污酸資源回收與深度處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種污酸資源回收與深度處理裝置，屬于冶金化工環(huán)保領(lǐng)域。特別是涉及一種有色冶煉制硫酸系統(tǒng)煙氣洗滌污酸資源回收與深度處理的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)是有色金屬生產(chǎn)大國(guó)，有色金屬產(chǎn)量連續(xù)11年位居世界第一位。有色金屬的冶煉過(guò)程產(chǎn)生大量夾雜鉛、砷、汞等重金屬煙塵的SO2煙氣，煙氣在制硫酸過(guò)程中采用濕法除雜會(huì)產(chǎn)生大量的酸性廢水，即為有色重金屬冶煉煙氣洗滌污酸廢水。銅、鎳、黃金冶煉產(chǎn)生的污酸廢水中，污染物以砷濃度最高、危害最大，同時(shí)還含有鉛、鎘、鋅、銅等重金屬離子；鉛鋅冶煉產(chǎn)生的污酸廢水中以汞和砷為主要污染物，還含有高濃度的鋅和鉛，陰離子主要為氟、氯離子。污酸廢水具有成分復(fù)雜、重金屬濃度高、波動(dòng)大、重金屬形態(tài)復(fù)雜及酸度高等特點(diǎn)，是目前有色冶煉企業(yè)重金屬?gòu)U水處理的難點(diǎn)。
[0003]目前國(guó)內(nèi)處理污酸廢水的方法主要有中和法、硫化法一中和法、中和一鐵鹽共沉淀、膜技術(shù)處理等方法，但都存在各自的缺陷，而且處理效果不理想。其中中和法處理成本較低，但產(chǎn)生渣量大、廢水處理后難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo);硫化中和法，相比中和沉淀法雖然減少了渣量，但任然存在大量的中和渣，且處理過(guò)程中鈣和鈉離子等進(jìn)入系統(tǒng)造成硬度高、鹽分累積，不利于廢水回用。中和鐵鹽沉淀法，應(yīng)用較普遍，主要存在問(wèn)題為產(chǎn)生渣量大、資源沒(méi)有有效利用，后期渣的處置費(fèi)用高，有二次環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)等;膜技術(shù)應(yīng)用于污酸廢水處理具有能耗低、占地面積小、成本相對(duì)較低等特點(diǎn)，已成為近幾年研究的熱點(diǎn)。通過(guò)具有選擇性的離子交換膜回收廢水中的酸，有利于后續(xù)進(jìn)一步處理廢水中的重金屬。通過(guò)膜技術(shù)處理重金屬?gòu)U水的方法主要有擴(kuò)散滲析、電滲析、納濾等方法。專利(201310501529.7)重金屬污酸廢水資源化回收方法及裝置公開(kāi)了采用電滲析和重金屬硫化裝置回收廢酸的方法，主要存在回收酸度低，回收酸中含有氟、氯離子限制了酸的回用等問(wèn)題;專利(201410786969.6) —種冶煉污酸凈化的方法公開(kāi)了采用擴(kuò)散滲析和離子交換、多效蒸發(fā)凈化污酸的方法，雖然解決了回收酸度低的問(wèn)題，但是擴(kuò)散滲析過(guò)程中需要補(bǔ)充大量新水，增加了污酸的處理量，低酸含氟氯及重金屬的廢水仍然需要中和處理，不利于回用。因此，開(kāi)發(fā)一種與高效的冶煉煙氣洗滌污酸廢水循環(huán)利用新工藝配套的裝置是我國(guó)有色行業(yè)環(huán)境治理領(lǐng)域的重要課題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有方法污酸廢水處理過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了一套與污酸廢水中有價(jià)元素的深度回收及有害元素的單獨(dú)開(kāi)路的方法配套的裝置，解決了污酸處理過(guò)程中有價(jià)資源無(wú)法回收、渣量大、存在二次污染等難題。
[0005]—種污酸資源回收與深度處理的裝置，由精密過(guò)濾器、選擇性吸附罐、銅砷分離設(shè)備、硫化設(shè)備、電滲析設(shè)備、蒸發(fā)濃縮設(shè)備及吹脫設(shè)備依次連接而成。
[0006]運(yùn)用上述裝置對(duì)污酸資源回收與深度處理的方法，包括以下步驟:
[0007](I)預(yù)處理與選擇性吸附，污酸廢水先通過(guò)精密過(guò)濾器過(guò)濾懸浮物，然后進(jìn)入選擇性吸附罐選擇性吸附包括錸和砸在內(nèi)的稀貴金屬；
[0008](2)再利用硫化砷或者硫化砷渣進(jìn)行銅砷分離；
[0009](3)銅砷分離后濾液采用硫化劑深度除砷，得到的硫化砷渣回用于步驟(2);
[0010](4)分離砷渣后濾液進(jìn)入電滲析設(shè)備預(yù)濃縮酸并分離富集氟氯；
[0011 ] (5)電滲析設(shè)備濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)濃縮設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行酸濃縮，蒸發(fā)冷凝水回用；
[0012](6)蒸發(fā)濃縮后的酸液采用吹脫析出法除氟氯后回用于工藝或硫酸制酸系統(tǒng)，高濃度氟氯混酸外售或進(jìn)一步資源化。
[0013]步驟(I)所述的污酸廢水是有色金屬冶煉產(chǎn)生的煙氣在制酸凈化工藝過(guò)程中產(chǎn)生的酸性廢水，污酸中硫酸質(zhì)量濃度在2%_8%之間，含有銅、鉛、鋅、鎘、砷、鎳、鈷、錳、錫、銻、砸、汞、銦、錸離子中的一種或幾種，以及氟、氯、硫酸根和氫離子。
[0014]步驟(I)精密過(guò)濾時(shí)過(guò)濾材料的孔徑為0.5—ΙΟμπι。
[0015]步驟(I)選擇性吸附罐內(nèi)填充選擇性吸附填料，該填料為氮雜環(huán)化合物功能化離子交換材料。其制備方法是首先將聚丙烯-苯乙烯或苯乙烯-二乙烯苯等聚合物進(jìn)行Blanc氯甲基化反應(yīng)，然后將反應(yīng)產(chǎn)物浸泡在含雜環(huán)化合物功能單體的溶液中反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)干燥后，即得。
[0016]步驟(2)銅砷分離時(shí)硫化砷或者硫化渣按照As/Cu摩爾比為1-5:1的比例加入至污酸廢水中，在40-80°C下反應(yīng)l_3h，過(guò)濾后得到富銅渣和富砷溶液。
[0017]步驟(3)所采用硫化劑為硫化鈉、硫氫化鈉、硫化鈣、硫化鋇、硫化氫中的一種或幾種。所采用硫化氫可采用硫化鈉和硫酸或硫化和氫氣、甲醇、天然氣、焦?fàn)t煤氣中一種或幾種反應(yīng)產(chǎn)生。
[0018]步驟(4)的電滲析設(shè)備采用夾板式或卷式，所用膜為抗污染耐腐蝕的均相離子交換膜或雙極膜，所用電源采用倒極或頻繁倒極方式，所述預(yù)濃縮為將硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)濃縮至
10?20% O
[0019]步驟(5)的蒸發(fā)濃縮設(shè)備采用二效或三效蒸發(fā)或膜蒸餾方式進(jìn)行濃縮，酸將由硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)10?20%的酸濃縮至30?60%，所述二效或三效蒸發(fā)蒸發(fā)室和換熱器采用石墨、PP、PVDF、PTFE中一種或幾種，所述膜蒸餾運(yùn)行溫度為60—90°C，真空采取水循環(huán)真空栗或柱塞真空栗實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行真空度為-0.05—0.09MPa，膜組件采用浸沒(méi)式減壓膜蒸餾或多效膜蒸餾運(yùn)行;膜蒸餾過(guò)濾孔徑為0.2—0.5μπι，通量為3—5L/m2。
[0020]步驟(6)蒸發(fā)得到含氟氯濃縮酸液采用吹脫解析法脫除氟氯，并得到氟氯混酸，所述的熱風(fēng)吹脫溫度為110-120 °C,吹脫時(shí)間為I_2h。
[0021 ]使用本實(shí)用新型裝置及其配套方法處理污酸廢水具有以下有益效果
[0022]1、采用選擇性吸附的方法從污酸廢水中吸附富集稀貴金屬離子，以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式充分回收了廢酸中的高附加值成分，并得到高濃度的富集溶液且沒(méi)有給溶液帶來(lái)二次污染，有利于廢酸的后續(xù)處理與利用。
[0023]2、針對(duì)污酸硫化過(guò)程砷濾餅中銅砷分離難題，采用硫化砷渣活化分離銅砷，實(shí)現(xiàn)了廢水中銅與砷的高效分離，并可得到高品位硫化銅渣，保障了銅的回收，為砷的深度凈化提供了條件。
[0024]3、采用電滲析與蒸發(fā)結(jié)合的方法用于污酸廢水處理，最大程度降低了運(yùn)行成本，根據(jù)污酸廢水的特點(diǎn)，在較低酸濃度條件下采用電滲析進(jìn)行預(yù)濃縮，在較高酸濃度條件下采用多效蒸發(fā)或膜蒸餾繼續(xù)進(jìn)行濃縮。
[0025]4、通過(guò)膜蒸餾技術(shù)和蒸發(fā)濃縮實(shí)現(xiàn)氟氯的富集為氟氯分離提供條件，采用吹脫解析法分離氟氯并進(jìn)一步濃縮酸，可得到較高濃度的氟氯混酸和低氟氯的硫酸，硫酸可以返回系統(tǒng)使用，氟氯混酸可以從系統(tǒng)開(kāi)路。
[0026]5、本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)污酸廢水的資源化和循環(huán)利用，可充分回收稀貴金屬;實(shí)現(xiàn)銅砷的高效分離，污酸中砷的深度凈化，回收高品位銅渣，單獨(dú)開(kāi)路砷渣;實(shí)現(xiàn)氟氯的富集與開(kāi)路，硫酸的濃縮與回用。工藝凈化高效，資源綜合回收效果好，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，處理成本低，產(chǎn)生砷渣量少，二次污染風(fēng)險(xiǎn)小，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型裝置圖；
[0028]I為精密過(guò)濾器，2為選擇性吸附罐，3為銅砷分離設(shè)備，4為硫化設(shè)備，5為電滲析設(shè)備，6為蒸發(fā)濃縮設(shè)備，7為吹脫設(shè)備。
[0029]使用本實(shí)用新型裝置時(shí)，先將污酸廢水先通過(guò)精密過(guò)濾器I過(guò)濾懸浮物，然后進(jìn)入選擇性吸附罐2選擇性吸附包括錸和砸在內(nèi)的稀貴金屬;再利用硫化砷或者硫化砷渣在銅砷分離設(shè)備3中進(jìn)行銅砷分離;銅砷分離后濾液在硫化設(shè)備4中采用硫化劑深度除砷，得到的硫化砷渣回用于銅砷分離;分離砷渣后濾液進(jìn)入電滲析設(shè)備5預(yù)濃縮酸并分離富集氟氯；電滲析設(shè)備濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)濃縮設(shè)備6繼續(xù)進(jìn)行酸濃縮，蒸發(fā)冷凝水回用;蒸發(fā)濃縮后酸采用吹脫設(shè)備7除氟氯，分離濃縮液回用于工藝或硫酸制酸系統(tǒng)，高濃度氟氯混酸外售或進(jìn)一步資源化。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合實(shí)施例旨在進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型，而非限制本實(shí)用新型。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]將某冶煉企業(yè)的污酸廢水經(jīng)水質(zhì)均化，通過(guò)精密過(guò)濾器過(guò)濾顆粒和膠體雜質(zhì)后進(jìn)入選擇性吸附罐，過(guò)濾時(shí)過(guò)濾材料的孔徑為ΙΟμπι;過(guò)濾材料為有機(jī)多孔材料PP，過(guò)濾形式為袋式過(guò)濾器。然后采用得到的硫化渣按照As/Cu比為2:1的比例加入至污酸廢水中，在80°C下反應(yīng)1.5h，過(guò)濾后得到富銅渣和富砷溶液，根據(jù)硫化氫與砷摩爾計(jì)量比為1.1:1加入硫化氫，通過(guò)硫化設(shè)備中反應(yīng)30min，反應(yīng)后液進(jìn)行固液分離，得到硫化渣。深度除砷后液進(jìn)入電滲析設(shè)備進(jìn)行酸濃縮和氟氯分離濃縮，電流密度為40mA/cm2，得到高氟氯高酸液(濃液)和低氟氯低酸廢水(淡液，含大部分水和少量重金屬)，高氟氯高酸廢水采用三效蒸發(fā)進(jìn)行酸濃縮，將酸濃縮至50%，同時(shí)得到低氟氯冷凝水可回用。濃縮酸采用熱風(fēng)吹脫進(jìn)行氟氯脫除，熱風(fēng)吹脫溫度為120 0C，吹脫時(shí)間為2h ο脫除氟氯后硫酸可返回冶煉系統(tǒng)回用，脫除氟氯后氣體經(jīng)過(guò)冷凝吸收后得到高氟氯混酸，可分離得到氫氟酸和鹽酸作為副產(chǎn)品回用或外售。
[0033]通過(guò)選擇吸附處理后污酸廢水中錸的回收率可以達(dá)到95%以上，砷的吸附率小于1%，可以高效實(shí)現(xiàn)錸和砷的分離;采用銅砷分離工藝后，銅的回收率大于99%，得到銅渣的品位含銅量為58%，砷含量為3.2% ;富砷溶液經(jīng)硫化反應(yīng)后砷的脫除率為99.9%，溶液中砷的含量為0.3mg/L，砷渣中砷的品位為55% ；經(jīng)電滲析進(jìn)行預(yù)濃縮分離后，酸由3%濃縮至12 %，同時(shí)氟氯的分離率分別為85 %和90 % ;通過(guò)三效蒸發(fā)濃縮酸，將酸的質(zhì)量濃度由12 %濃縮至50%，經(jīng)過(guò)氟氯脫除處理后，酸度可達(dá)到70%，酸中氟氯的含量分別為150mg/L和120mg/L，得到氟氯混酸溶液氟氯濃度可達(dá)到30g/L以上，脫除氟氯后硫酸可以返回電解、制酸等工序使用，最大限度利用了資源，實(shí)現(xiàn)了污酸廢水循環(huán)利用的目標(biāo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種污酸資源回收與深度處理裝置，其特征在于，由精密過(guò)濾器(I)、選擇性吸附罐(2)、銅砷分離設(shè)備(3)、硫化設(shè)備(4)、電滲析設(shè)備(5)、蒸發(fā)濃縮設(shè)備(6)及吹脫設(shè)備(7)依次連接而成。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種污酸資源回收與深度處理裝置，該處理裝置主要包括精密過(guò)濾罐、選擇性吸附罐、銅砷分離設(shè)備、硫化設(shè)備、電滲析設(shè)備、蒸發(fā)濃縮設(shè)備及吹脫設(shè)備?？梢詫?shí)現(xiàn)污酸廢水中價(jià)元素的深度回收及有害元素的單獨(dú)開(kāi)路，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益明顯，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C22B7/00, C22B61/00, C22B15/00, C02F9/10
【公開(kāi)號(hào)】CN205368001
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521103024
【發(fā)明人】王慶偉, 柴立元, 蔣國(guó)民, 周成赟, 李青竹, 楊志輝, 高偉榮
【申請(qǐng)人】中南大學(xué), 長(zhǎng)沙賽恩斯環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開(kāi)日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月28日