摘要：近些年，我國(guó)銅冶煉工藝不斷進(jìn)步，銅冶煉工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，而污酸污水處理始終是銅冶煉工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先分析某銅冶煉廠現(xiàn)有污酸污水處理工藝，然后基于簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效的原則，提出了現(xiàn)有污酸污水處理工藝優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：銅冶煉;污酸污水處理;工藝優(yōu)化

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)注，金屬冶煉環(huán)保改造成為一大趨勢(shì)。目前我國(guó)大多數(shù)銅冶煉廠的污酸污水處理基本流程包括除鉛過(guò)濾、硫化物，石膏制備以及石灰鐵鹽的過(guò)濾，最終使廢水達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有色金屬工業(yè)最終排放的廢水中砷含量不能超過(guò)0.5mg/L。某冶煉廠采用二十世紀(jì)世紀(jì)八十年代從日本引進(jìn)的工藝方案，“先石膏，后分段硫化”處理污酸，通過(guò)石灰加硫酸亞鐵共沉淀法處理污水，污酸污水處理流程復(fù)雜，效率不高，同時(shí)工藝控制難度大，硫化鈉消耗量大，無(wú)法確保處理后的廢水排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)傳統(tǒng)的銅冶煉酸處理成本相對(duì)較高。因此，必須積極創(chuàng)新和優(yōu)化現(xiàn)有的銅冶煉污酸污水處理工藝，以滿足最新的環(huán)境保護(hù)要求。

1???? 當(dāng)前污酸及廢水處理工藝分析

該冶煉廠采用石膏—分段硫化—石灰鐵鹽共沉淀的工藝處理方案，具體如圖1。

1.1? 石膏工序

經(jīng)過(guò)凈化處理的污酸通過(guò)沉降處理可以除去其中的鉛、二氧化硫SO2氣體，然后與pH為2.0的石灰石乳液反應(yīng)形成石膏，并脫去一部分氟。將石膏濾液、上清液輸送到下一個(gè)硫化過(guò)程以去除銅和砷。

1.2? 分段硫化

將硫化鈉Na2S溶液加到石膏濾液中形成含有銅和砷的硫化物沉淀。通過(guò)控制一級(jí)反應(yīng)、二級(jí)反應(yīng)的pH值以及氧化還原電極電勢(shì)，根據(jù)銅、硫化砷的溶度積存在差異，因此銅、砷被沉淀，諸如鋅和鎘等其他重金屬離子也被沉淀。

1.3? 石灰乳鐵鹽共沉淀法

污酸處理后的溶液與含酸污水混合形成廢水，通過(guò)石灰乳鐵鹽共沉淀法處理廢水。通過(guò)將第一次中和反應(yīng)的pH控制7±0.2，第二次中和反應(yīng)的pH控制在10.0±0.2，同時(shí)加入硫酸亞鐵作為砷的共沉淀劑，通過(guò)曝氣氧化添加絮凝劑，經(jīng)過(guò)濃縮、澄清、過(guò)濾處理后的廢水達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，中和渣在指定地點(diǎn)填埋。

2???? 當(dāng)前污酸及廢水處理工藝存在的問(wèn)題及優(yōu)化措施

著重分析該冶煉廠污酸污水處理工藝在實(shí)踐中存在的問(wèn)題，提出如下優(yōu)化措施，優(yōu)化后的工藝流程如圖2所示

2.1? 去掉污酸處理石膏工序

產(chǎn)生的酸量取決于銅精礦原料中砷雜質(zhì)的含量。在煙氣制酸過(guò)程中的污酸主要來(lái)自凈化工段，在洗滌煙氣時(shí)產(chǎn)生的酸含量的大小主要取決于換水量的大小。另一方面，冶煉廠石膏工藝實(shí)踐表明當(dāng)污酸中的硫酸含量不足50g/L時(shí)，石膏工藝無(wú)法正常運(yùn)行，石膏pH值的工藝控制難度大，質(zhì)量差，難以銷(xiāo)售。石灰石容易堵塞管道。由于煙道氣中三氧化硫的生成量低，污酸中硫酸平均濃度只有29.9g/L，遠(yuǎn)低于150g/L的要求。石膏處理工序利用率很低，因此在實(shí)操中，只要提高余熱鍋爐的泄漏檢測(cè)力度，降低漏氣率，合理控制爐內(nèi)壓力，就可以將三氧化硫生成量控制在合理范圍，以使污酸中的硫酸濃度小于50g/L。因此，沒(méi)有必要設(shè)置石膏工藝。

2.2? 一步硫化替代分段硫化

根據(jù)銅、砷硫化物溶度積不同，理論上可通過(guò)控制硫化反應(yīng)階段的pH值和氧化還原電極電位，能使銅先沉淀，砷后沉淀，更有利于銅、砷的深度綜合利用。但實(shí)際上，由于銅、砷硫化沉淀所需的pH值和氧化還原電極電位（ORP值）較接近：沉淀銅為pH=2.3±0.1，ORP值250～300mV，沉淀砷為pH=2.0±0.5，ORP值-50～ +50mV，加上系統(tǒng)中雜質(zhì)的干擾、偶然及系統(tǒng)誤差存在等因素的影響，使在分段硫化操作過(guò)程中，pH值和ORP難以精確控制，導(dǎo)致實(shí)際上銅、砷分段硫化沉淀分離效果差，銅濾餅和砷濾餅中銅砷含量較接近，分段硫化意義不大。

2.3? 使用膜過(guò)濾代替壓濾機(jī)

污酸和污水處理都包括固液分離。常規(guī)的固液分離主要使用圓柱形過(guò)濾器和壓濾機(jī)。這些設(shè)備成本高，輔助設(shè)備多，占地大面積大，耐腐蝕性差，例如板框腐蝕、濾布更換頻繁。在污水處理中圓柱形過(guò)濾器不是很穩(wěn)定，爐渣的水含量高達(dá)60%，導(dǎo)致中和爐渣的運(yùn)輸和處置難度加大。隨著膜技術(shù)的不斷完善，膜過(guò)濾設(shè)備的過(guò)濾精度高、反沖洗壓力低，能耗少，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)過(guò)濾，而且過(guò)濾膜的使用壽命比其他過(guò)濾材料長(zhǎng)得多，操作簡(jiǎn)便。根據(jù)膜過(guò)濾的深度可以將過(guò)濾后的水循環(huán)使用。膜式過(guò)濾設(shè)備的成本是傳統(tǒng)過(guò)濾器成本的5%至10%，并且日常運(yùn)維成本也低于傳統(tǒng)過(guò)濾設(shè)備。此外，使用膜過(guò)濾器可簡(jiǎn)化工藝流程，無(wú)需使用沉淀池、計(jì)量裝置等設(shè)備。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，考慮到原有工藝存在的問(wèn)題和實(shí)際需求，取消石膏工序，將分段硫化改為一步硫化，使用膜過(guò)濾設(shè)備，將不含重金屬離子的酸性廢水引入上流膨脹過(guò)濾池處理，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化工藝流程，降低成本，提高處理效率的目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：

蔡輝，男（1989年11月）云南羅平，本科，職稱：注冊(cè)安全工程師、污水處理技師，主要研究方向銅冶煉污酸污水處理方面的。