有色金属矿山坑道酸性废水的处理及综合利用研究.doc

有色金属矿山坑道酸性废水的处理及综合利用研究 2012-03-12 论文导读理论上,严格控制中和过程的pH值,铜、锌是可以分步沉淀而达到完全分离的.现场工业生产实际过程中,石灰乳的加入,极易造成局部pH值过高,使得中和沉淀毫无选择性可言,这是造成铜、锌中和渣中铜、锌互含较高的根本原因.... 某有色金属矿山的坑道酸性废水中含有大量的铜、锌、铁等离子Cu24080 mg/L,Zn2200400 mg/L,全Fe200500 mg/L,废水处理过程中用石灰乳3步中和沉淀后,可分别产出铁、铜、锌3种中和沉淀渣,处理后的水质能够达到国家规定的污水综合排放标准GB 8978-1966第二类污染物最高允许排放浓度二级标准. 产出的铜渣和锌渣,由于其铜、锌的含量太低,且铜、锌互含较高铜渣含Cu 813.5,Zn 814;锌渣含Cu 0.43,Zn 2642,分别掺和到铜、锌精矿中后,既影响了铜、锌精矿的产品品质,又降低了产品的等级,铜、锌的综合利用和回收受到限制,经济上得不偿失.如果铜、锌渣不加以利用,势必又存在渣的堆放和填埋问题,而且还会造成对环境的二次污染. 理论上,严格控制中和过程的pH值,铜、锌是可以分步沉淀而达到完全分离的.现场工业生产实际过程中,石灰乳的加入,极易造成局部pH值过高,使得中和沉淀毫无选择性可言,这是造成铜、锌中和渣中铜、锌互含较高的根本原因.而且铜、锌中和沉淀的分离pH值控制在6.5即pH6.5时沉淀锌,这种接近中性的分离pH值是很难实现工业化生产操作的,极易造成pH值的突跃,这也是造成铜、锌中和渣中铜、锌互含较高的原因之一. 实验 实验的化学原理根据金属离子氢氧化物的溶度积Ksp大小的差异,我们知道,通过调节或控制介质的pH值,可分步沉淀一些金属离子并得到初步的分离效果.坑道酸性废水经石灰乳中和,如果调节第一步沉淀终了pH值在4.5以下,就应该可将大部分3价铁离子沉淀并除去.如果再用石灰乳进一步中和,调节第二步沉淀终了pH值为8.0以上,也应该可将二价铜、锌离子较完全地沉淀下来. 根据酸碱理论,金属氢氧化物沉淀与酸进行典型的中和反应,金属以离子形式进入溶液.铜、锌中和渣用硫酸浸出,严格控制浸出终了pH值,可将大部分铜、锌浸出并进入浸出液,而中和渣中大部分的铁可以残留在浸出渣中. 根据电化学理论,二价铜、锌离子的标准电极电位相差很大,用金属锌置换铜离子可进行得很彻底,铜离子被还原成金属铜海绵铜作为产品产出,而金属锌本身被氧化成锌离子进入置换液形成成分比较单一的硫酸锌溶液,从而达到铜、锌离子分离的目的. 实验结果表明,自制与外购硫酸锌作为选矿厂Zn和S矿物的抑制剂,其对比实验结果相差甚小,说明实验产出的硫酸锌溶液完全可以取代外购硫酸锌作为选矿药剂使用.这样既解决了废水处理过程中硫酸锌的综合利用问题,也解决了选矿厂硫酸锌的购销、运输等问题. 本实验研究将废水处理工艺的3步中和沉淀改为2步中和沉淀,使得废水处理流程大为简化,工艺操作条件简单易行,而且能节约废水处理成本及设备投资,降低运行费用.铜锌中和渣中铜锌回收率高,海绵铜与硫酸锌溶液中铜、锌的回收率均在95以上.海绵铜中铜含量在85以上.从铜、锌综合利用的角度出发,与原工艺流程相比,实验综合利用的产品等级和价值均有明显的提高.实验工艺流程简单,浸出时不需加入其他药剂及采用其他方法,即可将杂质铁除去,这给浸出后的其他工艺带来了许多便利.实验指标稳定,所使用的药剂成本低且来源广.所采用的实验工艺流程无二次污染问题,有价金属铜、锌得到有效利用,有一定的经济效益和明显的社会效益.