污酸資源回收與深度處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實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】
[0002]中國是有色金屬生產(chǎn)大國，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，煙氣在制硫酸過程中采用濕法除雜會產(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雜、重金屬濃度高、波動大、重金屬形態(tài)復雜及酸度高等特點，是目前有色冶煉企業(yè)重金屬廢水處理的難點。
[0003]目前國內(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)定達標;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，且處理過程中鈣和鈉離子等進入系統(tǒng)造成硬度高、鹽分累積，不利于廢水回用。中和鐵鹽沉淀法，應用較普遍，主要存在問題為產(chǎn)生渣量大、資源沒有有效利用，后期渣的處置費用高，有二次環(huán)境污染風險等;膜技術應用于污酸廢水處理具有能耗低、占地面積小、成本相對較低等特點，已成為近幾年研究的熱點。通過具有選擇性的離子交換膜回收廢水中的酸，有利于后續(xù)進一步處理廢水中的重金屬。通過膜技術處理重金屬廢水的方法主要有擴散滲析、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題;專利(201410786969.6) —種冶煉污酸凈化的方法公開了采用擴散滲析和離子交換、多效蒸發(fā)凈化污酸的方法，雖然解決了回收酸度低的問題，但是擴散滲析過程中需要補充大量新水，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有色行業(yè)環(huán)境治理領域的重要課題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有方法污酸廢水處理過程中存在的問題，提出了一套與污酸廢水中有價元素的深度回收及有害元素的單獨開路的方法配套的裝置，解決了污酸處理過程中有價資源無法回收、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，由精密過濾器、選擇性吸附罐、銅砷分離設備、硫化設備、電滲析設備、蒸發(fā)濃縮設備及吹脫設備依次連接而成。
[0006]運用上述裝置對污酸資源回收與深度處理的方法，包括以下步驟:
[0007](I)預處理與選擇性吸附，污酸廢水先通過精密過濾器過濾懸浮物，然后進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)分離砷渣后濾液進入電滲析設備預濃縮酸并分離富集氟氯；
[0011 ] (5)電滲析設備濃縮液進入蒸發(fā)濃縮設備繼續(xù)進行酸濃縮，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)精密過濾時過濾材料的孔徑為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行Blanc氯甲基化反應，然后將反應產(chǎn)物浸泡在含雜環(huán)化合物功能單體的溶液中反應，反應產(chǎn)物經(jīng)干燥后，即得。
[0016]步驟(2)銅砷分離時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l_3h，過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、焦爐煤氣中一種或幾種反應產(chǎn)生。
[0018]步驟(4)的電滲析設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，所述預濃縮為將硫酸質(zhì)量分數(shù)濃縮至
10?20% O
[0019]步驟(5)的蒸發(fā)濃縮設備采用二效或三效蒸發(fā)或膜蒸餾方式進行濃縮，酸將由硫酸質(zhì)量分數(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現(xiàn)，運行真空度為-0.05—0.09MPa，膜組件采用浸沒式減壓膜蒸餾或多效膜蒸餾運行;膜蒸餾過濾孔徑為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，所述的熱風吹脫溫度為110-120 °C,吹脫時間為I_2h。
[0021 ]使用本實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，以相對簡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有給溶液帶來二次污染，有利于廢酸的后續(xù)處理與利用。
[0023]2、針對污酸硫化過程砷濾餅中銅砷分離難題，采用硫化砷渣活化分離銅砷，實現(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)結合的方法用于污酸廢水處理，最大程度降低了運行成本，根據(jù)污酸廢水的特點，在較低酸濃度條件下采用電滲析進行預濃縮，在較高酸濃度條件下采用多效蒸發(fā)或膜蒸餾繼續(xù)進行濃縮。
[0025]4、通過膜蒸餾技術和蒸發(fā)濃縮實現(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)開路。
[0026]5、本實用新型能實現(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，單獨開路砷渣;實現(xiàn)氟氯的富集與開路，硫酸的濃縮與回用。工藝凈化高效，資源綜合回收效果好，抗沖擊負荷強，處理成本低，產(chǎn)生砷渣量少，二次污染風險小，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型裝置圖；
[0028]I為精密過濾器，2為選擇性吸附罐，3為銅砷分離設備，4為硫化設備，5為電滲析設備，6為蒸發(fā)濃縮設備，7為吹脫設備。
[0029]使用本實用新型裝置時，先將污酸廢水先通過精密過濾器I過濾懸浮物，然后進入選擇性吸附罐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備3中進行銅砷分離;銅砷分離后濾液在硫化設備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;分離砷渣后濾液進入電滲析設備5預濃縮酸并分離富集氟氯；電滲析設備濃縮液進入蒸發(fā)濃縮設備6繼續(xù)進行酸濃縮，蒸發(fā)冷凝水回用;蒸發(fā)濃縮后酸采用吹脫設備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一步資源化。
【具體實施方式】
[0030]以下結合實施例旨在進一步說明本實用新型，而非限制本實用新型。
[0031]實施例1:
[0032]將某冶煉企業(yè)的污酸廢水經(jīng)水質(zhì)均化，通過精密過濾器過濾顆粒和膠體雜質(zhì)后進入選擇性吸附罐，過濾時過濾材料的孔徑為ΙΟμπι;過濾材料為有機多孔材料PP，過濾形式為袋式過濾器。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1.5h，過濾后得到富銅渣和富砷溶液，根據(jù)硫化氫與砷摩爾計量比為1.1:1加入硫化氫，通過硫化設備中反應30min，反應后液進行固液分離，得到硫化渣。深度除砷后液進入電滲析設備進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)進行酸濃縮，將酸濃縮至50%，同時得到低氟氯冷凝水可回用。濃縮酸采用熱風吹脫進行氟氯脫除，熱風吹脫溫度為120 0C，吹脫時間為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]通過選擇吸附處理后污酸廢水中錸的回收率可以達到95%以上，砷的吸附率小于1%，可以高效實現(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)電滲析進行預濃縮分離后，酸由3%濃縮至12 %，同時氟氯的分離率分別為85 %和90 % ;通過三效蒸發(fā)濃縮酸，將酸的質(zhì)量濃度由12 %濃縮至50%，經(jīng)過氟氯脫除處理后，酸度可達到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，實現(xiàn)了污酸廢水循環(huán)利用的目標。
【主權項】
1.一種污酸資源回收與深度處理裝置，其特征在于，由精密過濾器(I)、選擇性吸附罐(2)、銅砷分離設備(3)、硫化設備(4)、電滲析設備(5)、蒸發(fā)濃縮設備(6)及吹脫設備(7)依次連接而成。
【專利摘要】本實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濾罐、選擇性吸附罐、銅砷分離設備、硫化設備、電滲析設備、蒸發(fā)濃縮設備及吹脫設備?？梢詫崿F(xiàn)污酸廢水中價元素的深度回收及有害元素的單獨開路，經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益明顯，具有廣闊的應用前景。
【IPC分類】C22B7/00, C22B61/00, C22B15/00, C02F9/10
【公開號】CN205368001
【申請?zhí)枴緾N201521103024
【發(fā)明人】王慶偉, 柴立元, 蔣國民, 周成赟, 李青竹, 楊志輝, 高偉榮
【申請人】中南大學, 長沙賽恩斯環(huán)保科技有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月28日