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技術(shù)名稱
賽恩斯環(huán)保——有色冶煉煙氣洗滌污酸廢水治理與資源化利用新技術(shù)
推薦單位
湖南省環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
申報(bào)單位
賽恩斯環(huán)保股份有限公司
適用范圍
應(yīng)用于有色冶煉煙氣洗滌凈化過程中產(chǎn)生的含重金屬、酸、氟氯等污染因子的污酸廢水。
一、技術(shù)簡介
技術(shù)原理
氣液強(qiáng)化硫化：通過調(diào)控硫化氫分壓，將硫化氫與污酸中的砷、銅和汞等重金屬在高效強(qiáng)化硫化氣液反應(yīng)器中進(jìn)行梯級(jí)硫化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)多組分的梯級(jí)硫化分離及有價(jià)資源回收，重金屬(Mn+)以硫化物渣料形式實(shí)現(xiàn)外銷或安全處置；
NaHS + H2SO4 = H2S↑+ Na2SO4
2AsO33- +3H2S = As2S3↓ +6OH-
Mn++H2S =MSn/2↓+2H+
電滲析：將硫化后溶液經(jīng)過預(yù)處理后，進(jìn)入選擇性電滲析系統(tǒng)，在直流電場(chǎng)作用下，溶液中的帶電離子會(huì)選擇性地通過離子交換膜，形成濃水和淡水，污酸中的酸和氟氯集中于濃水側(cè)。本系統(tǒng)可將污酸濃度提高到10%(濃水)，減少進(jìn)入后續(xù)工序酸體積，降低蒸汽消耗；
酸濃縮蒸發(fā)：電滲析濃水進(jìn)入酸濃縮熱蒸發(fā)設(shè)備，利用蒸汽將溶液加熱，將污酸濃度從10%左右濃縮至30%以上，蒸發(fā)餾出液含酸和氟氯極低，可直接回用或深度處理后回用；
氟氯吹脫：將30%污酸溶液送入高效吹脫系統(tǒng)，將空氣通入廢水中，改變氣液平衡關(guān)系，利用氣液中的濃度差，將溶解于液體中的氟氯酸吹脫到氣態(tài)進(jìn)行收集后進(jìn)入氟氯分鹽系統(tǒng)，無法吹脫出的液體硫酸濃度可從30%提高到70%，實(shí)現(xiàn)硫酸和氟氯分離。
氟氯分鹽：將吹脫出來的氟氯混酸加入石灰，生成氟化鈣沉淀和氯化鈣溶液，經(jīng)過固液分離實(shí)現(xiàn)氟氯分離，得到CaF2產(chǎn)品，氯化鈣溶液經(jīng)進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮，得到液鈣產(chǎn)品。
工藝路線
氣液強(qiáng)化硫化系統(tǒng)：稀硫酸與30%硫氫化鈉溶液進(jìn)行反應(yīng)，生成硫化氫氣體和硫酸鈉溶液。硫化氫氣體進(jìn)入后續(xù)硫化系統(tǒng)，硫酸鈉溶液進(jìn)行蒸發(fā)處理得到硫酸鈉產(chǎn)品外售，硫化后的液體排入濃密池，經(jīng)沉淀后的底流通過壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得到的硫化渣安全處置，上清液則進(jìn)入電滲析系統(tǒng)。
電滲析系統(tǒng)：將硫化系統(tǒng)上清液進(jìn)行濃縮處理，得到酸濃度約10%的濃水排入后續(xù)蒸發(fā)吹脫系統(tǒng)處理，淡水則可進(jìn)行回用。
蒸發(fā)吹脫、氟氯分鹽系統(tǒng)：蒸發(fā)系統(tǒng)將電滲析濃水進(jìn)一步濃縮至酸濃度約30%，吹脫后液為濃度約70%的濃硫酸，可冶煉廠自行回用，或出售相關(guān)廠家，吹脫出的氟氯混酸則排入中和釜與石灰乳發(fā)生中和反應(yīng)，生成氟化鈣沉淀和氯化鈣溶液，經(jīng)壓濾機(jī)固液分離后得到氟化鈣(含水率約50%)，氯化鈣溶液進(jìn)一步蒸發(fā)得到液鈣產(chǎn)品，可外售處理，餾出液系統(tǒng)回用。
應(yīng)用效果
該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)污酸廢水中金、錸等貴金屬的分離富集、各類有價(jià)金屬元素的分步脫除及回收、硫酸的濃縮、氟氯等元素的重新利用，以達(dá)到貴金屬、有價(jià)金屬元素、硫酸、氟、氯的資源化和廢水的循環(huán)利用。經(jīng)過該技術(shù)處理的污酸廢水中銅砷的分離率高達(dá)99%、鋅的分離率可達(dá)95%、錸的回收率95%以上、金的回收率97%以上、氟氯離子的脫除率和硫酸的回收率均在90%以上，渣量不到傳統(tǒng)方法的8%。
研發(fā)背景
有色金屬銅、鉛、鋅、鎳及黃金等冶煉過程和化工行業(yè)硫鐵礦焙燒過程產(chǎn)生的二氧化硫煙氣主要用于制硫酸，其濕法凈化工藝產(chǎn)生的污酸廢水是冶煉化工企業(yè)酸性重金屬廢水的主要來源。傳統(tǒng)工藝常采用“硫化鈉-石灰鐵鹽法”處理污酸廢水，會(huì)產(chǎn)生大量含砷危廢渣，易造成二次污染，且污酸中的有價(jià)金屬、硫酸等資源無法回收，同時(shí)鈉離子的大量引入會(huì)造成后續(xù)中水回用困難，制約有色行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。從污酸的資源屬性看，污酸也是一種寶貴的礦產(chǎn)資源，需要變廢為寶，化害為利。因此，有色和化工行業(yè)迫切需要開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)合理可行、技術(shù)先進(jìn)可靠、生產(chǎn)穩(wěn)定高效的高酸度重金屬廢水綜合治理與資源化利用新技術(shù)。
技術(shù)特點(diǎn)
1)采用氣液強(qiáng)化硫化工藝，可通過調(diào)控反應(yīng)過程中硫化氫分壓實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的高效梯級(jí)硫化回收和有害雜質(zhì)砷的單獨(dú)開路，有價(jià)金屬硫化渣中金屬品味可達(dá)55%以上，硫化砷渣中砷含量可達(dá)45%以上，減少危險(xiǎn)固廢硫化砷渣量至少30%以上。
2)采用酸濃縮和凈化工藝，實(shí)現(xiàn)了污酸中硫酸的高效回收，酸回收率大于90%，回收酸中雜質(zhì)離子濃度可達(dá)到合格品硫酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，硫酸中氟氯濃度低于100mg/L。
3)本工藝全過程采用密閉容器反應(yīng)和自控連鎖，自控程度較高，可實(shí)現(xiàn)無人值守。
4) 創(chuàng)新設(shè)計(jì)了耐高溫、耐負(fù)壓、耐腐蝕高效氣液分離設(shè)備，優(yōu)化了耐酸耐氟氯電滲析組件結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了電滲析裝置工藝配置等，為污酸資源化新技術(shù)的工程應(yīng)用解決了一系列的重大技術(shù)難題。
獲得獎(jiǎng)勵(lì)榮譽(yù)情況
獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)、榮譽(yù)6項(xiàng)。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
株洲冶煉集團(tuán)576m3/d廢酸資源化處理項(xiàng)目
案例簡介
株洲冶煉集團(tuán)有限責(zé)任公司成立于2002年，公司主要生產(chǎn)鋅、鉛及其合金，綜合回收銅、金、銀、鉍、碲、鎘、銦等多種稀貴金屬和硫酸，同時(shí)生產(chǎn)、銷售5N以上的高純鎵、砷、銦、磷、錫、碲、銻、鉍、硒、鋅、鎘等系列高純金屬產(chǎn)品。年產(chǎn)能達(dá)38萬噸，其中鋅28萬噸，鉛10萬噸，銷售收入32億元，出口創(chuàng)匯1.6億元。
項(xiàng)目處理廢酸酸濃度約為5%-8%，砷濃度50-100mg/L，氟離子濃度1000-2000mg/L，氯離子濃度3000-4000 mg/L。工程規(guī)模為576m3/d。
株冶有色金屬（湖南水口山）污酸資源化處理項(xiàng)目
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
處理后回用水中氟氯濃度小于200mg/L，水回收率95%以上，硫酸達(dá)到工業(yè)硫酸合格品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)且氟氯濃度低于200mg/L，硫酸回收率90%以上，年回收硫酸6200t(折合為98%產(chǎn)品酸)，氟和氯以產(chǎn)品氟化鈣和氯化鈣的形式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，氟和氯回收率95%以上，實(shí)現(xiàn)了污酸的全資源化治理。
業(yè)主單位
株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司
投運(yùn)時(shí)間
2019年1月
運(yùn)行情況
處理后回用水中氟氯濃度小于200mg/L，水回收率95%以上，硫酸達(dá)到工業(yè)硫酸合格品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)且氟氯濃度低于200mg/L，硫酸回收率90%以上，年回收硫酸6200t(折合為98%產(chǎn)品酸)，氟和氯以產(chǎn)品氟化鈣和氯化鈣的形式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化，氟和氯回收率95%以上，實(shí)現(xiàn)了污酸的全資源化治理。
項(xiàng)目實(shí)施后，年減少危險(xiǎn)固廢11437噸，按危險(xiǎn)固廢2000元/噸計(jì)算，年節(jié)省危險(xiǎn)固廢處置費(fèi)為2287.4萬元，同時(shí)，回收資源如硫酸、回用水、氯化鈣和氟化鈣等資源價(jià)值約250萬元。由于新工藝實(shí)現(xiàn)了硫酸回收，年減少石灰用量約0.6萬噸，按石灰400元/t計(jì)算，年減少石灰費(fèi)用約240萬元，扣除年運(yùn)行成本1715萬元，新工藝年創(chuàng)造效益1062.4萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
本工藝可實(shí)現(xiàn)有色行業(yè)污酸的零排放處理，不對(duì)外排放重金屬及其他污染因子。
本工藝僅產(chǎn)出硫化砷渣，硫化砷渣砷含量比傳統(tǒng)硫化砷渣高20%以上，硫化砷渣量較傳統(tǒng)硫化減少30%以上，且不產(chǎn)中和渣，總體而言，固廢量較傳統(tǒng)工藝減少90%以上。工藝中產(chǎn)出的高品味硫化砷渣可綜合利用也可由第三方按相關(guān)規(guī)范進(jìn)行處置。
原標(biāo)題：2022年實(shí)用技術(shù) |? 賽恩斯環(huán)保——有色冶煉煙氣洗滌污酸廢水治理與資源化利用新技術(shù)
