一种冶炼制硫酸系统外排废酸的处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种冶炼制硫酸系统外排废酸的处理方法。该处理方法包括以下步骤：S1，将冶炼制酸系统外排的废酸与硫化剂进行硫化反应，控制溶液电位值，使砷及部分重金属杂质沉淀；S2，将S1硫化反应后的产物进行固液分离，得到滤液和滤渣；S3，使用电渗析装置对滤液进行处理，得到含有重金属的液体和稀硫酸；S4，将稀硫酸蒸发浓缩至30％～70％，在浓缩的同时去除稀硫酸溶液中的氟、氯元素；以及S5，浓缩后的硫酸回收利用。应用本发明的技术方案，对废酸除砷、重金属及氟、氯，并进行浓缩后，稀酸可返入制酸系统或他用，不再进行中和，解决了传统废酸处理产生大量废渣的问题，对冶炼厂废物减量化及环境保护具有重要意义。
【专利说明】
一种冶炼制硫酸系统外排废酸的处理方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种冶炼制硫酸系统外排废酸的处理方法。
【背景技术】
[0002] 有色金属冶炼过程中，火法冶炼产生的烟气含有大量的S〇2,通常配套烟气制硫酸 系统以利用硫资源，满足环保要求。冶炼烟气经洗涤净化后，通过催化剂的作用使S0 2转化 成S〇3，并通过浓硫酸吸收将S03转化为硫酸产品。在烟气洗涤净化过程中，烟气中的砷、氟、 氯、重金属烟尘等杂质进入洗涤酸中，当杂质富集到一定程度时即向系统外排出一定量的 废酸。
[0003] 目前有色冶炼烟气制硫酸系统外排的废酸多采用化学沉淀法进行处理，即通过加 入药剂将废酸中的砷、重金属、硫酸等转化为沉淀从液相分离出来，处理后的废水达标排 放。化学沉淀法工艺成熟、投资较低、处理效果稳定，但需要投加大量药剂，同时产出大量废 渣，劳动强度大，操作环境差。化学沉淀法产出的废渣含有砷、铜、锌、铅等元素，因此多属危 险废物，存在二次污染的风险，并且化学沉淀法未回收利用废酸中的硫元素。因此在环保要 求日益严格的情况下，该方法亟待改进或替代。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种冶炼制硫酸系统外排废酸的处理方法，以解决现有技术中废 酸处理产生大量废渣的问题。
[0005] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种冶炼制硫酸系统外排废 酸的处理方法。该处理方法包括以下步骤:S1，将冶炼制酸系统外排的废酸与硫化剂进行硫 化反应，控制溶液电位值，使砷及部分重金属杂质沉淀;S2,将S1硫化反应后的产物进行固 液分离，得到滤液和滤渣;S3,使用电渗析装置对滤液进行处理，得到含有重金属的液体和 稀硫酸；S4,将稀硫酸蒸发浓缩至30%~70%，在浓缩的同时去除稀硫酸溶液中的氟、氯元 素；以及S5，浓缩后的硫酸回收利用。
[0006] 进一步地，硫化剂为硫化钠和/或硫氢化钠。
[0007] 进一步地，S5具体包括:将浓缩后的硫酸代替工艺水补充至冶炼制硫酸系统的干 吸工段。
[0008] 进一步地，含有重金属的液体回用或处理后排放，其中，回用是指含有重金属的液 体用作湿法冶炼系统的补充水，或用于制酸系统净化工段的补充水，处理具体包括使用石 灰法处理。
[0009] 进一步地，S4具体包括:利用冶炼厂副产的蒸汽或余热将在浓缩设备中的稀硫酸 蒸发浓缩。
[0010]进一步地，浓缩设备为浓缩塔。
[0011] 进一步地，S2中采用压滤机进行固液分离。
[0012] 进一步地，包括对硫化反应和浓缩稀硫酸产生的尾气进行吸收处理的步骤。
[0013] 进一步地，采用碳酸钠或氢氧化钠溶液对尾气进行吸收处理。
[0014] 应用本发明的技术方案，对废酸除砷、重金属及氟、氯，并进行浓缩后，稀酸可返入 制酸系统或他用，不再进行中和，解决了传统废酸处理产生大量废渣的问题，对冶炼厂废物 减量化及环境保护具有重要意义。另外，将电渗析技术应用于废酸处理中，解决了废酸中去 除重金属的难题，为废酸回用提供了保证。
【附图说明】
[0015] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0016] 图1示出了根据本发明一实施方式的冶炼制硫酸系统外排废酸处理工艺的流程示 意图。
【具体实施方式】
[0017] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0018] 根据本发明一种典型的实施方式，提供一种冶炼制硫酸系统外排废酸的处理方 法。该处理方法包括以下步骤:S1，将冶炼制酸系统外排的废酸与硫化剂进行硫化反应，控 制溶液电位值使砷及部分重金属杂质沉淀(去除的重金属主要是铜、铋、锌等，反应机理仅 以铜为例在下文中给出，其余金属与之类似）；S2,将S1硫化反应后的产物进行固液分离，得 到滤液和滤渣;S3，使用电渗析装置对滤液进行处理，得到含有重金属的液体和稀硫酸;S4， 将稀硫酸蒸发浓缩至30%~70%，在浓缩的同时去除稀硫酸溶液中的氟、氯元素；以及S5， 浓缩后的硫酸回收利用。
[0019] 其中，控制溶液电位值，在实际工程中可以设置测量溶液电位的仪表，测量硫化反 应槽出口溶液电位，并与反应槽硫化剂进口管道上的调节阀门连锁，即可实现控制溶液电 位值的目的。电位值的范围应根据实际情况确定，一般在0~200mV。
[0020] 电渗析是一种利用膜的选择透过性对水中荷电性质不同的离子进行分离进而实 现化合物分离的工艺。电渗析装置的主要部件为阴、阳离子交换膜、隔板与电极三部分。隔 板构成的隔室为液体流经过的通道，原水经过的隔室为脱盐室，浓水经过的隔室为浓缩室。 在直流电场的作用下，脱盐室中的离子向浓缩室迀移，阳离子透过阳膜，阴离子透过阴膜， 而浓缩室的离子由于膜的选择透过性无法向脱盐室迀移。这样脱盐室的盐分浓度逐渐降 低，相邻浓缩室的盐分浓度相应逐渐升高，从而实现盐分与水的分离。
[0021]应用本发明的技术方案，对废酸除砷、重金属及氟、氯，并进行浓缩后，稀酸可返入 制酸系统或他用，不再进行中和，解决了传统废酸处理产生大量废渣的问题，对冶炼厂废物 减量化及环境保护具有重要意义。另外，将电渗析技术应用于废酸处理中，解决了废酸中去 除重金属的难题，为废酸回用提供了保证。
[0022]本发明中硫化剂可以是硫化钠和/或硫氢化钠，硫化氢、硫化亚铁等，其理论加入 量按化学反应平衡计算，实际工程中可以通过投加管道上的调节阀与反应槽出口溶液电位 值连锁对加入量进行调节。优选的，硫化剂为硫化钠和/或硫氢化钠，该硫化剂容易获得。采 用此硫化剂，主要涉及如下反应：
[0023] Na2S+H2S〇4 = Na2S〇4+H2S
[0024] 2HAs〇2+3H2S=As2S3(黄色沉淀）+4H20
[0025] H2S+CuS〇4 = CuS(黑色沉淀）+H2SO4
[0026] 根据本发明一种典型的实施方式，S5具体包括:将浓缩后的硫酸代替工艺水补充 至冶炼制硫酸系统的干吸工段，实现废酸回用。当然，浓缩后的稀硫酸也可以去其他用酸场 合。
[0027] 根据本发明一种典型的实施方式，含有重金属的液体回用或处理后排放，其中，回 用是指含有重金属的液体可以用作湿法冶炼系统的补充水，也可用于制酸系统净化工段的 补充水，处理后排放可使用石灰法处理后排放，其中，石灰法为本领域常规的石灰法。当然， 也可以采用其他合适的回用或处理方法。
[0028] 通过蒸汽间接加热，或者热空气直接加热废酸，使废酸中的水分部分蒸发，提高硫 酸的浓度，在加热的同时，由于氟化氢和氯化氢的挥发性，氟氯元素也进入气相与废酸分 离，最终再通过尾气洗涤去除。优选的，S4具体包括:利用冶炼厂副产的蒸汽或余热将在浓 缩设备中的稀硫酸蒸发浓缩，使得副产的蒸汽或余热得到充分利用。
[0029] 根据本发明一种典型的实施方式，浓缩设备为浓缩塔，当然也可以是多效蒸发系 统或其他形式的蒸发器。
[0030] 优选的，S2中采用压滤机进行固液分离，可以是使用立式或厢式压滤机。
[0031] 根据本发明一种典型的实施方式，该处理方法还包括对硫化反应和浓缩稀硫酸产 生的尾气进行吸收处理的步骤，优选的，采用碱法吸收工艺对尾气进行处理，使用碳酸钠或 氢氧化钠溶液洗涤尾气，吸收其中的硫化氢。
[0032]根据本发明一种典型的实施方式，如图1所示，该处理方法包括:S1，将冶炼制酸系 统外排的废酸与硫化钠在反应槽(硫化反应器）中进行硫化反应，控制溶液电位值使砷及部 分重金属杂质沉淀;S2,将S1硫化反应后的产物采用压滤机进行固液分离，得到滤液和滤渣 (固体残渣）；S3,使用电渗析膜(电渗析装置)对滤液进行处理，得到含有重金属的液体和稀 硫酸；S4,利用冶炼厂副产的蒸汽（冶炼厂余热）在浓缩塔中将稀硫酸蒸发浓缩至30%~ 70%，在浓缩的同时去除稀硫酸溶液中的氟、氯元素；以及S5,将浓缩后的硫酸代替工艺水 补充至冶炼制硫酸系统的干吸工段，实现废酸回用。另外，好包括对硫化反应和浓缩稀硫酸 产生的尾气进行吸收处理。
[0033]下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果，以下实施例中没有详细描述的 技术手段均可采用现有技术中的常规技术手段实现。
[0034] 实施例1
[0035] 某冶炼厂制酸系统外排的废酸成分如表1所示：
[0036] 表1
[0038] 本实施例的工艺步骤如下：
[0039] S1，将废酸与硫化钠在反应装置中进行硫化反应，控制溶液电位值0~150mV，使砷 及部分重金属杂质沉淀，砷去除效率达98%以上；
[0040] S2,将S1硫化反应后的产物采用压滤机进行固液分离，得到滤液和滤渣;滤渣另行 处理，滤液中含硫酸7~8%，含砷50mg/l左右；
[0041] S3,使用电渗析膜对滤液进行处理，得到含有重金属的液体和稀硫酸;其中铜、铁、 铅、锌元素总量的90%以上与稀硫酸分离;稀硫酸中含砷50mg/l左右，含铜5mg/l左右，含铁 30mg/l左右，含铅5mg/l左右，含锌30mg/l左右，含氟1000mg/l左右，含氯500mg/l左右； [0042] S4,利用冶炼厂副产的蒸汽在浓缩塔中将稀硫酸蒸发浓缩至30%~70%，在浓缩 的同时去除稀硫酸溶液中的氟、氯元素;氟、氯元素的去除效率达到90%以上；
[0043] S5,将浓缩后的硫酸代替工艺水补充至冶炼制硫酸系统的干吸工段，实现废酸回 用。
[0044] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
[0045] 稀酸可返入制酸系统或他用，不再进行中和，解决了传统废酸处理产生大量废渣 的问题，对冶炼厂废物减量化及环境保护具有重要意义。另外，将电渗析技术应用于废酸处 理中，解决了废酸中去除重金属的难题，为废酸回用提供了保证。
[0046]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种冶炼制硫酸系统外排废酸的处理方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，将冶炼制酸系统外排的废酸与硫化剂进行硫化反应，控制溶液电位值，使砷及部分 重金属杂质沉淀； S2，将所述S1硫化反应后的产物进行固液分离，得到滤液和滤渣； 53, 使用电渗析装置对所述滤液进行处理，得到含有重金属的液体和稀硫酸； 54, 将所述稀硫酸蒸发浓缩至30%~70%，在浓缩的同时去除所述稀硫酸溶液中的氟、 氯元素；以及 S5，浓缩后的硫酸回收利用。2. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述硫化剂为硫化钠和/或硫氢化钠。3. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述S5具体包括:将浓缩后的硫酸代 替工艺水补充至冶炼制硫酸系统的干吸工段。4. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述含有重金属的液体回用或处理后 排放，其中，回用是指所述含有重金属的液体用作湿法冶炼系统的补充水，或用于制酸系统 净化工段的补充水，处理具体包括使用石灰法处理。5. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述S4具体包括:利用冶炼厂副产的 蒸汽或余热将在浓缩设备中的所述稀硫酸蒸发浓缩。6. 根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述浓缩设备为浓缩塔。7. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述S2中采用压滤机进行固液分离。8. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，进一步包括对硫化反应和浓缩所述稀 硫酸产生的尾气进行吸收处理的步骤。9. 根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，采用碳酸钠或氢氧化钠溶液对所述尾 气进行吸收处理。
【文档编号】C01B17/90GK106045170SQ201610577047
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】魏甲明, 马小乐, 高飞, 岳焕玲, 周翠芳
【申请人】中国恩菲工程技术有限公司