【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 銅的冶煉 快速發(fā)展，冶煉能力的上升加大了對(duì)原料銅精砂的需求 ，含砷廢棄物也隨之大幅增加。 銅精砂中砷一般以銅的硫化物形態(tài)存在，主要是以砷黝銅礦()和硫砷銅礦 (Cu3AsS4)存在。含砷礦物在采選過(guò)程中基本不溶于水而賦存在銅精砂中。在熔煉過(guò)程中，銅精砂中的砷由于高溫絕大部分進(jìn)入冶煉煙氣中，并以 As2O3 的形態(tài)存在。而冶煉煙氣通過(guò)凈化、干吸、轉(zhuǎn)化的工藝流程制成硫酸。制酸工藝采用一轉(zhuǎn)一吸時(shí)，煙氣中 As2O3 絕大部分進(jìn)入制酸尾氣中，經(jīng)尾氣處理系統(tǒng)進(jìn)行處理和回收，使尾氣達(dá)標(biāo)排放。但現(xiàn)有 尾氣處理工藝存在著處理費(fèi)用高，且尾氣排放難以達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，所以冶煉煙氣制酸企業(yè)大都通過(guò)技術(shù)改造盡可能采用兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝，使制酸尾氣能夠達(dá)標(biāo)排放。而煙氣中的 As2O3 及其它雜質(zhì)則進(jìn)入定期抽出的污酸中，再對(duì)污酸進(jìn)行處理，回收其有用金屬。分析一些企業(yè)的排出污酸中含砷量一般均達(dá) 3～10g/L，特殊情況高達(dá) 20g/L，并含其它有害雜質(zhì)。 對(duì)于企業(yè)含砷污泥的來(lái)源主要分為兩大塊，現(xiàn)分別敘述如下： 一是污酸處置 工段 ： 企業(yè)在硫酸生產(chǎn)中排出污酸一般采用石灰乳多段中和即可達(dá)到 預(yù) 期效果，而銅冶煉企業(yè)硫酸生產(chǎn)中的污酸由于高大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 21 砷雜質(zhì)的存 在，必須采用硫化法除砷及銅離子后，再進(jìn)行中和法處理，才能使工業(yè)污水達(dá)標(biāo)排放。目前采用中和→硫化→氧化工藝。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，取得了滿意的效果。污酸處理工藝見(jiàn)圖１ 二是污水處環(huán)節(jié)： 重金屬離子，特別是砷離子，給污水處理工藝的選擇帶來(lái)一定的難度。按照 GB89781996 限定的砷排放濃度為，在設(shè)計(jì)選取的工藝指標(biāo)中，砷離子的總?cè)コ室_(dá)到 99%，才能使處理水達(dá)標(biāo)排放。采用簡(jiǎn)單的石灰乳中和工藝不能保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。在近幾年投產(chǎn)的大型銅冶煉企業(yè)和進(jìn)行技術(shù)改造的環(huán)境治理企業(yè)，對(duì)含砷酸性污水處理均采用了石灰乳兩段中和加鐵鹽除砷工藝，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，該工藝是行之有效的， 但 隨之產(chǎn)生的含砷污泥不斷增加。 含砷污水處理 工藝流程見(jiàn)圖 2 大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 22 由上可見(jiàn)，污泥主要來(lái)源于廢水治理與污酸治理，其中污水治理大約占八成。通過(guò)初步推算，現(xiàn)在每個(gè)生產(chǎn)日，大約產(chǎn)生廢渣 120噸 . 大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 23 第五章 工程規(guī)模 工程規(guī)模 企業(yè)現(xiàn)有 渣場(chǎng)一處，經(jīng)初步勘查，廢渣量約 萬(wàn)噸， 再根據(jù)現(xiàn)有陽(yáng)極銅生產(chǎn)線判斷，日產(chǎn)生含砷廢渣（含水 40%）大約 120 噸，工程一期，應(yīng)設(shè)計(jì)并建成一套日處理 170 噸規(guī)模的含砷污泥處置裝置。 污泥分析 經(jīng)過(guò)對(duì)大冶有色公司 含砷污泥的取樣分析 表 52 含砷污泥 主要指標(biāo) 單位 ： g/t 項(xiàng) 目 外觀 砷含量 Ag等重金屬離子 現(xiàn) 狀 黃色至棕色塊狀物 6200 75 出水水質(zhì) 根據(jù)工藝實(shí)際要求， 含砷污泥經(jīng)過(guò)高溫氣提，濕法酸浸，金屬回收，干燥分離，混合制磚的組合法處理后 達(dá)到如下表要 求 表 55 設(shè)計(jì) 污泥處置后指標(biāo) 單位： g/t 項(xiàng) 目 外觀 含砷 Ag 及其他重金屬 處理后 與粘土制成磚塊 ≤ 5 ≤ 1 大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 24 第六章 工藝方案選擇 工藝方案比選原則 當(dāng)前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)正處在快速發(fā)展時(shí)期，有色金屬的需求極大增加，大大的刺激了有色冶金工業(yè)的快速發(fā)展， 因而生產(chǎn)的冶金重金屬?gòu)U棄物也在以驚人的速度遞增，這些廢棄物如不 能進(jìn)行有效的處置，既污染環(huán)境又需要大面積的堆場(chǎng)，有時(shí)還會(huì)因?yàn)槲勰鄮?kù)垮壩造成地質(zhì)災(zāi) 害和毀田事件，給人民財(cái)產(chǎn)和生命安全造成巨大損失。因此，如何有效 的處置這些重金屬?gòu)U棄物一直是人們關(guān)注的可持續(xù)發(fā) 展及民生問(wèn)題。人們期盼著一套方法既能有效處置這些廢棄物中 的重金屬污染物，同時(shí)又能使重金屬資源化。 冶金工業(yè)中生產(chǎn)的含砷污泥主要來(lái)自于各種冶礦廠和銅礦、金礦、鐵礦等冶礦工業(yè)廢水，該廢水經(jīng)處理后所產(chǎn)生的污泥通常含有毒性較高的重金屬成份，如：砷、鋅、銅、鎘及鉛等。常常造成重金屬離子溶出濃度超過(guò)毒性物質(zhì)溶出試驗(yàn)規(guī)定濃度，因此根據(jù)廢棄物清理法規(guī)定將其歸類為有害廢棄物，污泥須進(jìn)一步中間處置后方能掩埋。由于固化方法的操作工程簡(jiǎn)單及設(shè)備成本低兼，因此國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)上皆采用固化方式對(duì)重金屬污泥進(jìn)行中間處理，然而固化方法不但對(duì)污泥減量沒(méi)有幫助，反而因?yàn)樘砑庸袒瘎┰斐晌勰囿w積增加，同時(shí)對(duì)重 金屬污染物也存在稀釋作用，不利于后續(xù)的富集和資源化。 污泥中的金屬成份屬于耗竭性資源，在自然界中無(wú)法自行再生，大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 25 隨著人口數(shù)增加及物質(zhì)生活的發(fā)展，金屬的消耗量隨之增加，造成自然界的高品位富礦幾乎開(kāi)發(fā)殆盡。天然礦產(chǎn)資源的蘊(yùn)藏量有限，因此在面臨天然資源枯竭的壓力下，除了利用新穎的探勘技術(shù)尋找礦源，或?qū)⑦^(guò)去視為貧礦而不值得開(kāi)采的礦產(chǎn)資源，加強(qiáng)分選與冶煉技術(shù)，降低成本提供金屬資源的途徑外，應(yīng)該將污泥中的金屬資源回收利用使環(huán)境能夠永續(xù)發(fā)展。 目前，常見(jiàn)的金屬資源回收利用技術(shù)有多種，主要集中在以下幾個(gè)方面：（ 1）置換、電解 及結(jié)晶化技術(shù)；（ 2）氨浸漬；（ 3）微生物處理技術(shù)；（ 4）高溫溶融法師；（ 5）礦化技術(shù)。其中置換電解技術(shù)通常操作程序復(fù)雜，會(huì)牽涉到多次的浸漬、過(guò)濾、逆洗及置換等步驟，而且重金屬污泥組成的變化會(huì)影響技術(shù) 的 適 用性 ；而氨浸法雖然對(duì)部分金屬（如銅、鎳、鋅）具有選擇性浸出的優(yōu)點(diǎn)，但是浸出速率較慢及氨水臭味是該技術(shù)的最大缺點(diǎn)，因此采用該技術(shù)對(duì)重金屬污泥進(jìn)行資源化時(shí)須注意氨水臭味對(duì)周圍環(huán)境的影響；而以微生物技術(shù)進(jìn)行高濃度重金屬污泥的資源回收案例并不多見(jiàn)，目前大多應(yīng)用在下水道污泥或低濃度廢水的重金屬去除方面，但該技術(shù)的反應(yīng)速 率較其它濕法冶金技術(shù)慢，其處理容量?jī)H有 噸 /天的規(guī)模；而高溫溶融法處理重金屬污泥雖然有回收金屬資源及產(chǎn)生無(wú)害爐渣等好處，但是設(shè)備投資成本過(guò)高往往使人望而卻步，且污泥中若含有易揮發(fā)重金屬，也須對(duì)污泥防治設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，以避免二次污染的發(fā)生；而重金屬污泥礦化技術(shù)目前在相關(guān)研究及商業(yè)化操作并不多見(jiàn)，屬于剛起步階段的資源化技術(shù)，該技術(shù) 著 眼于重金屬污泥組成與含量本就與礦產(chǎn)相同，因此若大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 26 能使礦物特性突顯即可利用已成熟的分選及冶煉技術(shù)將金屬資源回收，由于該技術(shù)剛剛起步，所以實(shí)用性不強(qiáng)，可能在未來(lái)會(huì)有相當(dāng)大的 發(fā) 展空間。 工藝方案確定原則 符合設(shè)計(jì)委托的各項(xiàng)規(guī)定和要求； 認(rèn)真貫徹國(guó)家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的方針和政策，使設(shè)計(jì)符合國(guó)家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范；經(jīng)處理后排放的污水水質(zhì)符合國(guó)家和地方有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，符合環(huán)境影響評(píng)價(jià)的要求； 積極穩(wěn)妥地引進(jìn)、采用先進(jìn)的污水處理和污泥處理的新工藝、新技術(shù)和新材料； 采用先進(jìn)可靠并符合國(guó)情的自動(dòng)化控制技術(shù)，盡可能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高 污泥 處理 廠 的管理水平，促進(jìn)污 尼 處理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行； 工藝流程選擇遵循技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)合算、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、管理簡(jiǎn)單便原則。 工藝 特 點(diǎn) ： 采用高溫煅燒與兩步酸浸相結(jié)合的方法，針對(duì)含砷同時(shí) 含有 其它重金屬也嚴(yán)重超標(biāo)的冶金污泥提供了一種操作簡(jiǎn)單、效果明顯和環(huán)境與生態(tài)效益顯著的無(wú)害化處理的方法。 采用煅燒的方式預(yù)先除砷，不僅可以先將易揮發(fā)的砷與其它重金屬分離，同時(shí)還可達(dá)到高的除砷效率，另外砷還可在煅燒工程中收集便于其回收重復(fù)利用，有效防止二次污染： 大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 27 兩步酸浸的方式先用稀硝酸在常溫下浸取鉛，再用硫酸或鹽酸溶液在加溫的條件下浸取其它重金屬，可實(shí)現(xiàn)鉛和其它重金屬鋅、銅、鎘的分步浸出，減少后續(xù)分離的困難，降低處理成本。 污 泥 中主要污染物去除方 式 ： 砷 的去除 經(jīng)過(guò) 機(jī)械脫水 后 ：將含砷冶金污泥進(jìn)行干燥脫水處理，烘干或晾干后磨細(xì)待用： 煅燒回收砷：將機(jī)械脫水后的含砷冶金污泥在 500~800℃下煅燒2~4 小時(shí)， 采用噴霧器冷凝工藝回收煅燒中產(chǎn)生的含砷高溫氣體，回收砷， 同時(shí) 得到除砷后的焙燒渣； 重金屬 的去除 富集重金屬所得到的除砷后的焙燒渣在攪拌下采用兩步法進(jìn)行酸浸：常溫浸鉛：在常溫下用稀硝酸溶液浸取焙燒渣中的鉛， 然后用混酸溶解提取其它重金屬。 廢渣資源化； 經(jīng)過(guò) 提取重金屬后分離出來(lái)的 廢 液，在經(jīng)處理分離得到廢渣 ，參入到粘土中制成建材。徹底使廢渣資源化。 污水處理工藝的選擇 ： 金屬回收過(guò)程中的廢水經(jīng)過(guò)處理以后全部用到下個(gè)制磚環(huán)節(jié)， 污水處理采用中和沉淀，然后分離的方法。 大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 28 第七章 廢渣處置工藝設(shè)計(jì) 廢渣處置 工藝流程描述 目前，常見(jiàn)的金屬資源回收利用技術(shù)有多種，主要集中在以下幾個(gè)方面：（ 1）置換、電解及結(jié)晶化技術(shù)；（ 2）氨浸漬；（ 3）微生物處理技術(shù)；（ 4）高溫溶融法師；（ 5）礦化技術(shù)。其中置換電解技術(shù)通常操作程序復(fù)雜，會(huì)牽涉到多次的浸漬、過(guò)濾、逆洗及置換等步驟，而 且重金屬污泥組成的變化會(huì)影響技術(shù) 的 適 用性 ；而氨浸法雖然對(duì)部分金屬（如銅、鎳、鋅）具有選擇性浸出的優(yōu)點(diǎn)，但是浸出速率較慢及氨水臭味是該技術(shù)的最大缺點(diǎn)，因此采用該技術(shù)對(duì)重金屬污泥進(jìn)行資源化時(shí)須注意氨水臭味對(duì)周圍環(huán)境的影響；而以微生物技術(shù)進(jìn)行高濃度重金屬污泥的資源回收案例并不多見(jiàn)，目前大多應(yīng)用在下水道污泥或低濃度廢水的重金屬去除方面，但該技術(shù)的反應(yīng)速率較其它濕法冶金技術(shù)慢，其處理容量?jī)H有 噸 /天的規(guī)模；而高溫溶融法處理重金屬污泥雖然有回收金屬資源及產(chǎn)生無(wú)害爐渣等好處，但是設(shè)備投資成本過(guò)高往往使人望而卻步，且污泥中若含有易揮發(fā)重金屬，也須對(duì)污泥防治設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，以避免二次污染的發(fā)生；而重金屬污泥礦化技術(shù)目前在相關(guān)研究及商業(yè)化操作并不多見(jiàn)，屬于剛起步階段的資源化技術(shù)，該技術(shù) 著 眼于重金屬污泥組成與含量本就與礦產(chǎn)相同，因此若能使礦物特性突顯即可利用已成熟的分選及冶煉技術(shù)將金屬資源回收，由于該技術(shù)剛剛起步，所以實(shí)用性不強(qiáng)，可能在未來(lái)會(huì)有相當(dāng)大大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 29 的 發(fā) 展空間。 本方案實(shí)施首先 機(jī)械脫水：將含砷有色冶金污泥進(jìn)行干燥脫水處理，烘干后磨細(xì)待用，該污泥中砷含量為 ≥ 10%、鋅含量為 ≥ %、銅含量為 ≥ 2%、鎘含量為 %、鉛含量為 %。機(jī)械脫水后的含砷污泥在 750℃煅燒 4 h，使砷隨煙氣升華以除去含砷冶金污泥中的砷， 二步法酸浸焙燒渣富集重金屬： 將經(jīng)過(guò)煅燒的污泥通過(guò)二步酸浸，通過(guò)還原，置換的方法分離出重金屬。 分離完畢的廢渣，與粘土混合制成建材，徹底實(shí)現(xiàn)資源化利用。 本項(xiàng)目新建建筑面積 5832m2。 建 (構(gòu) )筑物一覽表 序號(hào) 單元名稱 數(shù)量 設(shè)計(jì)參數(shù) 備注 1 砷 分離車間 1 4432 m2 框架 2 重金屬回收 車間 1 1400 m2 框架 大冶有色年處理 50000 噸含砷污泥回收利用 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 30 第 八 章 配套管網(wǎng)工程 設(shè)計(jì) 原有生產(chǎn)廢水排水管網(wǎng)系統(tǒng) 廠區(qū)原有污水處 理站已經(jīng)已建立比較完善的污水管網(wǎng)系統(tǒng)，此次設(shè)計(jì)，需要 新建一個(gè)水處理站， 使其污水排放 滿足現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模、清潔生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境的需求。 設(shè)計(jì)原則及依據(jù) 為了配合廢水 工程的建設(shè)，并充分發(fā)揮其環(huán)境效益，需要建設(shè)與之相匹配的廢水管網(wǎng)系統(tǒng)。本項(xiàng)目廢水管網(wǎng)系統(tǒng)主要是 用 來(lái) 收集各工 段產(chǎn)生的廢水 ，并 經(jīng)管道輸送到廢水處理站進(jìn)行處理 ，以達(dá)到節(jié)約資源、減少污染的目的。管網(wǎng)建設(shè)的原則是： 廢水管網(wǎng)的建設(shè)符合企業(yè)的總體規(guī)劃，從全局觀點(diǎn)出發(fā)，合理解決廢水排放問(wèn)題，使廢水管道建設(shè)與其他工程構(gòu)成有機(jī)整體，發(fā)揮最大效益。 廢水管網(wǎng)設(shè) 計(jì) 應(yīng) 符合國(guó)家和地方制訂的有關(guān)法律法規(guī)，以及工程設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等的要求。 管線布置 應(yīng) 充分考慮自然地形，盡量減小管道的埋設(shè)深度。同時(shí)考慮施工簡(jiǎn)單，便于管理維護(hù)。 4