CN110129828A - 一种矿山含铜酸性废水综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矿山含铜酸性废水综合利用方法，它先进行分类贮存：根据矿山含铜酸性废水性质对矿山含铜酸性废水分成A、B、C三类并分别贮存；接着将A类酸性废水与铜矿生物堆浸浸出液混合后进行萃取‑电积，得萃余液和产品阴极铜；调配喷淋液：将B类废水一部分用于调配铜矿生物堆浸的喷淋液，控制氧化还原电位、铁浓度、硫酸浓度后入生物堆浸喷淋，得浸出液，浸出液入萃取‑电积；硫化沉淀：将B类废水剩余部分入硫化沉淀，控制硫化沉淀反应终点电位，得硫化沉铜后液和产品硫化铜渣；中和：将C类酸性废水与硫化沉铜后液和萃余液一道入中和工艺处理后达标外排，它具有对废水区门别类差异化、铜回收最大化、处理成本低、变废为宝、经济社会效益显著等优点，适于矿冶行业应用。

Description

一种矿山含铜酸性废水综合利用方法
技术领域
本发明涉及一种矿山含铜酸性废水综合利用方法，适于矿冶行业应用。
背景技术
铜矿在开采过程中，由于矿石中的硫化物在空气、水和微生物的共同作用下，经氧化分解、淋溶产生硫酸和金属硫酸盐，形成含有铜、铁、锌等金属离子的酸性废水，业内统称为“矿山含铜酸性废水”，矿山含铜酸性废水的铜浓度虽然不高，但由于其水量大，蕴含的铜金属总量确是非常可观，所以含铜酸性废水处理和利用是铜矿山普遍存在的共性问题。
目前，国内外对含铜酸性废水的处理方法主要有三种，包括石灰中和、硫化沉淀、氧化还原等化学法；离子交换、吸附、膜分离等物理方法；硫酸盐还原菌、氧化亚铁硫杆菌、生物絮凝、生物吸附等生物法。
因为矿山含铜酸性废水成分复杂、性质差异较大，即使同一矿山不同区域的含铜酸性废水性质都有较大的差异，所以采取上述三种处理方法，存在废水处理效果不佳、废水处理成本高、铜的综合利用率低等不足。具体到采用石灰中和法无法综合回收铜，采用硫化沉淀法适合于处理较低浓度的含铜酸性废水，采用离子交换法存在树脂选择性差、废水量大等问题，采用膜处理技术的运行成本高，采用生物法的处理能力小且技术尚未成熟，至今未见有类似差异化处理的在先文献报道。
为此研发一种矿山含铜酸性废水综合利用方法就显得尤为迫切。
发明内容
本发明的任务是为了克服现有技术的不足，提供一种矿山含铜酸性废水综合利用方法，它根据含铜酸性废水的性质采取差异化的处理工艺，既可实现铜金属资源的高效回收，又可大幅降低生产成本。
本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：
一种矿山含铜酸性废水综合利用方法，依次按如下步骤和条件进行：
(1)分类贮存：根据矿山含铜酸性废水性质对矿山含铜酸性废水分成高铜浓度酸性废水、中低铜酸性废水和低铜、高铁、高浓度硫酸的酸性废水三类，并分别引流到不同的溶液池贮存；
(2＝1)萃取-电积：将高铜浓度酸性废水与铜矿生物堆浸浸出液混合后进入公知萃取-电积工序，得萃余液和产品阴极铜；
(2＝2)调配喷淋液：将中低铜酸性废水一部分用于调配铜矿生物堆浸的喷淋液，控制喷淋液氧化还原电位670～770mV(Vs.SHE)，铁浓度5～10g/L，硫酸浓度5～10g/L进行公知生物堆浸喷淋处理，得浸出液，浸出液至步骤(2＝1)萃取-电积；
(2-3)硫化沉淀：将中低铜酸性废水剩余部分采用公知硫化沉淀工艺处理，加入硫化沉淀剂，控制硫化沉淀反应终点电位200～450mV(Vs.SHE)，得硫化沉铜后液和产品硫化铜渣；
(2-4)中和：将低铜、高铁、高浓度硫酸的酸性废水与硫化沉铜后液和萃余液一道采用公知中和工艺无害化处理至pH 6～9后达标外排。
说明书中涉及的百分比均为质量百分比。
本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：
(1)区门别类，差异化联合工艺处理，可实现铜资源的最大化回收。
(2)废水处理成本低，充分利用矿山酸性废水氧化还原电位低、酸铁浓度低的特点，用于调配铜矿生物堆浸喷淋液，控制喷淋液电位和酸铁浓度，可从源头上降低铜矿生物堆浸过程的酸铁产生量，大大降低酸性废水处理成本。
(3)变废为宝，综合利用，有显著的经济、生态和社会效益。
附图说明
图1是根据本发明提出的一种矿山含铜酸性废水综合利用的方法工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种矿山含铜酸性废水综合利用方法，依次按如下步骤和条件进行：
(1)分类贮存：根据矿山含铜酸性废水性质对矿山含铜酸性废水分成高铜浓度酸性废水、中低铜酸性废水和低铜、高铁、高浓度硫酸的酸性废水三类，并分别引流到不同的溶液池贮存；
(2＝1)萃取-电积：将高铜浓度酸性废水与铜矿生物堆浸浸出液混合后进入公知萃取-电积工序，得萃余液和产品阴极铜；
(2＝2)调配喷淋液：将中低铜酸性废水一部分用于调配铜矿生物堆浸的喷淋液，控制喷淋液氧化还原电位670～770mV(Vs.SHE)，铁浓度5～10g/L，硫酸浓度5～10g/L进行公知生物堆浸喷淋处理，得浸出液，浸出液至步骤(2＝1)萃取-电积；
(2-3)硫化沉淀：将中低铜酸性废水剩余部分采用公知硫化沉淀工艺处理，加入硫化沉淀剂，控制硫化沉淀反应终点电位200～450mV(Vs.SHE)，得硫化沉铜后液和产品硫化铜渣；
(2-4)中和：将低铜、高铁、高浓度硫酸的酸性废水与硫化沉铜后液和萃余液一道采用公知中和工艺无害化处理至pH 6～9后达标外排。
本发明的工艺可以进一步是：
所述步骤(1)高铜浓度酸性废水的铜浓度≥0.50g/L。
所述步骤(1)中低铜酸性废水的铜浓度＜0.50g/L。
所述步骤(1)低铜、高铁、高浓度硫酸的酸性废水的铜浓度＜100mg/L，铁浓度＞3g/L，硫酸浓度＞3g/L。
所述步骤(2-3)硫化沉淀剂采用工业副产品硫氢化钠溶液。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细地说明。
实施例1
某矿山每年产生含铜酸性废水800万m3，平均铜浓度0.66g/L。根据废水性质分类，得到300万m3铜浓度1.3g/L的含铜酸性废水、300万m3铜浓度0.46g/L的含铜酸性废水和200万m3铜浓度0.06g/L的含铜酸性废水。铜浓度1.3g/L的含铜酸性废水采用“萃取-电积”工艺处理，200万m3铜浓度0.46g/L的含铜酸性废水用于调配铜矿生物堆浸的喷淋液，100万m3铜浓度0.46g/L的含铜酸性废水采用硫化沉淀工艺处理，铜浓度0.06g/L的含铜酸性废水、萃余液和硫化沉铜后液采用中和工艺处理后达标外排。每年总共回收阴极铜4579t、硫化铜(以铜金属量计)460t，铜的综合回收率95.44％。阴极铜单价4.50万元/吨，硫化铜形式的铜单价3.60万元/吨。每年可新增产值2.23亿元，每年的废水处理费用1.20亿元，可实现经济效益1.03亿元。
实施例2
某矿山每年产生含铜酸性废水800万m3，平均铜浓度0.71g/L。根据废水性质分类，得到300万m3铜浓度1.5g/L的含铜酸性废水、300万m3铜浓度0.40g/L的含铜酸性废水和200万m3铜浓度0.05g/L的含铜酸性废水。铜浓度1.5g/L的含铜酸性废水采用“萃取-电积”工艺处理，200万m3铜浓度0.40g/L的含铜酸性废水用于调配铜矿生物堆浸的喷淋液，100万m3铜浓度0.40g/L的含铜酸性废水采用硫化沉淀工艺处理，铜浓度0.05g/L的含铜酸性废水、萃余液和硫化沉铜后液采用中和工艺处理后达标外排。每年总共回收阴极铜5035t、硫化铜(以铜金属量计)400t，铜的综合回收率95.35％。阴极铜单价4.50万元/吨，硫化铜形式的铜单价3.60万元/吨。每年可新增产值2.41亿元，每年的废水处理费用1.20亿元，可实现经济效益1.21亿元。
实施例3
某矿山每年产生含铜酸性废水800万m3，平均铜浓度0.54g/L。根据废水性质分类，得到300万m3铜浓度0.95g/L的含铜酸性废水、300万m3铜浓度0.48g/L的含铜酸性废水和200万m3铜浓度0.05g/L的含铜酸性废水。铜浓度0.95g/L的含铜酸性废水采用“萃取-电积”工艺处理，200万m3铜浓度0.48g/L的含铜酸性废水用于调配铜矿生物堆浸的喷淋液，100万m3铜浓度0.48g/L的含铜酸性废水采用硫化沉淀工艺处理，铜浓度0.05g/L的含铜酸性废水、萃余液和硫化沉铜后液采用中和工艺处理后达标外排。每年总共回收阴极铜3619.5t、硫化铜(以铜金属量计)480t，铜的综合回收率95.35％。阴极铜单价4.50万元/吨，硫化铜形式的铜单价3.60万元/吨。每年可新增产值1.80亿元，每年的废水处理费用1.20亿元，可实现经济效益0.60亿元。
实施例4
某矿山每年产生含铜酸性废水800万m3，平均铜浓度0.53g/L。根据废水性质分类，得到300万m3铜浓度1.0g/L的含铜酸性废水、300万m3铜浓度0.42g/L的含铜酸性废水和200万m3铜浓度0.07g/L的含铜酸性废水。铜浓度1.0g/L的含铜酸性废水采用“萃取-电积”工艺处理，200万m3铜浓度0.42g/L的含铜酸性废水用于调配铜矿生物堆浸的喷淋液，100万m3铜浓度0.42g/L的含铜酸性废水采用硫化沉淀工艺处理，铜浓度0.07g/L的含铜酸性废水、萃余液和硫化沉铜后液采用中和工艺处理后达标外排。每年总共回收阴极铜3648t、硫化铜(以铜金属量计)420t，铜的综合回收率95.35％。阴极铜单价4.50万元/吨，硫化铜形式的铜单价3.60万元/吨。每年可新增产值1.79亿元，每年的废水处理费用1.20亿元，可实现经济效益0.59亿元。
对比例1
某矿山每年产生含铜酸性废水800万m3，平均铜浓度0.66g/L。采用“萃取-电积”工艺处理，铜回收率95％，每年可回收阴极铜5016t。阴极铜单价4.50万元/吨。每年可新增产值2.26亿元，每年的废水处理费用1.76亿元，可实现经济效益0.50亿元。
对比例2
某矿山每年产生含铜酸性废水800万m3，平均铜浓度0.66g/L。采用硫化沉淀工艺处理，铜回收率99.98％，每年可回收硫化铜(以铜金属量计)5280t。硫化铜形式的铜单价3.60万元/吨。每年可新增产值1.90亿元，每年的废水处理费用2.0亿元，总的经济效益-0.10亿元。
对比例3
某矿山每年产生含铜酸性废水800万m3，平均铜浓度0.66g/L。采用石灰中和工艺处理后达标排放。无法综合回收铜金属。每年的废水处理费用1.20亿元。总的经济效益-1.20亿元。
如上所述，便可较好地实现本发明。上述实施例仅为本发明最佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种矿山含铜酸性废水综合利用方法，依次按如下步骤和条件进行：
(1)分类贮存：根据矿山含铜酸性废水性质对矿山含铜酸性废水分成高铜浓度酸性废水、中低铜酸性废水和低铜、高铁、高浓度硫酸的酸性废水三类，并分别引流到不同的溶液池贮存；
(2＝1)萃取-电积：将高铜浓度酸性废水与铜矿生物堆浸浸出液混合后进入公知萃取-电积工序，得萃余液和产品阴极铜；
(2＝2)调配喷淋液：将中低铜酸性废水一部分用于调配铜矿生物堆浸的喷淋液，控制喷淋液氧化还原电位670～770mV(Vs.SHE)，铁浓度5～10g/L，硫酸浓度5～10g/L进行公知生物堆浸喷淋处理，得浸出液，浸出液至步骤(2＝1)萃取-电积；
(2-3)硫化沉淀：将中低铜酸性废水剩余部分采用公知硫化沉淀工艺处理，加入硫化沉淀剂，控制硫化沉淀反应终点电位200～450mV(Vs.SHE)，得硫化沉铜后液和产品硫化铜渣；
(2-4)中和：将低铜、高铁、高浓度硫酸的酸性废水与硫化沉铜后液和萃余液一道采用公知中和工艺无害化处理至pH6～9后达标外排。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(1)高铜浓度酸性废水的铜浓度≥0.50g/L。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤(1)中低铜酸性废水的铜浓度＜0.50g/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(1)低铜、高铁、高浓度硫酸的酸性废水的铜浓度＜100mg/L，铁浓度＞3g/L，硫酸浓度＞3g/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(2-3)硫化沉淀剂采用工业副产品硫氢化钠溶液。
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