1、铜冶炼污酸污水处理工艺优化探讨铜冶炼污酸污水处理工艺优化探讨 摘要：近些年，我国铜冶炼工艺不断进步，铜冶炼工业规模不断扩大，而污酸污水处理始终是铜冶炼工艺中的关键环节。首先分析某铜冶炼厂现有污酸污水处理工艺，然后基于简单、经济、高效的原则，提出了现有污酸污水处理工艺优化措施。关键词：铜冶炼;污酸污水处理;工艺优化 随着国家对环境保护的关注，金属冶炼环保改造成为一大趋势。目前我国大多数铜冶炼厂的污酸污水处理基本流程包括除铅过滤、硫化物，石膏制备以及石灰铁盐的过滤，最终使废水达到环保排放标准。根据国家标准，有色金属工业最终排放的废水中砷含量不能超过 0.5mg/L。某冶炼厂采用二十世纪世纪八十年代
2、从日本引进的工艺方案，“先石膏，后分段硫化”处理污酸，通过石灰加硫酸亚铁共沉淀法处理污水，污酸污水处理流程复杂，效率不高，同时工艺控制难度大，硫化钠消耗量大，无法确保处理后的废水排放稳定达标，同时传统的铜冶炼酸处理成本相对较高。因此，必须积极创新和优化现有的铜冶炼污酸污水处理工艺，以满足最新的环境保护要求。1 当前污酸及废水处理工艺分析 该冶炼厂采用石膏分段硫化石灰铁盐共沉淀的工艺处理方案，具体如图 1。1.1 石膏工序 经过净化处理的污酸通过沉降处理可以除去其中的铅、二氧化硫 SO2 气体，然后与 pH 为 2.0 的石灰石乳液反应形成石膏，并脱去一部分氟。将石膏滤液、上清液输送到下一个硫化
3、过程以去除铜和砷。1.2 分段硫化 将硫化钠 Na2S 溶液加到石膏滤液中形成含有铜和砷的硫化物沉淀。通过控制一级反应、二级反应的 pH 值以及氧化还原电极电势，根据铜、硫化砷的溶度积存在差异，因此铜、砷被沉淀，诸如锌和镉等其他重金属离子也被沉淀。1.3 石灰乳铁盐共沉淀法 污酸处理后的溶液与含酸污水混合形成废水，通过石灰乳铁盐共沉淀法处理废水。通过将第一次中和反应的 pH 控制 70.2，第二次中和反应的 pH 控制在10.00.2，同时加入硫酸亚铁作为砷的共沉淀剂，通过曝气氧化添加絮凝剂，经过浓缩、澄清、过滤处理后的废水达到环保排放标准，中和渣在指定地点填埋。2 当前污酸及废水处理工艺存在
4、的问题及优化措施 着重分析该冶炼厂污酸污水处理工艺在实践中存在的问题，提出如下优化措施，优化后的工艺流程如图 2 所示 2.1 去掉污酸处理石膏工序 产生的酸量取决于铜精矿原料中砷杂质的含量。在烟气制酸过程中的污酸主要来自净化工段，在洗涤烟气时产生的酸含量的大小主要取决于换水量的大小。另一方面，冶炼厂石膏工艺实践表明当污酸中的硫酸含量不足 50g/L 时，石膏工艺无法正常运行，石膏 pH 值的工艺控制难度大，质量差，难以销售。石灰石容易堵塞管道。由于烟道气中三氧化硫的生成量低，污酸中硫酸平均浓度只有29.9g/L，远低于 150g/L 的要求。石膏处理工序利用率很低，因此在实操中，只要提高余热
5、锅炉的泄漏检测力度，降低漏气率，合理控制炉内压力，就可以将三氧化硫生成量控制在合理范围，以使污酸中的硫酸浓度小于 50g/L。因此，没有必要设置石膏工艺。2.2 一步硫化替代分段硫化 根据铜、砷硫化物溶度积不同，理论上可通过控制硫化反应阶段的 pH 值和氧化还原电极电位，能使铜先沉淀，砷后沉淀，更有利于铜、砷的深度综合利用。但实际上，由于铜、砷硫化沉淀所需的 pH 值和氧化还原电极电位（ORP 值）较接近：沉淀铜为 pH=2.30.1，ORP 值 250300mV，沉淀砷为 pH=2.00.5，ORP 值-50+50mV，加上系统中杂质的干扰、偶然及系统误差存在等因素的影响，使在分段硫化操作过
6、程中，pH 值和 ORP 难以精确控制，导致实际上铜、砷分段硫化沉淀分离效果差，铜滤饼和砷滤饼中铜砷含量较接近，分段硫化意义不大。2.3 使用膜过滤代替压滤机 污酸和污水处理都包括固液分离。常规的固液分离主要使用圆柱形过滤器和压滤机。这些设备成本高，辅助设备多，占地大面积大，耐腐蚀性差，例如板框腐蚀、滤布更换频繁。在污水处理中圆柱形过滤器不是很稳定，炉渣的水含量高达 60%，导致中和炉渣的运输和处置难度加大。随着膜技术的不断完善，膜过滤设备的过滤精度高、反冲洗压力低，能耗少，可以长时间连续过滤，而且过滤膜的使用寿命比其他过滤材料长得多，操作简便。根据膜过滤的深度可以将过滤后的水循环使用。膜式过
7、滤设备的成本是传统过滤器成本的 5%至 10%，并且日常运维成本也低于传统过滤设备。此外，使用膜过滤器可简化工艺流程，无需使用沉淀池、计量装置等设备。结语 综上所述，考虑到原有工艺存在的问题和实际需求，取消石膏工序，将分段硫化改为一步硫化，使用膜过滤设备，将不含重金属离子的酸性废水引入上流膨胀过滤池处理，以实现简化工艺流程，降低成本，提高处理效率的目标。参考文献：1 徐焰.铜冶炼污酸污水处理工艺流程的优化J.有色金属（冶炼部分），2013（6）：62-64.2 张宝辉.铜冶炼污酸处理工艺及污酸减量化探讨与实践J.中国金属通报，2016（12）：83-85.3 李庆超，应国民，詹中华，等.铜冶炼污酸除砷工艺比较研究J.化学工程，2017（4）.4 潘力.铜冶炼含砷污酸处理工艺的生产实践C/全国有色金属工业冶炼烟气治理专利技术推广及三废无害化处置研发技术研讨会.2012.作者简介：蔡辉，男（1989 年 11 月）云南羅平，本科，职称：注册安全工程师、污水处理技师，主要研究方向铜冶炼污酸污水处理方面的。