提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及礦山廢水處理技術(shù)，具體涉及利用石灰中和礦山酸性廢水時提高石灰 利用率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬礦山采、選、冶過程中，常產(chǎn)生含重金屬、砷等有害成分的酸性廢水如硐坑水 等，尤其是金屬濕法冶金過程，往往產(chǎn)生大量含高濃度金屬離子的酸性廢水。如銅的生物浸 出-萃取-電積提銅過程，產(chǎn)生大量含硫酸、銅、鐵、錯、砷等物質(zhì)的酸性浸出液，浸出液經(jīng)提 取其中的銅后循環(huán)使用，但隨著溶液中鐵、酸的累積，將嚴(yán)重影響萃取電積提銅工藝，因此 每天要對大量萃取余液開路外排并進行處理，目前普遍采用石灰中和法處理此類廢水，其 主要優(yōu)點在于工藝簡單、噸水處理成本低廉，但其缺點也是顯而易見的：中和過程中產(chǎn)生的 硫酸鈣、砷酸鈣、金屬氫氧化物等沉淀物易于包裹石灰顆粒，阻斷中和反應(yīng)，從而使石灰得 不到充分利用，另外，處理好的含渣廢水在后續(xù)轉(zhuǎn)移、固液分離等過程中，由于包裹的石灰 緩慢地溶出，導(dǎo)致溶液pH與鈣離子升高，使出水pH難以控制，設(shè)備與輸送管路容易結(jié)垢、堵 塞，同時，石灰中和處理酸性廢水雖然單位成本較為低廉，但礦山酸性廢水往往水量大，總 體成本并不低廉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種提高石灰中和礦山酸性廢水石灰利用率的方法，以降 低礦山酸性廢水處理成本，減輕或基本消除設(shè)備與輸送管路的結(jié)垢與腐蝕，實現(xiàn)對金屬礦 山的環(huán)境治理與保護。
[0004] 為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法通過超聲波振 蕩產(chǎn)生的空化作用，把石灰中和礦山酸性廢水過程中在石灰顆粒表面形成包裹的鈣離子鹽 和金屬氫氧化物沉淀物打散剝落，讓石灰顆粒裸露并與廢水相接觸，使中和反應(yīng)徹底;具體 操作步驟如下： (1) 石灰用水配制成含量20%_50%(質(zhì)量濃度)的石灰乳； (2) 在機械攪拌與超聲波振蕩條件下，在礦山酸性廢水中加入石灰乳至pH6.5-7.5; (3) 采用混凝沉降、濃密沉降、真空過濾、常壓過濾和加壓過濾方法中的一種或幾種方 法的聯(lián)合進行固液分離。
[0005] 所述礦山酸性廢水為硫酸、氫氟酸或磷酸酸性廢水，廢水中游離酸與金屬離子產(chǎn) 生的總酸度(總耗堿量）2 15g/L(以硫酸計）。
[0006] 所述的超聲波頻率2 20 kHz，超聲波發(fā)生元件可一個或多個，其功率密度0.2-20 w/cm2,作用方式包括但不限于反應(yīng)槽內(nèi)部或外部，反應(yīng)物料在超聲波區(qū)域水力停留時間2 15 min〇
[0007] 所述反應(yīng)物料在超聲波區(qū)域水力更佳的停留時間為15 _30min。
[0008] 所述的超聲波頻率的優(yōu)選范圍是20-30 kHz。
[0009] 廢水中游離酸與金屬離子產(chǎn)生的總酸度(總耗堿量)的優(yōu)選范圍是15-50g/L(以硫 酸計）。
[0010] 本發(fā)明通過利用超聲波的壓縮、拉升交互高頻變換作用，在液體中空化形成小真 空泡，并生長、破裂，釋放出強大的沖擊能量，破碎、打散石灰中和硫酸或氫氟酸或磷酸等酸 性含多種金屬離子廢水過程中包裹于石灰表面的硫酸鈣(或氟化鈣、或磷酸鈣）、砷酸鈣、金 屬氫氧化物等沉積物，使石灰顆粒裸露于廢水中得以充分反應(yīng)，從而提高石灰利用率。針對 于游離酸與金屬離子產(chǎn)生的總酸度(總耗堿量)不小于15g/L(以硫酸計）的廢水，石灰利用 率不小于85%。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法工藝流程示意圖。
[0012] 附圖標(biāo)記：1_石灰，2-水，3-含硫酸(或氫氟酸、或磷酸）與金屬離子廢水，4-渣，5-處理后水。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方 法作進一步詳細(xì)說明。
[0014]以下兩個實施例采用的工藝流程如圖1所示。
[0015] 實例一:某銅礦濕法煉銅廠，采用"細(xì)菌浸出（堆浸)一萃取反萃取一電積"工藝生 產(chǎn)陰極銅，其萃取余液返回浸出，但隨著硫酸、鐵、鋁、砷等的累積，嚴(yán)重影響生產(chǎn)工藝，必須 開路外排，其水質(zhì)為:Fe7 · 72g/L、All · 09g/L、S〇42-35 · 23g/L、ZnO · 15g/L、CuO · lg/L、總耗堿 量（以H2S〇4 計）33.45g/L。
[0016] 該廢水的常規(guī)處理步驟與效果:取廢水50L，在機械攪拌條件下，用質(zhì)量濃度25%的 石灰乳中和至PH7，反應(yīng)時間18min，消耗有效氧化鈣含量為66.5%(質(zhì)量濃度）的石灰 1.91kg，從廢水總耗堿量可計算得出石灰利用率為75.2%。
[0017] 本發(fā)明提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法操作步驟與效果:取廢水50L，在 相同的機械攪拌強度下，增加超聲波振蕩，用質(zhì)量濃度25%的石灰乳中和至pH7,超聲波頻率 23 ± 2KHz，功率密度0.3 w/cm2，反應(yīng)時間18min，消耗有效氧化鈣含量為66.5%(質(zhì)量濃度） 的石灰1.64kg，從廢水總耗堿量可計算得出石灰利用率為87.6%。
[0018] 本發(fā)明在超聲波振蕩條件下提高石灰利用率12.4%，如表1所示。
[0019] 表1不同攪拌方式石灰中和效果一
實例二:某礦山采用焙燒選銅尾礦生產(chǎn)硫酸，燒渣酸浸提取銅、鈷等金屬并生產(chǎn)鐵精 粉。生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污酸、沉鈷液等廢水合并采用石灰中和法處理，該廢水的水質(zhì)為： Fe 1 · 25g/L、As 13 · 35mg/L、S〇42-26 · 67g/L、Zn298 · 3mg/L、Cul3 · 83mg/L、F173 · 3 mg/L、總耗堿 量（以H2S〇4 計）31.03g/L。
[0020] 該廢水的常規(guī)處理步驟與效果:取廢水50L，在機械攪拌條件下，用質(zhì)量濃度25%的 石灰乳中和至pH7，反應(yīng)時間15min，消耗有效氧化鈣含量為66.5%(質(zhì)量濃度）的石灰 1.79kg，從廢水總耗堿量可計算得出石灰利用率為74.5%。
[0021] 采用本發(fā)明提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法操作步驟與效果：取廢水 50L，在相同的機械攪拌強度下，增加超聲波振蕩，用質(zhì)量濃度25%的石灰乳中和至pH7,超聲 波頻率23 ± 2KHz，功率密度0.5 w/cm2，反應(yīng)時間15min，消耗有效氧化鈣含量為66.5%(質(zhì)量 濃度）的石灰1.51 kg，從廢水總耗堿量可計算得出石灰利用率為88.3%。
[0022] 本發(fā)明在超聲波振蕩條件下提高石灰利用率13.8%，如表2所示。
[0023] 表2不同攪拌方式石灰中和效果二
以上兩個實施例針對含硫酸與多種金屬離子的酸性廢水，采用本發(fā)明提高石灰中和礦 山酸性廢水利用率的方法，利用超聲波的空化作用，在廢水中快速形成大量氣泡并迅速內(nèi) 爆，產(chǎn)生沖擊波將中和反應(yīng)過程形成并包裹在石灰表面的硫酸鈣、砷酸鈣、金屬氫氧化物等 沉淀打散、剝落，使中和反應(yīng)繼續(xù)進行至反應(yīng)徹底，明顯提高了石灰利用率，與常規(guī)的機械 攪拌處理方法相比可使石灰利用率提高12%以上。
[0024] 上述實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例 的限制，其他未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所做的改變、修飾、替換、組合、簡化等變 化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法，其特征是:通過超聲波振蕩產(chǎn)生的 空化作用，把石灰中和礦山酸性廢水過程中在石灰顆粒表面形成包裹的鈣離子鹽和金屬氫 氧化物沉淀物打散剝落，讓石灰顆粒裸露并與廢水相接觸，使中和反應(yīng)徹底;具體操作步驟 如下： (1)石灰用水配制成含量20%-50%(質(zhì)量濃度)的石灰乳； (2 )在機械攪拌與超聲波振蕩條件下，在礦山酸性廢水中加入石灰乳至pH6.5-7.5; (3)采用混凝沉降、濃密沉降、真空過濾、常壓過濾和加壓過濾方法中的一種或幾種方 法的聯(lián)合進行固液分離。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法，其特征是:所述操作 第二步中超聲波的頻率2 20 kHz，超聲波發(fā)生元件可一個或多個，其功率密度0.2-20 w/ cm2,作用方式包括但不限于反應(yīng)槽內(nèi)部或外部，反應(yīng)物料在超聲波區(qū)域水力停留時間2 15 min〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法，其特征是:所述超聲 波頻率的優(yōu)選范圍是20-30 kHz。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法，其特征是:所述反應(yīng) 物料在超聲波區(qū)域水力更佳的停留時間為15 _30min。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法，其特征 是:所述礦山酸性廢水為硫酸、氫氟酸或磷酸酸性廢水，廢水中游離酸與金屬離子產(chǎn)生的總 酸度以硫酸計的總耗堿量2 15g/L。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高石灰中和礦山酸性廢水利用率的方法通過超聲波振蕩產(chǎn)生的空化作用，把石灰中和礦山酸性廢水過程中在石灰顆粒表面形成包裹的鈣離子鹽和金屬氫氧化物沉淀物打散剝落使石灰顆粒裸露并與廢水接觸致使中和反應(yīng)徹底；操作步驟是先將石灰配制成含量20%-50%的石灰乳，再在機械攪拌與超聲波振蕩條件下往礦山酸性廢水中加入石灰乳至pH6.5-7.5，最后采用混凝沉降、濃密沉降、真空過濾、常壓過濾和加壓過濾方法中的一種或幾種方法的聯(lián)合進行固液分離。采用本發(fā)明技術(shù)可以降低礦山酸性廢水處理成本，減輕或基本消除設(shè)備與輸送管路的結(jié)垢與腐蝕，實現(xiàn)對金屬礦山的環(huán)境治理與保護。
【IPC分類】C02F9/04, C02F1/36, C02F103/10
【公開號】CN105502738
【申請?zhí)枴緾N201510921408
【發(fā)明人】廖小山, 廖斌, 方榮茂, 朱秋華
【申請人】紫金礦業(yè)集團股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月14日