[发明专利]一种含重金属酸性废水的资源化硫化处理方法

说明书

技术领域

本发明属于火法冶炼及化工环保领域，具体涉及一种资源化、高效硫化处理冶炼烟气制酸过程中酸性废水的方法。

背景技术

我国有色金属矿来源众多，并且许多金属矿伴生。近年来由于全球富矿紧缺，冶炼企业大量使用低品位矿、复杂多元素矿及高砷氟杂矿。在火法冶炼有色金属过程中，矿石中的金属硫化物燃烧转化成二氧化硫，夹杂在高温的含尘烟气中从冶金炉窑等设备中排入与之配套的冶炼烟气制酸系统。进入冶炼烟气制酸系统的重金属离子、烟尘、卤族元素化合物等有害物质对制酸系统的产品质量有影响，需要在制酸系统净化工序排出，排出的稀硫酸溶液含有这些杂质，对环境危害大，需要处理达标后方可排放到厂外环境中。

酸性废水的高效、低成本达标处理一直以来是烟气制酸系统的难题。目前有色金属冶炼企业酸性废水处理技术90%以上均采用硫化法作为其处理工艺的某一单元。硫化法是指向酸性废水中投加硫化剂，使酸性废水中大部分金属离子与硫化剂基于各种硫化物溶度积不同而生成难溶金属硫化物沉淀分离的方法。常用的硫化剂为硫化钠溶液，按照《重金属污水化学法处理设计规范》，硫化钠的投配质量分数需控制在10%之内，10%的硫化钠溶液由有效成分仅为60%的工业固体硫化钠溶解配置而成。该工艺一直面临着硫化效率低、硫化危废渣量大、装置投资费用高、硫化剂未得到资源化综合利用等缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了改进上述现有酸性废水硫化技术中存在的问题，提供一种硫化效率高、硫化危废渣量小、硫化运行成本低、硫化剂综合利用的酸性废水硫化方法。

本发明通过硫化剂资源化整合利用而达到解决现有技术瓶颈的目的。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：一种含重金属酸性废水的资源化硫化处理方法，包括以下步骤：（a）将工业级硫化钠拆袋后倒入硫化钠溶解槽中，在溶解槽内注入70-90℃热水使其溶解；（b）将步骤（a）中溶解后的清液，即硫化钠溶液用泵输送至气体发生器，硫化钠溶液加入气体发生器的过程中，硫酸也同时加入气体发生器中，硫化钠溶液中的钠离子含量与硫酸中的硫酸根含量之比2:1，硫化钠与硫酸发生反应，在发生器内反应生成气态硫化氢和液相硫酸钠溶液；（c）将气体发生器的气相产物硫化氢送入气体缓冲罐储存，供硫化所用；气体发生器中的液相送入到真空干燥器中，硫酸钠溶液在真空干燥器内蒸发水分，形成固态硫酸钠；（d）固态的硫酸钠送入固定床反应器，通入还原剂，在催化剂的作用下反应得到无水硫化钠；（e）在酸性废水调节池内，来自冶炼烟气制酸过程中含杂质的酸性废水汇集均化后，用泵输送至硫化反应器中，气体缓冲罐内的硫化氢也供入硫化反应器，酸性废水中的重金属与硫化氢反应生成金属硫化物沉淀；（f）将步骤（e）中气体中有过量未反应完全的硫化氢，气体由风机送入后序的碱液吸收塔，用氢氧化钠液将多余的硫化氢吸收后达标排放，吸收液的主要成分为可溶性的硫化钠，返回至硫化钠溶解槽重复利用；（g）硫化后的酸性废水进入浓密机进行浓密增稠，其底液经泥浆泵输送至压滤机，由压滤机把金属硫化物与酸性废水分离，压滤机所生滤渣为危废硫化渣，滤渣送至危废处理中心，浓密机和压滤机的清液送至下游中和工序做进一步处理。

进一步地，所述步骤（a）中硫化钠溶解槽设有搅拌器，以提高溶解效率。内部的不溶物杂质需要定期清理，作为一般固废物处置，不带入危废渣中。

进一步地，所述步骤（b）中气体发生器外壁应设置高压夹套水管循环冷却装置，以不断持续给气体发生器降温，维持内部反应进行。

进一步地，所述步骤（b）加入气体发生器的硫酸质量浓度75%，当硫酸原料是质量浓度为98%的浓硫酸时，先由硫酸稀释器稀释硫酸，硫酸稀释器需要不断冷却，以移除硫酸稀释时放出的大量热量。

进一步地，所述步骤（c）中真空干燥器中蒸发出的水份收集后用于溶解硫化钠，以减少系统的水耗。

进一步地，所述步骤（d）中的还原剂为氢气，所述催化剂为五氧化二钒、三氧化二铁或氧化镍，控制反应温度在550～600℃。

进一步地，所述步骤（e）中的硫化反应器可设置两至三台串联运行，形成两级或三级硫化工艺，为提高硫化效率，此配置更适合处理水量较大的系统。

进一步地，所述步骤（e）中硫化反应器的反应物料硫化氢顶部垂直进入，酸性废水通过硫化氢管道逆喷随硫化氢一起进入硫化反应器内，以增强气液接触面积、提高硫化效率。

进一步地，硫化氢易燃易爆且有较强的毒性，易发生伤亡事故，因此从硫化氢的制备到整个硫化反应均在密闭的环境中进行，防止硫化氢气体外逸，同时设置硫化氢监测报警装置。