降低砷滤饼渣量的研究

叶碧轶，姚建虎

（江西铜业铅锌金属有限公司，江西 九江 332500）

1 引言

随着有色冶金和化工等行业发展以及贫矿的开发，砷伴随主要元素被开发出来，在冶炼过程进入废水中的砷量大。江西铜业铅锌金属有限公司是铅、锌联合冶炼企业［1］,硫酸分厂负责处理冶炼过程中产生的烟气及制酸生产中产生的废酸。随着公司冶炼产能不断提升，铅、锌冶炼大量使用高砷国产精矿，制酸废酸中砷含量不断上升，高含砷废液先送往硫化工序进行处理，产生危废渣砷滤饼。2015年废酸增加稀贵铟工段萃余液，砷含量高，产出的砷滤饼含砷又较低，极大地增加了砷滤饼渣量，同时也增加了排放水中砷的处理难度。2016年共产生砷滤饼约670t，均委托有处理资质的单位进行处理，费用高。因此，如何优化完善现有废酸处理工艺流程，减少砷滤饼渣量，对降低危险废物处置费、保护生态环境、提高公司整体效益十分必要。

2 除砷工艺现状

2.1 废酸废水除砷工艺介绍

废酸处理原液主要由硫酸废液和稀贵废液组成，其中硫酸废液处理量约360m3/d，稀贵废液处理量约60m3/d。主要采用先硫化法工艺去除废液中大部分的砷［2］，后通过中和法工艺进行中和沉淀去除达标。

废酸中砷含量最高达3261 mg/L，最低84 mg/L； 锌含量最高达524 mg/L，最低＜0.5 mg/L。

表1 2016年硫酸废酸主要成分（平均值）

表2 2016年稀贵废液主要成分（平均值）

稀贵废液中砷含量最高达24524 mg/L，最低1118 mg/L；锌含量最高达20744 mg/L，最低1681 mg/L；镉最高达34420mg/L，最低1475 mg/L。

表3 2016年砷滤饼成分（平均值）

图1 硫酸分厂废酸废水处理工艺流程图

2.2 处理砷过程中的难题

在处理砷的过程中存在诸多如下问题：

（1）废酸原液中含砷高。公司铅、锌冶炼不断提升产能，尤其是铅、锌冶炼大量使用高砷国产精矿，烟气制酸产生的废酸中砷含量持续上升，2016年废酸中砷含量最高达到3261 mg/L，增加了砷滤饼的产量。

（2）铟萃取工序产生的废酸含砷高，难沉降。铟工序，每天集中处理约60m3的萃余液，废液中砷含量最高达到24524 mg/L，平均值也有14771 mg/L，镉、锌等重金属含量异常高，超出了硫化工序的设计最大处理能力，增加了砷滤饼的产量；萃余液中经常含大量的油等有机物，增加了除砷难度，排放水达标率难以保证。

（3）砷滤饼含砷低。目前砷滤饼渣中砷含量偏低，2016年的砷平均含量左右21.23%。

（4）反应酸度低，工艺参数难控制。送往硫化工序废酸酸度较低，导致硫化钠添加难以控制，硫化效果持续不够理想［3］。

3 探索性工艺实验

铟工序产出萃余液（约60m3/d）是一次性送至硫化工序，与废酸原液混合集中进行硫化处理，因萃余液中的杂质含量高，是废酸原液的5～10倍，并且含有少量煤油等有机物，渣层厚且颗粒细，悬浮物多，无法快速沉降，极易导致废水无法达标排放。

3.1 原料成份情况

取萃余液和废酸原液为原料（其化学成分见表4），模拟硫酸分厂废酸处理工艺实验，解决硫酸分厂硫化砷渣漂浮的问题。

表4 萃余液和废酸原液化学成分mg·L-1

3.2 硫化处理—电石渣中和—硫酸亚铁沉砷［4］

以表4中的萃余液和废酸原液为原料，按照硫酸分厂硫化处理工艺条件开展硫化实验，硫化钠浓度为实际生产中使用的浓度（浓度约10%）。表5为五组对比实验条件，表6为5组实验对应的硫化滤液化学成分，图2为5组硫化实验的实物照片。

表5 硫化反应条件

硫化实验结果发现：

（1）废酸原液渣量少并且沉降速度快，沉降效果好，上清液清澈，5min沉降效果见1#烧杯照片；

（2）萃余液直接硫化处理后渣量特别大，沉降时间长而且沉降效果不理想，上清液浑浊，10min沉降效果见2#烧杯照片；

（3）将萃余液用废酸原液稀释6、10、15倍后进行硫化处理，5min的沉降效果分别见3#、4#、5#烧杯照片，发现当稀释倍数达到10以上时，就能够达到良好沉降效果。

表6 硫化滤液化学成分mg·L-1

分别以表6中的1#～4#硫化滤液为原料，按硫酸分厂电石渣中和、硫酸亚铁沉砷工艺条件处理，表7为外排水主要化学成分，砷的含量都低于0.3 mg/L，达到了废水排放标准。

表7 外排水主要化学成分mg·L-1

图2 硫化实验实物图

3.3 稀贵分厂中浸液直接送硫酸分厂处理的可行性分析

表8中的混和液为萃余液∶中浸液= 2∶1（体积比）的均匀混和液，以混合液和废酸原液为原料，按不同的体积比（如表9所示），采用硫酸分厂硫化处理工艺条件开展硫化实验，表10为6组硫化滤液化学成分，其中砷的含量都低于10mg/L，达到了硫化处理工艺技术要求。图3为硫化实验实物图（10min沉降效果照片）。

硫化实验结果发现：

以萃余液∶中浸液= 2∶1的混和液为原料，当混和液用废酸原液稀释倍数达到10以上，能够达到良好沉降和脱砷效果。

表8 废液化学成分 mg·L-1

表9 硫化反应条件

表10 硫化滤液化学成分mg·L-1

图3 硫化实验实物图

4 硫化工艺试验结果及工艺流程调整和优化效果

根据工艺实验结果，针对硫化工序处理存在硫化渣漂浮的问题，提出如下决方案：

萃余液和中浸液先集中收集至储槽，再用计量泵均匀配入废酸原液储槽与废酸充分混合，控制混合液的稀释倍数在10以上，有效克服了萃余液中的少量有机物导致的砷沉淀无法下沉的现象，可以提高砷滤饼中砷含量。

4.1 工艺流程调整及生产效果

在硫化工序增加100m3的玻璃钢储槽，以储存铟工序间断送过来的萃余液；增加2台10m3/h的计量泵、相应的管道及流量计，以保障24h输送萃余液至硫化原液槽与废酸进行相应比例混合。

硫化工艺流程调整投入使用，通过近半年的生产，结果表明：稀贵萃余液以1.5m3/h与制酸废酸混合，可以有效地稳定原液槽中废酸的砷含量，减少硫化渣无法沉降的难题，减少了砷滤饼的产量，提高砷滤饼中砷含量，保障了排放水中砷稳定达标。

4.2 调整工艺参数、改进操作方法，提高砷滤饼砷含量及降低水分

通过半年来的生产摸索情况，对工艺控制参数指标及操作流程进行了调整：

（1）在硫化原液槽上增加混酸器，通过向废酸中混合添加浓硫酸以提高反应液的酸度，通过实际生产发现，当废酸的酸度在80～120g/L，时，在保障排放水砷达标的同时，硫化钠的消耗可以大幅降低，反应充分，可以大大降低砷滤饼的产量；

（2）及时调整硫化反应的ORP值，避免硫化钠的过量添加，当硫化钠的浓度控制在10%左右，硫化钠可以稳定添加；

（3）在硫化压滤机吹风管道增加蒸汽伴热，并对现有压滤机操作规程进行修改［5］，提高压榨、吹风时间，降低砷滤饼的水分。

4.3 研究实践结果

通过降低砷滤饼渣量的研究，砷滤饼含砷等变化如表11所示，硫酸排放水砷含量月平均值降低至0.021mg/L，远优于国家环保标准［6］，研究取得明显的效果。

表11 研究前、后砷滤饼成份及量变化

4.4 效益分析

减少了危险废物产生，提升了排放水砷指标，改善了生态环境，对公司的可持续发展提供了坚实保障。

5 结语

通过对降低砷滤饼渣量的研究，优化了工艺流程，调整了工艺参数及操作规程，提高了现有生产设施效率，减少了危废砷滤饼渣量，提升了环保指标，投资少，见效快，是目前较为理想的处理工艺。