一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法与流程

本发明属于有色冶炼及环境治理领域，具体涉及一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法。

背景技术

有色冶炼企业，尤其是火法冶炼企业在熔炼过程中产生二氧化硫烟气，该烟气中含有二氧化硫、砷、铅、铋等元素，同时还不同程度的夹杂有矿粉，该烟气一般进入制酸系统生产工业硫酸。由于该烟气虽然经过了熔炼电收尘等除尘环节，但是其中还含有一定的杂质，在制酸系统中首先进行喷淋净化降温，脱除烟气中剩余的绝大部分烟尘和三氧化硫，喷淋获得的水中一般可溶的部分为砷、氟、氯等杂质元素，杂质元素含量根据熔炼技术及配矿制度波动很大，尤其是砷的含量一般都较高，同时喷淋获得的水中还溶解有三氧化硫和部分二氧化硫，因此酸度一般都较高，故该喷淋洗液称之为污酸或废酸。

该废酸不经处理无法回用，其中主要的重金属离子为砷、铜、铅、锌、镉等，尤其是砷浓度波动大，酸废水中砷以砷酸和亚砷酸形式存在，浓度范围可从几千mg/l到上万mg/l，其中硫酸质量浓度可达到10g/l-200g/l，一般冶炼企业都将其沉砷后中和处理，以实现水的回用。目前，国内行业中废酸除砷工业应用的方法主要有中和法、硫化-中和法、中和-铁盐共沉淀法等。对含砷浓度很高的废水，采用硫化钠脱砷，再与厂内其他废水混合后一并中和处理，对含砷浓度较低的废水一般采用石灰-铁盐共沉淀法。采用硫化法脱砷是污酸废水脱砷的主要方向，所用的硫化剂主要有硫化钠、硫氢化钠等，也有采用制备气体硫化氢来进行除砷，然而目前存在的一处理难度大、危害大等特点，尤其是采用硫化钠和硫氢化钠作为硫化剂，会造成系统中大量的钠离子积累，钠离子过高会导致管道结晶，尤其是在冬季给系统的正常生产带来很大隐患。

针对目前火法冶炼行业制酸系统含砷废酸的处理现状，解决硫化系统的弊病，本发明提出了一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法。

技术实现要素：

本发明针对目前火法冶炼行业含砷废酸的处理缺陷，提供了一种硫化处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法，该方法硫化处理含砷废酸操作简单，工艺流程参数易控，技术参数控制简便，实现了废酸中砷的硫化处理，彻底解决了系统中钠离子积累问题，硫化反应温和可控。

本发明为实现上述目的，提供的主要技术方案如下：

一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法，其具体处理方法步骤如下：

步骤一：脱气处理，制酸净化系统产出的废酸经过脱气塔脱除其中溶解的大部分二氧化硫，使废酸中二氧化硫含量低于100mg/l；

步骤二：调节酸度，经过步骤一脱气处理后的废酸，必要时加酸调节ph，调节废酸中酸度不低于50g/l；

步骤三：铁锍沉砷，向步骤二获得的废酸中分两次加入铁锍（本方法中选用铁锍作为处理废酸的试剂，其主要成分为硫化亚铁，化学式fes，它是采用黄铁矿烧渣作为固硫剂的贵金属还原造锍熔炼的产物，也是生产硫酸的一种原料），第一次加入量占总量的20%~60%，铁锍总用量是废酸中砷理论用量的1.01倍~1.5倍，反应时间10min~120min，反应完毕后固液分离，获得硫化砷渣以及沉砷后液，主要化学反应方程式为：

3fes+3h2so4+2h3aso3→3feso4+as2s3↓+6h2o；

步骤四：沉砷后液制备磁性铁，向步骤三中所述的沉砷后液中加入调碱剂，调节沉砷后液的ph=7~10，维持温度为20℃~95℃并加入氧化剂，反应0.5h~4h制备磁性铁，固液分离获得磁性铁和反应后液，反应后液外排进入污水处理，磁性铁经湿式磁选后可作为铁产品实现销售。

所述步骤二中加入的酸为硫酸。

所述的步骤三中所用的铁锍粒度为0.01mm~5mm；本方法中选用铁锍作为处理废酸的试剂，其主要成分为硫化亚铁，化学式fes，它是采用黄铁矿烧渣作为固硫剂的贵金属还原造锍熔炼的产物，也是生产硫酸的一种原料。

所述的步骤四中调碱剂为碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、电石渣、氢氧化钠和氨水中的一种或几种任意比例混合物；

所述的步骤四中氧化剂为氧气、空气、臭氧、双氧水、氯酸钠、氯酸钾和高锰酸钾中的一种或几种任意比例混合物。

积极有益效果：本发明所述的一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法，对火法冶炼系统产出的废酸进行硫化处理，采用新型的硫化反应药剂铁锍，该硫化药剂价格低廉，硫化反应温和，操作简便，指标可控，能解决目前钠盐硫化剂对生产系统带来的钠离子累积的问题，改善冬季生产水系统管道结晶情况，同时相比硫化氢气体作为硫化剂，能大大降低系统投资，硫化反应温和，减少硫化氢气体从废酸溶液中溢出的情况。同时也降低了生产成本，增加企业的经济效益。

附图说明

图1是为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明。

下述实施例中铁硫的粒度为0.01~5mm，化学式fes。

实施例1

一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法，如图1所示，其具体处理方法步骤如下：

取制酸系统污酸10l，其中含砷6800mg/l，含硫酸49g/l，首先对该废酸经过脱气塔进行脱气处理，保证废酸中二氧化硫含量低于100mg/l，加入硫酸调节废酸的酸度为80g/l（指硫酸在该步骤溶液中的浓度，下同），将调节完酸度的废酸中加入第一次加入铁锍75g（含铁62.2%，含硫21.9%，下同），反应30min后，第二次加入铁锍75g，反应时间20min，反应完毕后固液分离，获得硫化砷渣222.9g（含砷30.5%，含铁5.29%）以及沉砷后液（含砷9.2mg/l，硫酸41g/l，fe²⁺含量8.2g/l），硫化砷渣送入砷渣处理系统；向沉砷后液中加入调碱剂氢氧化钙420g，调节沉砷后液的ph=9，控制温度为95℃，并加入氧化剂氯酸钠15.8g，反应1.5h，制备磁性铁，固液分离获得湿样磁性铁2.1kg和反应后液8.6l，反应后液（含砷0.1mg/l，铁50mg/l）外排进入污水处理，处理后系统回用，磁性铁经湿式磁选获得含铁60%以上的铁产品125g，铁的回收率80.4%。

实施例2

一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法，如图1所示，其具体处理方法步骤如下：

取制酸系统污酸10l，其中含砷3500mg/l，含硫酸92g/l，首先对该废酸经过脱气塔进行脱气处理，保证废酸中二氧化硫含量低于100mg/l，由于废酸中硫酸含量大于50g/l，不需进行酸度调节，向废酸中加入第一次加入铁锍40g（含铁57.9%，含硫20.1%，下同），反应15min后，第二次加入铁锍40g，反应时间10min，反应完毕后固液分离，获得硫化砷渣109.4g（含砷32.2%，含铁7.11%）以及沉砷后液（含砷6.1mg/l，硫酸68g/l，fe²⁺含量4.1g/l），硫化砷渣送入砷渣处理系统；向沉砷后液中加入调碱剂氧化钙460g，调节沉砷后液的ph=9，控制温度为90℃，并加入氧化剂（本实施例具体为27wt%双氧水）30g，反应2h，制备磁性铁，固液分离获得湿样磁性铁1.3kg和反应后液9.4l，反应后液（含砷0.1mg/l，铁50mg/l）外排进入污水处理，处理后系统回用，磁性铁经湿式磁选获得含铁61.5%以上的铁产品60.1g，铁的回收率为79.8%。

实施例3

一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法，如图1所示，其具体处理方法步骤如下：

取制酸系统污酸10l，其中含砷5000mg/l，含硫酸90g/l，首先对该废酸经过脱气塔进行脱气处理，保证废酸中二氧化硫含量低于100mg/l，由于废酸中硫酸含量大于50g/l，不需进行酸度调节，向废酸中加入第一次加入铁锍57g（含铁57.9%，含硫20.1%，下同），反应20min后，第二次加入铁锍57g，反应时间15min，反应完毕后固液分离，获得硫化砷渣155.3g（含砷34.2%，含铁5.24%）以及沉砷后液（含砷4.3mg/l，硫酸65g/l，fe²⁺含量5.2g/l），硫化砷渣送入砷渣处理系统；向沉砷后液中加入调碱剂氧化钙460g，调节沉砷后液的ph=9，控制温度为90℃，并加入氧化剂（本实施例具体为空气，流量为2.8l/min），反应2h，制备磁性铁，固液分离获得湿样磁性铁1.87kg和反应后液9.4l，反应后液（含砷0.1mg/l，铁50mg/l）外排进入污水处理，处理后系统回用，磁性铁经湿式磁选获得含铁62.5%以上的铁产品84.5g，铁的回收率为80.0%。

实施例4

一种铁锍处理火法冶炼制酸系统含砷废酸的方法，如图1所示，其具体处理方法步骤如下：

取制酸系统污酸10l，其中含砷10000mg/l，含硫酸120g/l，首先对该废酸经过脱气塔进行脱气处理，保证废酸中二氧化硫含量低于100mg/l，由于废酸中硫酸含量大于50g/l，不需进行酸度调节，向废酸中加入第一次加入铁锍114g（含铁57.9%，含硫20.1%，下同），反应30min后，第二次加入铁锍114g，反应时间40min，反应完毕后固液分离，获得硫化砷渣300g（含砷40.2%，含铁5.44%）以及沉砷后液（含砷4.3mg/l，硫酸82g/l，fe²⁺含量7.2g/l），硫化砷渣送入砷渣处理系统；向沉砷后液中加入调碱剂氧化钙580g，调节沉砷后液的ph=9，控制温度为90℃，并加入氧化剂（本实施例具体为空气，流量为2.8l/min），反应2h，制备磁性铁，固液分离获得湿样磁性铁3.8kg和反应后液9.2l，反应后液（含砷0.1mg/l，铁50mg/l）外排进入污水处理，处理后系统回用，磁性铁经湿式磁选获得含铁63.5%以上的铁产品172g，铁的回收率为82.7%。

以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。