铜冶炼污酸处理存在的问题及对策讨论

铜冶炼污酸处理存在的问题及对策讨论

王宝

关键词：铜冶炼；污酸处理问题；应对策略

引言：

改革开放以来，中国经济快速发展，对铜的需求不断增加，电器、电力电子、军事工业等需要大量的铜，促进了铜冶炼产业的发展，大量的铜冶炼厂建立，2013年我国铜产量达到了648万吨[1]。然而铜冶炼过程中产生大量的污酸，这些污酸中含有大量的砷、铜等金属离子，如果直接排放对环境造成严重的污染，因此必须通过一定除污工艺去除这些金属离子，传统的除污方法虽然能去除污酸中的砷、铜等金属离子，但是处理过程中添加了大量的化学药剂，可能造成二次污染。因此，如何解决去污过程中的二次污染是本次探讨的重点。

1.铜冶炼污酸水质特点

铜冶炼污酸水质成分比较复杂，含有大量的砷、铜、锌、铬等金属离子以及氯气、氟等有害元素，这些元素大部分都是以Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cl-、F-等形态存在，由于这些金属元素和有害物质直接排放到水体中，不符合国家关于污水排放的标准，对环境造成严重的破坏[2]。下表是两个铜冶炼厂污酸中污染物质的浓度：2.铜冶炼污酸处理存在的问题

国内比较常见的铜冶炼污酸处理方法有中和沉淀、硫化物沉淀法、铁氧化法等，本文主要分析了常见的硫化物沉淀法和石灰-盐铁法存在的问题。

2.1硫化物沉淀法

目前国内大部分铜冶炼厂使用这种硫化物沉淀法，这种去污方法操作简单、处理效率高，通过硫化钠、硫氢华钠等硫化剂将污水中的金属离子生成硫化物，去除污水中的砷离子、铜离子等金属离子，其反应公式如下：

Me2+S2-=MeS↓

2HAs02+3Na2S+3H2S04=As2S3↓+3NaS04+4H2O

但是这种硫化物处理方法存在以下问题：第一，硫化剂利用率不是很高，处理以后沉淀的污酸中砷、铜等金属离子的含量依然很高，为了进一步去除污水中的金属离子，还需要使用石灰—铁盐法去处理，但是处理后的砷离子依然很高，产生的超过了国家关于工业污水排放的标准限值，所以没有充分利用石膏，反而增加了污染物处理难度。其次，在处理过程中还会造成硫化氢气体外溢，导致工人发生中毒。此外，还会造成有价金属流失，由于铜冶炼污酸中的铜离子含量比较高，在硫化过程中以CuS的形式和金属砷等有害物质一起沉淀下来，这样不仅增加了处理成本，而且造成Cu金属的浪费。

2.2石灰-盐铁法存在的问题

石灰-盐铁法的去污原理是通过石灰-盐铁溶液的吸附能力，吸收污酸中的金属离子，同时产生沉淀，去除污酸中的金属离子。其化学反应公式为：

Men++nOH-=Me（OH）n↓

Fe2（SO4）3+6OH-=2Fe（OH）3↓+3SO42-

国内铜冶炼污酸处理常用的方法之一就是石灰—铁盐法，这种处理方法去污效果好、操作简单、投资成本少，污水排放稳。但是这种污酸处理方法有一个很大的缺点就是产生大量的残渣，而且污酸中的铜元素不能得到有效的利用，如果溶液碱性程度比较高，那么部分两性金属的氢氧化物会溶化在溶液中，从而降低溶液的去除效果。

3.铜冶炼污酸工艺应对策略

3.1硫化沉淀法应对策略

为了提高硫化沉淀法中硫化剂的使用效率，在处理过程中，可以增加工艺反应时间，让硫化剂充分反应。比如使用管道混合器进行硫化，喷射器雾化混合。为了避免硫化氢外泄，要完善硫化沉淀工艺，提高设备的密封器，减少硫化氢外泄可能性。为了避免Cu金属的流失，通过分布硫化的方式，调整硫化工艺的酸度、OPR度、增加药量，让金属Cu和其他金属物质分布沉淀。由于铜离子和硫元素亲和力比较强，所以让铜离子以硫化铜的形式沉淀下来，然后过滤以后，再进行硫化处理，硫化铜沉淀以后可以作为铜资源继续进行提炼。

3.2完善石灰-盐铁法污酸处理工艺

由于污酸处理的量比较大，电石渣比较多，所以增加了处理难度。因此必须不断完善污酸处理工艺，针对石灰-盐铁法污酸处理工艺存在的问题可以完善污酸处理工艺。在盐铁溶液中按照Fe：As按照40:1和200:1的比例添加铁盐，降低废水中砷元素的浓度，将砷浓度从46.7mg/L分别降低到20.1mg/L、0.28mg/L，这样减少了溶液中的残渣，降低了砷元素处理难度。另外一种方法就是调整污酸中的PH值，可以降低石灰-盐铁溶液中的PH值，从而提高除砷率，确保处理以后的污水达到国家工业污水排放的标准。

3.3铜冶炼污酸处理工艺发展趋势

近年来，随着生态环境的恶化，严重威胁到人们身体健康，保护环境已经刻不容缓。随着人们环保意识的增强，对铜冶炼厂污酸处理要求越来越严格。在这样的背景下，单一的污酸处理工艺已经无法满足要求，所以目前铜冶炼污酸处理工艺正在朝着综合处理方向发展。目前大部分的污酸处理工艺都是针对砷、锌、铬等金属离子的去除，而没有对污酸中的氟、氯等有害元素进行处理。这些有害物质在酸性环境下，很容易腐蚀管道、玻璃等材料设备，损坏设备，影响设备的使用寿命。因此，必须对整个污水进行集中处理，采用新的处理工艺，比如电渗析技术，通过直流电场，通过阴离子交换膜对氟、氯元素进行分析，分别去除氟、氯等有害物质[3]。另外，当前很多添加剂很多具有一定的毒性，因此未来要加强对无害无毒等新型药剂的研发。

结束语：

当前我国铜冶炼污酸处理工艺还存在不少问题，通过对铜冶炼污酸常见的处理工艺的分析，找到处理工艺存在的问题，并提出相应的解决方案，希望能提高铜冶炼厂污酸处理水平，提高我国铜冶炼工业的发展。

参考文献

[1]郑卫群,王海波,张素霞.铜冶炼含砷污酸处理装置工艺简介及改进特点[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(25):4091-4092.

[2]关大明,朱清江,徐孝义,等.铜冶炼污酸处理技术现状及发展趋势[J].四川有色金属,2015,(1):52-55.

[3]应国民,李庆超,阴树标,等.铜冶炼污酸处理技术现状及发展趋势[J].矿冶,2016,(4):68-72.