专利名称：一种金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法
技术领域：
本发明涉及一种金属冶炼副产物的处理方法，特别涉及一种是金属硫化矿冶炼烟 气制酸所产生的污酸处理方法。
背景技术：
在金属硫化矿冶炼过程中会产生大量的烟气，其中包含大量的二氧化硫及一些有 害金属成分，从环保和综合利用角度出发，在工业化生产中，一般会根据烟气SO2浓度的不 同分别采用不同的处理工艺，当SO2浓度<2. 5%时，一般需采用烟气脱硫(FGD)的方法进 行处理。当浓度为2. 5% 3. 5%时，SO2烟气可直接用于生产硫酸，目前主要有2种工 艺，一种是低浓度非稳态转化工艺，另一种是托普索公司的WSA湿法制酸工艺。当 浓度为3. 5% 5. 0%时，可采用常规的一转一吸制酸工艺，一般加尾气吸收装置后制酸尾 气才能达标排放。当浓度> 5. 0%时，可采用常规的两转两吸制酸工艺。绝大多数金属硫化矿装置均配套设置有制酸系统，实现烟尘回收及二氧化硫制硫 酸。其一般的生产工艺为烟气净化、干燥、转化，烟气净化的作用是除去杂质、降低温度和 移走热量。从冶炼系统来的炉气中含有尘、酸雾、砷、氟等有害物质，通过净化工序后，使上 述有害物质含量降低到符合制酸标准要求。烟气净化的方法一般使用稀硫酸对烟气进行洗 涤，使烟气中所携带的金属离子和各种杂质大部分进入稀硫酸循环液中，在稀硫酸溶液的 循环使用过程中，所含金属离子和各种杂质的浓度会不断增加，为保证稀硫酸循环液的浓 度稳定，需要开路(即分流一部分)，这部分稀硫酸废水含大量重金属等杂质，工业化生产 中通常称之为“污酸”，需要进一步进行处理。污酸处理是环境治理的重要课题，污酸中含有汞、砷、镉、铅等对人和动物危害最 为严重的重金属毒害物质，这些物质进入大气、水体和土壤等各种环境后，均可通过呼吸 道、消化道和皮肤等各种途径被动物吸收。当这些重金属在动物体内积累到一定程度时，即 会直接影响动物的生长发育、生理生化机能，直至引起动物的死亡。由于重金属不能被微生 物降解，在环境中只能发生各种形态之间的相互转化，所以，重金属污染的消除往往更为困 难，对生物引起的影响和危害也更为严重，因此烟气制酸中产生的污酸废水处理的目的在 于1、废水达标排放，不污染人类生存环境；2、污酸废水中所含砷、镉等资源再回收利用。现有技术中，含汞及重金属废水的治理方法很多，如中和法、硫化法、铁氧化法、电 凝聚法、离子交换法、吸附法等，由于污酸废水具有排量大、含量高和组成复杂等特点，能否 工业化应用并具有经济可行性是本领域的技术人员在工业化生产中选择各种方法的主要 依据，其经济可行性与各方法所采用的原料物质及消耗量、所得产物的后续加工处理难度 等因素密切相关。因为上述原因，目前在工业化生产中采用得较多的是硫化法和硫酸亚 铁-石灰法两大类。硫酸亚铁-石灰法是用石灰中和污酸并调节pH值，利用硫酸亚铁中的铁能与砷生 成难溶盐、铁的氢氧化物具有强大的吸附和絮凝能力的特性，达到去除污酸中砷、镉等有害 重金属的目的，在此过程中氟也能同时被去除。但硫酸亚铁-石灰法处理污酸所产生的渣量很大，且砷等重金属在渣中呈稀散分布，砷、镉等资源再回收困难，持续产生的大量废渣 难以实现无泄漏永久存放，容易造成二次污染。同时硫化剂和中和剂的消耗量非常大，中和 渣量非常多，岗位劳动强度比较大，成本相对较高，不具有经济可行性。硫化法是用可溶性硫化物与重金属反应，生成难溶硫化物，将其从污酸中除去，同 时硫化渣中砷、镉等含量大大提高，为有毒重金属回收提供了条件，这类反应可在PH值较 低的条件下发生，即污酸经过二氧化硫解析后，加入硫化剂硫化，将硫化后污酸在浓缩槽中 浓缩，经过压滤可得到砷镉渣，压滤后滤液称之为净化酸，再加入铁盐除砷后排放；净化酸 也可以用于制磷肥，但均不能达标排放。显然硫化法去除砷镉的效果差于硫酸亚铁——石灰法，处理后的污酸中砷含量仍 达几十mg/L，有的可达100mg/L，未达到国家标准要求，不能单独应用于工业化生产中，但 其已将污酸中的大部分砷、镉重金属提取出来富集余渣中，可进一步实现砷镉回收，但净化 酸中砷镉含量仍较高，虽然有将此方法所得净化酸用于磷肥生产的报道，但实际应用中砷 镉含量极易超标，尚未实现工业化应用，此工艺路线仍未解决大量的净化酸的再应用问题。因此在工业化生产应用中，上述方法各有其侧重点，形成不同的硫化工艺路线，现 有技术中，曾有将二者结合使用的报道，即采用中和——硫化法，硫化法用作一种预处理方 法，用以降低后续达标排放处理难度，使砷的去除率提高到95%以上后，再采用石灰——铁 盐法处理，具体工艺为污酸经石灰中和处理后，经过两次硫化钠硫化，一次硫化脱铜，压滤 后得到铜滤饼；二次硫化脱砷，压滤得到砷滤饼。此工艺路线的处理效果虽得到提高，但工 艺流程复杂，尤其是作为中和剂的钙质材料石灰消耗量大，致使处理成本较高，成为了该工 工艺工业化应用的主要影响因素，不具有工业化应用的经济可行性。另一方面，在电石生产过程中，电石水解获取乙炔气后产生大量以氢氧化钙为主 要成分的废渣，电石泥即是含水量高过50%的电石渣，产量多，碱性强，且价格便宜，电石泥 中有效CaO含量达60%左右，可作为钙质替代品，尚未应用于本领域。综上所述，现有技术中的金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法需进一步改 进。
发明内容
本发明目的在于提供一种金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法，它用于烟气 制酸中产生的污酸废水处理，它可使处理后的污酸达标排放，并具有方法简单、成本少、环 境污染小的优点。本发明的技术方案为一种金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法，它采用硫 化钠-电石泥中和法处理金属冶炼烟气制酸所产生的污酸，包括硫化、中和步骤，所述的中 和步骤中所用的中和剂为采用电石泥制成的电石泥中和剂浆液。作为对本发明的进一步改进，所述的电石泥中和剂浆液中CaO的质量百分浓度为 10 30%。作为对本发明的进一步改进，所述的中和步骤中PH值终点控制为7 12。作为对本发明的进一步改进，所述的污酸中硫酸的质量百分浓度为 6%，所 述的污酸中金属离子含量为0 100mg/l。作为对本发明的进一步改进，所述的电石泥中有效CaO含量50 % 70 %。
本发明的原理为在硫化步骤中，利用硫化钠中的S2-与重金属离子M之间有较强的亲和力，生成溶 解度极小的硫化沉淀物而从溶液中除去。硫化沉淀之后，再用电石泥制成的中和剂浆液中 和污酸溶液，将PH值调整到7以上，主要反应方程式为M2++S2_ = MS IH2S04+CaC03 — CaS04+0)2 +H2O本发明的有益效果在于本发明针对现有技术中硫酸亚铁-石灰中和法在工业化应用中所存在的主要问 题即作为中和剂的钙质材料石灰消耗量大、处理成本较高进行改进，充分利用电石渣中有 效CaO含量高的特点，作为钙质材料替代石灰使用，大大降低成本，实现了利用废渣治理废 液的环保效果，为电石泥的使用开辟了一条新途径，达到了“以废治废”的目的。本发明选取合适的PH值终点值，可使金属离子更容易被沉淀，通过浓缩及压滤 后，避免电石渣中的有害杂质进入处理后溶液，保证外排水达到国家排放标准，减少了二次 污酸的发生率。本发明所产生的渣量较现有技术大大减少，降低岗位劳动强度，且工艺简单，应用 经济性较高。经申请人在年产37万吨硫酸装置生产中应用，其污酸处理量达60万吨以上，本发 明可根据污酸产出状态进行调整，能允许污酸成分和浓度在一定范围内波动，仍保证外排 水能达到国家排放标准，外排水达标排放率能达到100%。
具体实施例方式实施例1 将本发明应用于年产22万吨的制酸系统，该系统是利用锌精矿沸腾炉焙烧后的 烟气中所含二氧化硫生产硫酸，烟气采用稀酸洗涤净化、两转两吸工艺处理，生产浓度为 93%的硫酸和浓度为98%的硫酸；该系统所产生的的污酸全部送污酸处理装置进行处理， 后再经水处理装置进一步处理后外排。待处理污酸的成分和浓度为
权利要求
1.一种金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法，其特征在于它采用硫化钠-电石 泥中和法处理金属冶炼烟气制酸所产生的污酸，包括硫化、中和步骤，所述的中和步骤中所 用的中和剂为采用电石泥制成的电石泥中和剂浆液。
2.根据权利要求1所述的金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法，其特征在于所 述的电石泥中和剂浆液中CaO的质量百分浓度为10 30%。
3.根据权利要求1所述的金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法，其特征在于所 述的中和步骤中PH值终点控制为7 12。
4.根据权利要求1所述的金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法，其特征在于所 述的污酸中硫酸的质量百分比浓度为1 % 6%，所述的污酸中金属离子含量为0 IOOmg/ 1。
5.根据权利要求1所述的金属冶炼烟气制酸所产生的污酸处理方法，其特征在于所 述的电石泥中有效CaO含量50 70%。
全文摘要
本发明涉及一种是金属硫化矿冶炼过程中所产生的烟气制酸所产生的污酸处理方法。它采用硫酸亚-石灰中和法处理金属冶炼烟气制酸所产生的污酸，包括硫化、中和步骤，其特征在于所述的中和步骤中所用的中和剂为采用电石泥制成的电石泥中和剂浆液。本发明针对硫酸亚铁-石灰中和法在工业化应用中存在中和剂的钙质材料石灰消耗量大、处理成本较高的问题进行改进，充分利用电石渣中有效CaO含量高的特点，作为钙质材料替代石灰使用，大大降低成本，实现了利用废渣治理废液的环保效果，为电石泥的使用开辟了一条新途径，达到了“以废治废”的目的。
文档编号C02F101/20GK102115270SQ20091022678
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者刘宁波, 刘智能, 李云新, 肖康, 钟浩, 龙钦 申请人:株洲冶炼集团股份有限公司