CN107324534A - 一种利用铁氧化物处理含砷污酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，属于湿法冶金技术和废弃物处理技术领域。本发明方法将铁氧化物加入到含砷污酸中，铁氧化物与污酸发生反应生成固液混合物，过滤得到稳定的含砷固态物质，实现含砷污酸中砷的脱除，并防止砷的危害，达到使用廉价铁源处理污酸的目的；本工艺操作简单、生产成本低、对环境有益，具有较广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，属于湿法冶金技术和废弃物处理技术领域。
背景技术
目前，我国粗铜产量每年为52万吨左右，这些铜大部分使用火法冶炼，铜矿中的硫元素在铜的火法冶炼过程中分离出来用于制酸，制酸过程中会产生大量酸性废水，简称“污酸”。在铜的冶炼过程中伴生于铜矿中的砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）、汞（Hg）、硒（Se）等随冶炼烟气进入制酸工艺，通过制酸工艺对冶炼烟气的净化，使得烟气达标排放。而伴生于铜矿中的杂质元素则大部分进入定期抽出的“污酸”中。据估计，年产10万吨铜冶炼厂配套的石灰-铁盐法工艺年产石膏渣约1万吨，由此，中国铜冶炼行业每年要产生百万吨左右的含砷石膏渣污泥。而整个中国冶炼行业，历年堆存的含砷废料已达数千万吨之巨。在冶炼厂及其周边区域长期堆存的含砷石膏渣可能会由于管理不善等方面的原因，被当做一般工业固体废弃物而从管制区流散出去，从而造成土壤或耕地污染，耕地重金属污染严重威胁农产品质量，间接危害人类健康。
截止至2015年底，我国共保有铁矿产地1995处，铁矿查明资源储量578.72亿t(储量118.36亿t，基础储量213.57亿t，资源量365.15亿t)。全国开采矿区和基建矿区696处，占用储量202亿t，占铁矿全部储量的44％。大量的铁矿石主要用于工业冶炼钢铁，钢铁在使用过程中由于生锈、氧化等原因转化为铁氧化物，目前，大量的铁氧化物并不能得到有效的利用，本发明利用铁氧化物与酸反应得到铁盐的特性，将铁氧化物与污酸混合反应处理污酸，可以综合利用廉价的铁氧化物治理污酸，有效利用廉价资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，该方法是利用铁氧化物与污酸反应，得到稳定的含砷物质，防止砷的危害，实现以廉价铁氧化物处理污酸的目的，该方法操作简单，成本低，对环境保护有一定的积极推动作用。
本发明的技术方案如下：首先将铁氧化物加入含砷污酸中，常温下反应一定时间，得到混合溶液，调节混合溶液pH，加热到一定温度反应一段时间后，得到固液混合物，过滤，得到固态含砷物质和滤液，向滤液中加入絮凝剂进行净化处理，即完成了对含砷污酸的处理。
本发明中利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）向含砷污酸中加入铁氧化物，其中铁砷摩尔比为1:1-3:1，常温下搅拌反应1~4h，得到混合溶液；
（2）调节步骤（1）中混合溶液的pH值为1~3，然后将混合溶液加热至70~90℃，反应6~12h，得到固液混合物；
（3）过滤步骤（2）中的固液混合物，滤渣即为含砷物质；
（4）向步骤（3）得到的滤液中加入絮凝剂进行净化处理，其中絮凝剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠。
本发明中铁氧化物来源广，价格低，同时起到了调节剂和反应物的作用，达到了以廉价铁氧化物处理含砷污酸的目的，降低了生产成本，经济可行。
本发明的有益效果：
（1）本发明方法利用铁氧化物中和污酸，极大的减少了污酸处理过程中产生的固体废弃物，经济环保；
（2）本发明方法将铁氧化物与污酸反应，生成稳定的含砷物质，实现了污酸的有效处理，降低金属砷的毒害程度；
（3）本发明方法采用铁氧化物处理污酸，并且用絮凝剂净化处理后的溶液，使砷和其它重金属离子从水溶液中转移至化学性质不活泼的砷酸铁等沉淀物中，上清液即为达标的工业用水，具有操作工艺简单，成本低廉，处理效果好等特点。
本发明简单可行，成本较低，处理效果较好，对环境保护有益，同时为含砷污酸的处理，提供了一种新的技术方法，具有较广阔的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：利用铁氧化物处理含砷污酸，具体操作如下：
（1）污酸各组成成分浓度，如表1所示，
表1.污酸各组分浓度（mg/L）
| As | Cu | H | Zn | Cd | F |
| 13000 | 512.03 | 1.68 | 840.94 | 145.95 | 3214.12 |
（2）称取一定量Fe3O4，加入到上述污酸溶液中，铁砷摩尔比为1:1，常温下搅拌反应1小时，得到混合溶液；
（3）用NaOH调节步骤（2）的混合溶液的pH为3，将调节好的混合溶液加热至70℃反应6h，得到固液混合物；
（4）用过滤设备过滤步骤（3）得到的固液混合物，得到含砷固态物质和滤液，将含砷固态物质进行堆放处理，并向滤液中加入絮凝剂二甲基二硫代氨基甲酸钠进行净化处理。
（5）表2.滤液各组分浓度（mg/L）
| As | Cu | H | Zn | Cd | F |
| 353.6 | 212 | 0..001 | 256 | 46 | 1423 |
由上述数据可知，本实施例1的污酸中砷的脱除率达到了97.28%，其他组分的含量也得到了一定的降低，可以实现污酸的有效处理。
实施例2：利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）污酸各组成成分浓度同实施例1所示；
（2）称取一定量Fe3O4，加入到上述污酸溶液中，其中铁砷摩尔比为1:1，常温下搅拌反应3小时，得到混合溶液；
（3）用NaOH调节步骤（2）的混合溶液的pH为2，将调节好的混合溶液加热至80℃反应8h，得到固液混合物；
（4）用过滤设备过滤步骤（3）得到的固液混合物，得到含砷固态物质和滤液，将含砷固态物质进行堆放处理，并向滤液中加入絮凝剂二甲基二硫代氨基甲酸钠进行净化处理。
（5）表3.滤液各组分浓度（mg/L）
| As | Cu | H | Zn | Cd | F |
| 55.56 | 201 | 0.013 | 241 | 39 | 1236 |
由上述数据可知，本实施例2的污酸中砷的脱除率达到了99.57%，其他组分的含量也得到了一定的减少，可以实现污酸的有效处理。
实施例3：利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）污酸各组成成分浓度同实施例1所示；
（2）称取一定量Fe3O4，加入到上述污酸溶液中，其中铁砷摩尔比为2:1，常温下搅拌反应4小时，得到混合溶液，；
（3）用NaOH调节步骤（2）的混合溶液的pH为1，将调节好的混合溶液加热至90℃反应12h，得到固液混合物；
（4）用过滤设备过滤步骤（3）得到的固液混合物，得到含砷固态物质和滤液，将含砷固态物质进行堆放处理，并向滤液中加入絮凝剂二甲基二硫代氨基甲酸钠进行净化处理。
（5）表4.滤液各组分浓度（mg/L）
| As | Cu | H | Zn | Cd | F |
| 391.6 | 123 | 0..125 | 165 | 27 | 847 |
由上述数据可知，本实施例3的污酸中砷的脱除率达到了96.99%，其他组分的含量也得到了一定的降低，可以实现污酸的有效处理。
实施例4：利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）污酸各组成成分浓度同实施例1所示；
（2）称取一定量Fe3O4，加入到上述污酸溶液中，其中铁砷摩尔比为3:1，常温下搅拌反应2小时，得到混合溶液；
（3）用NaOH调节步骤（2）的混合溶液的pH为2，将调节好的混合溶液加热至90℃反应12h，得到固液混合物；
（4）用过滤设备过滤步骤（3）得到的固液混合物，得到含砷固态物质和滤液，将含砷固态物质进行堆放处理，并向滤液中加入絮凝剂二甲基二硫代氨基甲酸钠进行净化处理。
（5）表5.滤液各组分浓度（mg/L）
| As | Cu | H | Zn | Cd | F |
| 9.018 | 96 | 0.134 | 114 | 23 | 543 |
由上述数据可知，本实施例的污酸的脱除率达到了99.93%，其他组分的含量也得到了一定的降低，可以实现污酸的有效处理。
实施例5：利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）污酸各组成成分浓度同实施例1所示；
（2）称取一定量Fe2O3，加入到上述污酸溶液中，其中铁砷摩尔比为3:1，常温下搅拌反应2小时，得到混合溶液；
（3）用NaOH调节步骤（2）的混合溶液的pH为2，将调节好的混合溶液加热至90℃反应12h，得到固液混合物；
（4）用过滤设备过滤步骤（3）得到的固液混合物，得到含砷固态物质和滤液，将含砷固态物质进行堆放处理，并向滤液中加入絮凝剂二甲基二硫代氨基甲酸钠进行净化处理。
（5）表6. 滤液各组分浓度（mg/L）
| As | Cu | H | Zn | Cd | F |
| 18.021 | 95 | 0.133 | 113 | 24 | 560 |
由上述数据可知，本实施例的污酸的脱除率达到了99.86%，其他组分的含量也得到了一定的降低，可以实现污酸的有效处理。
实施例6：利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，具体步骤如下：
（1）污酸各组成成分浓度同实施例1所示；
（2）称取一定量FeO，加入到上述污酸溶液中，其中铁砷摩尔比为3:1，常温下搅拌反应2小时，得到混合溶液；
（3）用NaOH调节步骤（2）的混合溶液的pH为2，将调节好的混合溶液加热至90℃反应12h，得到固液混合物；
（4）用过滤设备过滤步骤（3）得到的固液混合物，得到含砷固态物质和滤液，将含砷固态物质进行堆放处理，并向滤液中加入絮凝剂二甲基二硫代氨基甲酸钠进行净化处理。
（5）表7. 滤液各组分浓度（mg/L）
| As | Cu | H | Zn | Cd | F |
| 23.52 | 87 | 0.124 | 107 | 21 | 558 |
由上述数据可知，本实施例的污酸的脱除率达到了99.81%，其他组分的含量也得到了一定的降低，可以实现污酸的有效处理。
Claims (3)
1.一种利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，其特征在于按如下步骤进行：
（1）向含砷污酸中加入铁氧化物，常温下搅拌反应1~4h，得到混合溶液；
（2）调节步骤（1）中混合溶液的pH值为1~3，然后将混合溶液加热至70~90℃，反应6~12h，得到固液混合物；
（3）过滤步骤（2）中的固液混合物，滤渣即为含砷物质；
（4）向步骤（3）得到的滤液中加入絮凝剂进行净化处理。
2.根据权利要求1所述的利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，其特征在于：步骤（1）铁砷摩尔比为1:1-3:1。
3.根据权利要求1所述的利用铁氧化物处理含砷污酸的方法，其特征在于：步骤（4）中絮凝剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103553197A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-02-05 | 红河学院 | 利用冶炼炉渣除去工业废水中砷锑的方法 |
| KR20140070727A (ko) * | 2012-11-26 | 2014-06-11 | 한국지질자원연구원 | 흡착제, 흡착제 제조방법 및 흡착제를 이용한 오염수 복원방법 |
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| CN111547777B (zh) * | 2020-05-22 | 2022-01-28 | 昆明理工大学 | 一种四氧化三铁/高岭土纳米复合材料去除污酸中砷的方法 |
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