本发明涉及有色冶金及化工技术领域，具体涉及一种利用废水沉砷渣对含砷硫酸铜溶液进行除砷的方法。
背景技术：
在处理含砷重金属废水时主要采用中和—硫酸亚铁氧化法进行除砷，除砷后得到的废水沉砷渣属于危险废物，危害性较大，所以要上交省危废处置中心专业化处置，以达到安全、环保的目的。
目前处理废水沉砷渣的方法主要有两种，第一种是用冶金的方法，包括湿法或火法，其中火法的方法为作为添加剂进入火法系统，但存在污染严重等缺点。
湿法的方法为采用酸浸或碱浸先将砷从废渣中分离，然后再进一步回收砷产品，虽然湿法具有能耗低、污染少、效率高等优点，但是流程复杂，处理成本较高。现有技术无法解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决在现有技术中存在的问题，提供了一种成本较低、危废总量少的利用废水沉砷渣对含砷硫酸铜溶液进行除砷的方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种利用废水沉砷渣对含砷硫酸铜溶液进行除砷的方法，包括以下步骤：
1）废水沉砷渣与含砷硫酸铜溶液混合：按照废水沉砷渣中铁的含量与含砷硫酸铜溶液中的砷的含量的质量百分比为1.8-3.0:1加入废水沉砷渣及含砷硫酸铜溶液进行混合；
2）除砷反应：在废水沉砷渣与含砷硫酸铜溶液的混合液中加入适量氧化剂，之后废水沉砷渣里少量的二价铁离子被氧化为三价铁离子，含砷硫酸铜溶液中的三价砷离子被氧化为五价砷离子，在温度为60℃-80℃、ph值为2.0-3.5的条件下，五价砷离子与废水沉砷渣中的三价铁离子发生反应，反应时间为1.5小时-3小时，形成砷酸铁的沉淀物；
3）液固分离处理：将反应后的溶液通过压滤机进行压滤液固分离得到压滤渣及硫酸铜滤液，硫酸铜滤液进入萃取系统，之后蒸发结晶，形成电镀级硫酸铜产品；
4）压滤渣处理：将压滤渣使用浓度为0.01mol/l-0.1mol/l的酸溶液进行洗涤过滤得到滤液及砷渣，将砷渣上交危废填埋中心专业化处置，将滤液返回浸出、除砷系统进行回用。
进一步地，废水沉砷渣为含砷的废水溶液经中和即硫酸亚铁氧化法进行除砷，最后压滤得到的沉砷渣；废水沉砷渣包括砷酸铁、氢氧化铁及水，且废水沉砷渣中的水的质量百分比含量为45%—55%，铁的质量百分比含量为16%—24%，砷的质量百分比含量为4%—10%。
进一步地，步骤2）中采用蒸汽使反应液的温度控制在60℃-80℃。
进一步地，步骤2）中采用碳酸钠溶液或氢氧化钠溶液调节ph值。
进一步地，步骤2）中加入氯酸钠作为氧化剂。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：本发明利用废水沉砷渣带代替硫酸亚铁对含砷硫酸铜溶液进行除砷。可以富集沉砷渣及含砷硫酸铜溶液中的砷含量，经过富集后的砷渣中砷含量达到18%—23%，处理后的硫酸铜滤液中的砷含量小于0.5g/l，铁含量小于0.10g/l。有效利用了废水沉砷渣中的多余铁量，降低了材料费用，有效减少了危废总量，有效节约了利用废水沉砷渣除砷的费用。每年可节约费用281.46万元。危废总量每年可减少388.5吨。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种利用废水沉砷渣对含砷硫酸铜溶液进行除砷的方法，包括以下步骤：
实施例1：
1）废水沉砷渣与含砷硫酸铜溶液混合：按照废水沉砷渣中铁的含量与含砷硫酸铜溶液中的砷的含量的质量百分比为1.8:1加入废水沉砷渣及含砷硫酸铜溶液进行混合；废水沉砷渣里包括砷酸铁、氢氧化铁及水，且废水沉砷渣的水的质量百分比含量为45%—55%，铁的质量百分比含量为16%—24%，砷的质量百分比含量为4%—10%；废水沉砷渣为含砷的废水溶液经中和即硫酸亚铁氧化法进行除砷，最后压滤得到的沉砷渣。
2）除砷反应：在废水沉砷渣与含砷硫酸铜溶液混合液中加入适量氯酸钠作为氧化剂，之后废水沉砷渣里少量的二价铁离子被氧化为三价铁离子，含砷硫酸铜溶液中的三价砷离子被氧化为五价砷离子，利用蒸汽升温，温度控制在80℃、调节ph值为3.5，五价砷离子与废水沉砷渣中氢氧化铁中的三价铁离子发生反应，反应时间为3小时，形成砷酸铁的沉淀物。
含砷硫酸铜溶液中的砷主要是以3价形态（亚砷酸盐形态）存在，as3+单纯用中和水解法难以除去，但当as3+被氧化为as5+后，在有fe3+存在的情况下生成feaso4沉淀，从而达到除砷目的，除砷反应如下：
在ph﹤4时，as3+和as5+的氧化水解净化沿着下列途径进行：
利用碳酸钠溶液调节ph值：
3）液固分离处理：将反应后的溶液通过压滤机进行压滤压滤液固分离得到压滤渣及硫酸铜滤液，硫酸铜滤液中的砷含量为0.3g/l，铁含量小于0.02g/l，硫酸铜滤液进入萃取系统，之后蒸发结晶，形成电镀级硫酸铜产品。
4）压滤渣处理：将压滤渣使用浓度为0.05mol/l的硫酸溶液进行洗涤过滤得到滤液及砷渣，砷渣中含铜的质量百分比为3.9%，含砷的质量百分比为21.35%，滤渣符合危废处置的要求。将砷渣上交危废填埋中心专业化处置，将滤液返回浸出、除砷系统进行回用。
表1为实施例1的化验分析数据。
表1
实施例2：
1）废水沉砷渣与含砷硫酸铜溶液混合：按照废水沉砷渣中铁的含量与含砷硫酸铜溶液中的砷的含量的质量百分比为2.2:1加入废水沉砷渣及含砷硫酸铜溶液进行混合；废水沉砷渣里包括砷酸铁、氢氧化铁及水，且废水沉砷渣的水的质量百分比含量为45%—55%，铁的质量百分比含量为16%—24%，砷的质量百分比含量为4%—10%；废水沉砷渣为含砷的废水溶液经中和即硫酸亚铁氧化法进行除砷，最后压滤得到的沉砷渣。
2）除砷反应：在废水沉砷渣与含砷硫酸铜溶液混合液中加入适量氯酸钠作为氧化剂，之后废水沉砷渣里少量的二价铁离子被氧化为三价铁离子，含砷硫酸铜溶液中的三价砷离子被氧化为五价砷离子，利用蒸汽升温，温度控制在70℃，调节ph值为3.0，五价砷离子与废水沉砷渣中氢氧化铁中的三价铁离子发生反应，反应时间为2小时，形成砷酸铁的沉淀物。
含砷硫酸铜溶液中的砷主要是以3价形态（亚砷酸盐形态）存在，as3+单纯用中和水解法难以除去，但当as3+被氧化为as5+后，在有fe3+存在的情况下生成feaso4沉淀，从而达到除砷目的，除砷反应如下：
在ph﹤4时，as3+和as5+的氧化水解净化沿着下列途径进行：
利用氢氧化钠溶液调节ph值：
3）液固分离处理：将反应后的溶液通过压滤机进行压滤液固分离得到压滤渣及硫酸铜滤液，硫酸铜滤液中的砷含量为0.41g/l，铁含量小于0.031g/l，硫酸铜滤液进入萃取系统，之后蒸发结晶，形成电镀级硫酸铜产品。
4）压滤渣处理：将压滤渣使用浓度为0.1mol/l的硫酸溶液进行洗涤过滤得到滤液及砷渣，过滤后的砷渣中含铜的质量百分比为3.2%，含砷的质量百分比为19.95%，滤渣符合危废处置的要求。将砷渣上交危废填埋中心专业化处置，将滤液返回浸出、除砷系统进行回用。
表2为实施例2的化验分析数据。
表2
实施例3：
1）废水沉砷渣与含砷硫酸铜溶液混合：按照废水沉砷渣中铁的含量与含砷硫酸铜溶液中的砷的含量的质量百分比为3.0:1加入废水沉砷渣及含砷硫酸铜溶液进行混合；废水沉砷渣里包括砷酸铁、氢氧化铁及水，且废水沉砷渣的水的质量百分比含量为45%—55%，铁的质量百分比含量为16%—24%，砷的质量百分比含量为4%—10%；废水沉砷渣为含砷的废水溶液经中和即硫酸亚铁氧化法进行除砷，最后压滤得到的沉砷渣。
2）除砷反应：在废水沉砷渣与含砷硫酸铜溶液混合液中加入适量氯酸钠作为氧化剂，之后废水沉砷渣里少量的二价铁离子被氧化为三价铁离子，含砷硫酸铜溶液中的三价砷离子被氧化为五价砷离子，利用蒸汽升温，温度控制在60℃，调节ph值为2.0，五价砷离子与废水沉砷渣中氢氧化铁中的三价铁离子发生反应，反应时间为1.5小时，形成砷酸铁的沉淀物。
含砷硫酸铜溶液中的砷主要是以3价形态（亚砷酸盐形态）存在，as3+单纯用中和水解法难以除去，但当as3+被氧化为as5+后，在有fe3+存在的情况下生成feaso4沉淀，从而达到除砷目的，除砷反应如下：
在ph﹤4时，as3+和as5+的氧化水解净化沿着下列途径进行：
利用碳酸钠溶液调节ph值：
3）液固分离处理：将反应后的溶液通过压滤机进行压滤液固分离得到压滤渣及硫酸铜滤液，硫酸铜滤液中的砷含量为0.48g/l，铁含量小于0.091g/l，硫酸铜滤液进入萃取系统，之后蒸发结晶，形成电镀级硫酸铜产品。
4）压滤渣处理：将压滤渣使用浓度为0.01mol/l的硫酸溶液进行洗涤过滤得到滤液及砷渣，砷渣中含铜的质量百分比为3.3%，含砷的质量百分比为21.22%，滤渣符合危废处置的要求。将砷渣上交危废填埋中心专业化处置，将滤液返回浸出、除砷系统进行回用。
表3为实施例3的化验分析数据。
表3
表4为现有技术中现场除砷数据统计表，表5为实施本发明的方法后的费用对比计算表。
表4现有技术现场除砷数据统计表。
表5费用对比计算表
综上，根据生产实际，2016年1月至2016年6月，每天约产生的废水沉砷渣为2.25左右，共产生废水沉砷渣393.75吨，砷渣787.5吨，统计了2016年6月至2016年12月利用废水沉砷渣除砷的费用，自2016年6月至2016年12月，半年时间节约费用为140.73万元，每年可节约费用281.46万元。危废总量每年可减少388.5吨。
本发明所涉及的利用废水沉砷渣对含砷硫酸铜溶液进行除砷的方法，不局限于上述的应用于含砷硫酸铜溶液，也可应用其它高砷溶液，如高砷含镍或含钴溶液。