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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來(lái)源：東北大學(xué)
權(quán)利要求
1.從處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣中回收有價(jià)元素的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1)酸性浸出 將浸出劑與中和渣混合后反應(yīng)，得到硫酸鈣和浸出液； (2)中和除砷 將浸出液與雙氧水反應(yīng)后進(jìn)行過(guò)濾，得到鐵砷渣和含銅、鋅、鎳的溶液； (3)硫化收銅 將含銅、鋅、鎳的溶液和硫氫化鈉反應(yīng)，得到硫化渣和硫酸鈉溶液； (4)蒸發(fā)結(jié)晶 將硫酸鈉溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到十水合硫酸鈉晶體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述浸出劑為原礦山酸性廢水和濃硫酸的混合液，所述混合液的pH≤2。 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)浸出劑與中和渣的質(zhì)量比為3～6:1，反應(yīng)的溫度為25～80℃，反應(yīng)的時(shí)間為60～180min，攪拌速度為200～300r/min。 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述反應(yīng)在pH為3.2～4.5的條件下進(jìn)行。 5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)雙氧水和浸出液的體積比為5～25：1000，反應(yīng)的時(shí)間為20～40min。 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)硫氫化鈉和含銅、鋅、鎳的溶液用量比為1～6g：1L，反應(yīng)的時(shí)間為10～30min。 7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)蒸發(fā)結(jié)晶得到的蒸發(fā)液回用配置浸出劑或直接排放。
說(shuō)明書(shū)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及有色冶金廢渣綜合回收利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種從處理 礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣中回收有價(jià)元素的方法。
背景技術(shù)
當(dāng)前，科研人員對(duì)冶煉酸性廢水的無(wú)害化處理相關(guān)研究很多，但針對(duì)中和 渣無(wú)害化治理和資源回收的研究卻近乎空白。因此，采用本方法對(duì)中和渣中的 有價(jià)元素進(jìn)行無(wú)害化處理并回收，對(duì)保護(hù)環(huán)境、綠色冶金和資源回收具有十分 重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種從處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣中回收 有價(jià)元素的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種從處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣中回收有價(jià)元素 的方法，包括以下步驟：
(1)酸性浸出
將浸出劑與中和渣混合后反應(yīng)，得到硫酸鈣和浸出液；
(2)中和除砷
將浸出液與雙氧水反應(yīng)后進(jìn)行過(guò)濾，得到鐵砷渣和含銅、鋅、鎳的溶液；
(3)硫化收銅
將含銅、鋅、鎳的溶液和硫氫化鈉反應(yīng)，得到硫化渣和硫酸鈉溶液；
(4)蒸發(fā)結(jié)晶
將硫酸鈉溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到十水合硫酸鈉晶體。
優(yōu)選的，所述浸出劑為原礦山酸性廢水和濃硫酸的混合液，所述混合液 的pH≤2。
優(yōu)選的，所述步驟(1)浸出劑與中和渣的質(zhì)量比為3～6:1，反應(yīng)的溫度 為25～80℃，反應(yīng)的時(shí)間為60～180min，攪拌速度為200～300r/min。
優(yōu)選的，所述步驟(2)所述反應(yīng)在pH為3.2～4.5的條件下進(jìn)行。
優(yōu)選的，所述步驟(2)雙氧水和浸出液的體積比為5～25：1000，反應(yīng) 的時(shí)間為20～40min。
優(yōu)選的，所述步驟(3)硫氫化鈉和含銅、鋅、鎳的溶液用量比為1～6g： 1L，反應(yīng)的時(shí)間為10～30min。
優(yōu)選的，所述步驟(4)蒸發(fā)結(jié)晶得到的蒸發(fā)液回用配置浸出劑或直接 排放。
經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明對(duì)中和渣的難處理問(wèn)題提出了一種新的工藝，通過(guò)對(duì)中和渣采用 酸性浸出→中和除鐵砷→硫化收銅→蒸發(fā)結(jié)晶幾個(gè)步驟將中和渣中的銅、 鐵、砷、鋅、鎳等有價(jià)金屬進(jìn)行充分有效回收，采用本發(fā)明提出的工藝方法， 銅回收率可達(dá)99％以上，鐵為96％、砷為89％、鋅為90％、鎳為94％。氫 氧化鐵、砷酸鐵、硫化渣、硫酸鈉晶體回收，硫化渣銅品位達(dá)57％。本發(fā)明 的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)中和渣的資源化回收，避免了砷對(duì)環(huán)境的污染。本發(fā)明將蒸 發(fā)出的水回用與原礦山酸性廢水和濃硫酸配置浸出劑，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程基 本無(wú)廢水，進(jìn)一步減輕了生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響。
此外，本發(fā)明的方法除了實(shí)現(xiàn)對(duì)中和渣中各有價(jià)金屬的綜合回收外，還 對(duì)砷也進(jìn)行了回收，特別適用于處理含砷高的中和渣。另外，該類(lèi)渣在酸性 浸出過(guò)程中得到的浸出渣通過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)HJ/T299-2007毒性檢測(cè)，可作為一 般固廢穩(wěn)定排放。利用本發(fā)明提供的綜合回收有價(jià)元素的方法，工藝流程合 理，金屬回收率高，“三廢”處理成本低，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的從處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣中回收有價(jià)元素的工 藝流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種從處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣中回收有價(jià)元素 的方法，包括以下步驟：
(1)酸性浸出
將浸出劑與中和渣混合后反應(yīng)，得到硫酸鈣和浸出液；
(2)中和除砷
將浸出液與雙氧水反應(yīng)后進(jìn)行過(guò)濾，得到鐵砷渣和含銅、鋅、鎳的溶液；
(3)硫化收銅
將含銅、鋅、鎳的溶液和硫氫化鈉反應(yīng)，得到硫化渣和硫酸鈉溶液；
(4)蒸發(fā)結(jié)晶
將硫酸鈉溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到十水合硫酸鈉晶體。
在本發(fā)明中，所述浸出劑為原礦山酸性廢水和濃硫酸的混合液，所述混 合液的pH≤2。
在本發(fā)明中，所述濃硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70～90％，優(yōu)選為75～85％。
在本發(fā)明中，所述原礦山酸性廢水含鎳50～70mg/L、銅2800～3200mg/L、 鋅240～260mg/L、鐵3000～3500mg/L、鉛300～360mg/L、砷1100～1500mg/L。
在本發(fā)明中，所述步驟(1)浸出劑與中和渣的質(zhì)量比為3～6:1，優(yōu)選為 5～6:1，反應(yīng)的溫度為25～80℃，優(yōu)選為40～60℃，反應(yīng)的時(shí)間為60～180min， 優(yōu)選為90～120min，攪拌速度為200～300r/min，優(yōu)選為220～270r/min。
在本發(fā)明中，步驟(2)所述反應(yīng)在pH為3.2～4.5的條件下進(jìn)行，優(yōu)選 為pH為3.4～4。
在本發(fā)明中，所述步驟(2)雙氧水和浸出液的體積比為5～25：1000， 優(yōu)選為10～20:1000，反應(yīng)的時(shí)間為20～40min，優(yōu)選為25～35min。
在本發(fā)明中，所述步驟(3)硫氫化鈉和含銅、鋅、鎳的溶液用量比為 1～6g：1L，優(yōu)選為4～5g：1L，反應(yīng)的時(shí)間為10～30min，優(yōu)選為15～25min。
在本發(fā)明中，所述步驟(4)蒸發(fā)結(jié)晶得到的蒸發(fā)液回用配置浸出劑或 直接排放。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但是不能把 它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
本發(fā)明實(shí)施例1～3采用的處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣的主要成分及 含量如表1：
表1處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣的主要成分及含量
實(shí)施例1
取30g處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣，加入原礦山酸性廢水和質(zhì)量分 數(shù)70％的硫酸混合得到pH＝2的浸出劑，浸出劑與中和渣的質(zhì)量比6:1，原 礦山酸性廢水含鎳50mg/L、銅2804mg/L、鋅260mg/L、鐵3500mg/L、鉛 310mg/L、砷1135mg/L；在30℃下浸出60min，攪拌速度為200r/min；過(guò)濾 后得到富銅、鐵及少量砷、鋅、鎳的浸出液和硫酸鈣浸出渣，浸出渣經(jīng) HJ/T299-2007國(guó)標(biāo)檢測(cè)后達(dá)標(biāo)，作為一般固廢穩(wěn)定排放；
按照雙氧水和浸出液的體積比為5：1000混合后，在pH＝3.2的條件下 反應(yīng)20min后過(guò)濾，得到鐵砷渣和含銅、鋅、鎳的溶液；
將含銅、鋅、鎳的溶液和硫氫化鈉反應(yīng)，硫氫化鈉的用量為1g/L，得到 硫化渣和硫酸鈉溶液，硫化渣的成分主要為硫化銅，夾雜少量硫化鋅、硫化 鎳；
將硫酸鈉溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到十水合硫酸鈉晶體和蒸發(fā)液，蒸發(fā)液 回用配置浸出劑。
經(jīng)檢測(cè)，整個(gè)工藝銅回收率為99.42％，鐵為96.72％、砷為88.89％、鋅 為81.54％、鎳為87.50％。硫化渣銅品位達(dá)56.45％，無(wú)廢水排放。
實(shí)施例2
取30g處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣，加入原礦山酸性廢水和質(zhì)量分 數(shù)80％的硫酸混合得到pH＝1.5的浸出劑，浸出劑與中和渣的質(zhì)量比4.5:1， 原礦山酸性廢水含鎳61mg/L、銅3000mg/L、鋅250mg/L、鐵3262mg/L、鉛 347mg/L、砷1337mg/L；在60℃下浸出120min，攪拌速度為250r/min；過(guò) 濾后得到富銅、鐵及少量砷、鋅、鎳的浸出液和硫酸鈣浸出渣，浸出渣經(jīng) HJ/T299-2007國(guó)標(biāo)檢測(cè)后達(dá)標(biāo)，作為一般固廢穩(wěn)定排放；
按照雙氧水和浸出液的體積比為15：1000混合后，在pH＝4的條件下反 應(yīng)30min后過(guò)濾，得到鐵砷渣和含銅、鋅、鎳的溶液；
將含銅、鋅、鎳的溶液和硫氫化鈉反應(yīng)，硫氫化鈉的用量為3g/L，得到 硫化渣和硫酸鈉溶液，硫化渣的成分主要為硫化銅，夾雜少量硫化鋅、硫化 鎳；
將硫酸鈉溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到十水合硫酸鈉晶體和蒸發(fā)液，蒸發(fā)液 回用配置浸出劑。
經(jīng)檢測(cè)，整個(gè)工藝銅回收率可達(dá)99.13％，鐵94.47％、砷87.72％、鋅 84.62％、鎳94.64％。硫化渣銅品位達(dá)57.33％，無(wú)廢水排放。
實(shí)施例3
取30g處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣，加入原礦山酸性廢水和質(zhì)量分 數(shù)90％的硫酸混合得到pH＝1的浸出劑，浸出劑與中和渣的質(zhì)量比3:1，原 礦山酸性廢水含鎳70mg/L、銅3200mg/L、鋅240mg/L、鐵3003mg/L、鉛 360mg/L、砷1500mg/L；在80℃下浸出180min，攪拌速度為300r/min；過(guò) 濾后得到富銅、鐵及少量砷、鋅、鎳的浸出液和硫酸鈣浸出渣，浸出渣經(jīng) HJ/T299-2007國(guó)標(biāo)檢測(cè)后達(dá)標(biāo)，作為一般固廢穩(wěn)定排放；
按照雙氧水和浸出液的體積比為25：1000混合后，在pH＝4.5的條件下 反應(yīng)40min后過(guò)濾，得到鐵砷渣和含銅、鋅、鎳的溶液；
將含銅、鋅、鎳的溶液和硫氫化鈉反應(yīng)，硫氫化鈉的用量為6g/L，得到 硫化渣和硫酸鈉溶液，硫化渣的成分主要為硫化銅，夾雜少量硫化鋅、硫化 鎳；
將硫酸鈉溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到十水合硫酸鈉晶體和蒸發(fā)液，蒸發(fā)液 回用配置浸出劑。
經(jīng)檢測(cè)，整個(gè)工藝銅回收率可達(dá)99.21％，鐵97.06％、砷89.11％、鋅 88.46％、鎳94.62％。硫化渣銅品位達(dá)55.51％，無(wú)廢水排放。
由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種從處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和 渣中回收有價(jià)元素的方法，采用本發(fā)明提出的工藝方法，銅回收率可達(dá)99％ 以上，鐵可達(dá)96％、砷可達(dá)89％、鋅可達(dá)88％、鎳可達(dá)94％。氫氧化鐵、 砷酸鐵、硫化渣、硫酸鈉晶體回收，硫化渣銅品位達(dá)57％。本發(fā)明的方法實(shí) 現(xiàn)了對(duì)中和渣的資源化回收，避免了砷對(duì)環(huán)境的污染。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn) 飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
從處理礦山酸性廢水產(chǎn)出的中和渣中綜合回收有價(jià)元素的方法.pdf
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