申请日2015.12.28
公开(公告)日2016.03.30
IPC分类号C02F9/10; C01G9/06
摘要
本发明涉及一种矿山酸性废水资源化与深度净化方法，包括以下步骤：(1)矿山酸性废水通过中和剂调节pH值回收石膏;(2)再通过二段中和回收铁;(3)进行高效硫化反应回收铜锌;(4)铜锌渣用酸浸出后分离铜和锌，得到硫酸锌溶液和富铜渣，并回收硫化剂，硫酸锌溶液通过MVR技术干燥制备硫酸锌，硫化剂回用于步骤(3)进行高效硫化反应;(5)深度处理后出水回用或达标排放。该方法对矿山酸性废水中铜的回收效率可达85%以上，锌的回收率95%以上，同时可产生高纯度的石膏，相对传统技术减少渣量可达20%以上，实现矿山酸性废水的资源化，新技术净化高效，成本低，具有显著的经济和环境效益。
权利要求书
1.一种矿山酸性废水资源化与深度净化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)使用中和剂将矿山酸性废水pH值调到2.2-2.6后固液分离得到石膏;
2)使用中和剂将矿山酸性废水pH值调到2.8-3.2后去除铁离子，并回收铁渣;
3)将去除铁之后的溶液加入硫化剂进行高效硫化得到铜锌渣;
4)铜锌渣用酸浸出后分离得到富铜渣和硫酸锌溶液，并回收硫化剂;
5)将最后出水进行深度处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)和2)中的中和剂为碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、氧化钙、氧化镁。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中硫化剂与铜锌的摩尔计量比为0.9～1.3:1，反应时间为10～30min，反应温度为25～55℃。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤3)中的硫化剂为硫化钠、硫氢化钠、硫化氢、硫化亚铁中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3)中硫化氢由硫磺与氢气、甲醇、天然气中的一种或几种反应生成。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)得到的硫化铜锌渣采用湿法硫酸浸出，回收硫化剂于步骤3)的反应过程，同时得到富铜渣和硫酸锌溶液。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，步骤4)中所产生的硫酸锌溶液采用MVR技术或多效蒸发的工艺得到硫酸锌产品。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，矿山酸性废水是在硫化铜矿采矿和生物湿法提铜生产过程中产生，其pH值低于1.6、铁离子含量高于7g/L、硫酸根浓度达到20g/L、铜锌离子含量为90-300mg/L。
说明书
矿山酸性废水资源化与深度净化方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理工艺，具体涉及一种矿山酸性废水资源化与深度净化方法。适于硫化铜矿采矿和生物湿法提铜生产过程产生的酸性废水处理。
背景技术
在硫化铜矿采矿和生物湿法提铜生产过程中，所产生的矿山酸性废水主要特点为pH值低、金属离子种类多、铜、锌、铁和硫酸根等离子浓度较高，其pH值低于1.6、铁离子含量高于7g/L、硫酸根浓度达到20g/L、铜锌离子含量为90-300mg/L。若酸性矿山废水排入农田，会使农作物发黄，土壤盐碱化;排入水体，会危害鱼类和其它水生生物，并通过食物链危害人体。
目前业内对矿山酸性废水的处理主要采用如下三种方法：
1.以石灰中和沉淀代表的化学沉淀法。化学沉淀法处理矿山酸性废水主要是通过加入中和剂来中和酸性废水中的酸和各种重金属离子，最后通过固液分离将沉淀物去除，废水达标排放。虽然化学沉淀法经过不断发展和改进日臻成熟，但由于其处理过程存在沉淀药剂添加量大，处理成本高，处理不彻底，产生二次污染，有价成分无法回收等不足，制约该方法的进一步推广应用。
2.膜分离法。膜分离法是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在压力差、浓度差、电位差、温度差等推动力时，原料侧组分选择性地透过膜从而分离、提纯。将膜分离法用于酸性废水工艺时必须采用其他方法回收有价金属，同时用中和法保证已提纯的酸性废水pH达标排放，或者循环使用已提纯的酸性废水。此外，由于膜分离法存在处理费用高、容易污堵、操作压力大等不足，不适于高浓度酸性废水处理。
3.生物法等方法处理。该方法是利用硫酸盐还原菌通过异化硫酸盐的生物还原反应，将硫酸盐还原为H2S或S2-，进而与废水中金属离子生成硫化物沉淀， 回收金属硫化物;同时提高废水pH。利用硫酸盐还原菌的微生物法处理酸性矿山废水具有费用低、适用性强、无二次污染、可回收有价成分等优点，但由于纯微生物法存在受生物体自身能力限制、能处理的pH范围小、对金属离子耐受能力差、处理效率低等不足，也不适于高浓度酸性废水处理，因此未能推广应用。
随着全球矿产资源量的日益减少，以及国家环保政策的日益严格，寻求一种处理成本低、适用性强、对环境友好并能回收废水中有价成分的矿山酸性废水处理工艺就显得尤为迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含铜锌铁高浓度矿山酸性废水的处理工艺，它既能回收废水中有价成分和使处理水对环境友好，又能降低处理成本和提升适用性。
本发明的目的是通过以下方式实现的。
一种矿山酸性废水资源化与深度净化方法，包括以下步骤：
1)使用中和剂将矿山酸性废水pH值调到2.2-2.6后固液分离得到石膏;
2)使用中和剂将矿山酸性废水pH值调到2.8-3.2后去除铁离子，并回收铁渣;
3)将去除铁之后的溶液加入硫化剂进行高效硫化得到铜锌渣;
4)铜锌渣用酸浸出后分离得到富铜渣和硫酸锌溶液，并回收硫化剂;
5)将最后出水进行深度处理。
步骤1)和2)中的中和剂为碳酸钙、碳酸钠、碳酸镁、氧化钙、氧化镁。
步骤3)中硫化剂与铜锌的摩尔计量比为0.9～1.3:1，反应时间为10～30min，反应温度为25～55℃;
步骤3)中的硫化剂为硫化钠、硫氢化钠、硫化氢、硫化亚铁中的一种或几种。硫化氢通过上述硫化剂与硫酸或盐酸反应得到，或由硫磺与甲醇、天然气、氢气中的一种或几种化合得到。
步骤4)得到的硫化铜锌渣采用湿法硫酸浸出，回收硫化剂于步骤3)的反应过程，同时得到富铜渣和硫酸锌溶液。
步骤4)中所产生的硫酸锌溶液采用MVR技术或多效蒸发的工艺得到硫酸锌产品。
本发明所述的矿山酸性废水是在硫化铜矿采矿和生物湿法提铜生产过程中产生，其pH值低于1.6、铁离子含量高于7g/L、硫酸根浓度达到20g/L、铜锌离子含量为90-300mg/L。
本发明的主要有益效果：
1.铜的回收效率可达85%以上，锌的回收率95%以上，同时可有效回收酸性废水中的石膏，减少渣量可达20%以上。
2.高效硫化反应时间短，且充分高效，设施简单，节约场地建筑面积，本发明的明显效果在于通过生成的硫化渣的再浸出，实现了低浓度硫酸锌的高效富集和硫化剂的循环利用，有利于硫酸锌的回收，硫化剂的循环利用可以节约运行成本20%以上。
3.富铁渣通过富集过程实现了渣中铁含量的提升，有利于后续进行资源化处理，减少在堆场存放时的环境风险。
以下结合附图对本发明作进一步地详细描述