文献：

[1] 刘少武.硫酸工作手册[M].南京：东南大学出版社,2001:414-415.

[2] 孟祥和，胡国飞.重金属废水处理[M]. 北京：化学工业出版社，2002:36-72. [3] 朱有庭，曲文海，于浦义.化工设备设计手册[M].北京 化学工业出版社，

2005:106-118.