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技術名稱
賽恩斯環保——有色冶煉煙氣洗滌污酸廢水治理與資源化利用新技術
推薦單位
湖南省環境保護產業協會
申報單位
賽恩斯環保股份有限公司
適用范圍
應用于有色冶煉煙氣洗滌凈化過程中產生的含重金屬、酸、氟氯等污染因子的污酸廢水。
一、技術簡介
技術原理
氣液強化硫化：通過調控硫化氫分壓，將硫化氫與污酸中的砷、銅和汞等重金屬在高效強化硫化氣液反應器中進行梯級硫化反應，實現多組分的梯級硫化分離及有價資源回收，重金屬(Mn+)以硫化物渣料形式實現外銷或安全處置；
NaHS + H2SO4 = H2S↑+ Na2SO4
2AsO33- +3H2S = As2S3↓ +6OH-
Mn++H2S =MSn/2↓+2H+
電滲析：將硫化后溶液經過預處理后，進入選擇性電滲析系統，在直流電場作用下，溶液中的帶電離子會選擇性地通過離子交換膜，形成濃水和淡水，污酸中的酸和氟氯集中于濃水側。本系統可將污酸濃度提高到10%(濃水)，減少進入后續工序酸體積，降低蒸汽消耗；
酸濃縮蒸發：電滲析濃水進入酸濃縮熱蒸發設備，利用蒸汽將溶液加熱，將污酸濃度從10%左右濃縮至30%以上，蒸發餾出液含酸和氟氯極低，可直接回用或深度處理后回用；
氟氯吹脫：將30%污酸溶液送入高效吹脫系統，將空氣通入廢水中，改變氣液平衡關系，利用氣液中的濃度差，將溶解于液體中的氟氯酸吹脫到氣態進行收集后進入氟氯分鹽系統，無法吹脫出的液體硫酸濃度可從30%提高到70%，實現硫酸和氟氯分離。
氟氯分鹽：將吹脫出來的氟氯混酸加入石灰，生成氟化鈣沉淀和氯化鈣溶液，經過固液分離實現氟氯分離，得到CaF2產品，氯化鈣溶液經進一步蒸發濃縮，得到液鈣產品。
工藝路線
氣液強化硫化系統：稀硫酸與30%硫氫化鈉溶液進行反應，生成硫化氫氣體和硫酸鈉溶液。硫化氫氣體進入后續硫化系統，硫酸鈉溶液進行蒸發處理得到硫酸鈉產品外售，硫化后的液體排入濃密池，經沉淀后的底流通過壓濾機進行固液分離，得到的硫化渣安全處置，上清液則進入電滲析系統。
電滲析系統：將硫化系統上清液進行濃縮處理，得到酸濃度約10%的濃水排入后續蒸發吹脫系統處理，淡水則可進行回用。
蒸發吹脫、氟氯分鹽系統：蒸發系統將電滲析濃水進一步濃縮至酸濃度約30%，吹脫后液為濃度約70%的濃硫酸，可冶煉廠自行回用，或出售相關廠家，吹脫出的氟氯混酸則排入中和釜與石灰乳發生中和反應，生成氟化鈣沉淀和氯化鈣溶液，經壓濾機固液分離后得到氟化鈣(含水率約50%)，氯化鈣溶液進一步蒸發得到液鈣產品，可外售處理，餾出液系統回用。
應用效果
該技術能夠實現污酸廢水中金、錸等貴金屬的分離富集、各類有價金屬元素的分步脫除及回收、硫酸的濃縮、氟氯等元素的重新利用，以達到貴金屬、有價金屬元素、硫酸、氟、氯的資源化和廢水的循環利用。經過該技術處理的污酸廢水中銅砷的分離率高達99%、鋅的分離率可達95%、錸的回收率95%以上、金的回收率97%以上、氟氯離子的脫除率和硫酸的回收率均在90%以上，渣量不到傳統方法的8%。
研發背景
有色金屬銅、鉛、鋅、鎳及黃金等冶煉過程和化工行業硫鐵礦焙燒過程產生的二氧化硫煙氣主要用于制硫酸，其濕法凈化工藝產生的污酸廢水是冶煉化工企業酸性重金屬廢水的主要來源。傳統工藝常采用“硫化鈉-石灰鐵鹽法”處理污酸廢水，會產生大量含砷危廢渣，易造成二次污染，且污酸中的有價金屬、硫酸等資源無法回收，同時鈉離子的大量引入會造成后續中水回用困難，制約有色行業的可持續發展。從污酸的資源屬性看，污酸也是一種寶貴的礦產資源，需要變廢為寶，化害為利。因此，有色和化工行業迫切需要開發出一種經濟合理可行、技術先進可靠、生產穩定高效的高酸度重金屬廢水綜合治理與資源化利用新技術。
技術特點
1)采用氣液強化硫化工藝，可通過調控反應過程中硫化氫分壓實現有價金屬的高效梯級硫化回收和有害雜質砷的單獨開路，有價金屬硫化渣中金屬品味可達55%以上，硫化砷渣中砷含量可達45%以上，減少危險固廢硫化砷渣量至少30%以上。
2)采用酸濃縮和凈化工藝，實現了污酸中硫酸的高效回收，酸回收率大于90%，回收酸中雜質離子濃度可達到合格品硫酸質量標準，硫酸中氟氯濃度低于100mg/L。
3)本工藝全過程采用密閉容器反應和自控連鎖，自控程度較高，可實現無人值守。
4) 創新設計了耐高溫、耐負壓、耐腐蝕高效氣液分離設備，優化了耐酸耐氟氯電滲析組件結構，優化了電滲析裝置工藝配置等，為污酸資源化新技術的工程應用解決了一系列的重大技術難題。
獲得獎勵榮譽情況
獲國家技術發明二等獎等獎項、榮譽6項。
二、典型應用案例
案例名稱
株洲冶煉集團576m3/d廢酸資源化處理項目
案例簡介
株洲冶煉集團有限責任公司成立于2002年，公司主要生產鋅、鉛及其合金，綜合回收銅、金、銀、鉍、碲、鎘、銦等多種稀貴金屬和硫酸，同時生產、銷售5N以上的高純鎵、砷、銦、磷、錫、碲、銻、鉍、硒、鋅、鎘等系列高純金屬產品。年產能達38萬噸，其中鋅28萬噸，鉛10萬噸，銷售收入32億元，出口創匯1.6億元。
項目處理廢酸酸濃度約為5%-8%，砷濃度50-100mg/L，氟離子濃度1000-2000mg/L，氯離子濃度3000-4000 mg/L。工程規模為576m3/d。
株冶有色金屬（湖南水口山）污酸資源化處理項目
達到的標準或性能要求
處理后回用水中氟氯濃度小于200mg/L，水回收率95%以上，硫酸達到工業硫酸合格品的質量標準且氟氯濃度低于200mg/L，硫酸回收率90%以上，年回收硫酸6200t(折合為98%產品酸)，氟和氯以產品氟化鈣和氯化鈣的形式實現產品化，氟和氯回收率95%以上，實現了污酸的全資源化治理。
業主單位
株洲冶煉集團股份有限公司
投運時間
2019年1月
運行情況
處理后回用水中氟氯濃度小于200mg/L，水回收率95%以上，硫酸達到工業硫酸合格品的質量標準且氟氯濃度低于200mg/L，硫酸回收率90%以上，年回收硫酸6200t(折合為98%產品酸)，氟和氯以產品氟化鈣和氯化鈣的形式實現產品化，氟和氯回收率95%以上，實現了污酸的全資源化治理。
項目實施后，年減少危險固廢11437噸，按危險固廢2000元/噸計算，年節省危險固廢處置費為2287.4萬元，同時，回收資源如硫酸、回用水、氯化鈣和氟化鈣等資源價值約250萬元。由于新工藝實現了硫酸回收，年減少石灰用量約0.6萬噸，按石灰400元/t計算，年減少石灰費用約240萬元，扣除年運行成本1715萬元，新工藝年創造效益1062.4萬元，經濟效益顯著。
技術應用產生的碳減排效果
本工藝可實現有色行業污酸的零排放處理，不對外排放重金屬及其他污染因子。
本工藝僅產出硫化砷渣，硫化砷渣砷含量比傳統硫化砷渣高20%以上，硫化砷渣量較傳統硫化減少30%以上，且不產中和渣，總體而言，固廢量較傳統工藝減少90%以上。工藝中產出的高品味硫化砷渣可綜合利用也可由第三方按相關規范進行處置。
原標題：2022年實用技術 |? 賽恩斯環保——有色冶煉煙氣洗滌污酸廢水治理與資源化利用新技術
