鎢及鈷冶煉高氨氮廢液處理的實(shí)踐探討

陳志中

（江西江鎢鈷業(yè)有限公司，江西 贛州 341000）

綜述

鎢及鈷冶煉高氨氮廢液處理的實(shí)踐探討

陳志中

（江西江鎢鈷業(yè)有限公司，江西 贛州 341000）

通過(guò)對(duì)鎢和鈷冶煉技術(shù)、高氨氮廢液的處理技術(shù)的介紹，分析和比較了其中較為常見(jiàn)的幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并分別從廢水排放達(dá)標(biāo)技術(shù)的關(guān)鍵因素和運(yùn)營(yíng)成本兩方面探討了高氨氮廢液處理技術(shù)的應(yīng)用效果。

鎢及鈷冶煉 高氨氮廢液 廢液處理

1 鎢及鈷的冶煉

1.1 鎢的冶煉

開(kāi)采出的鎢礦主要形態(tài)為硫化鎢礦和鎢酸鉛礦這兩種，鎢的冶煉就是將鎢礦進(jìn)行分解、提純鎢粉以及致密鎢制取的過(guò)程。

1.1.1 鎢礦分解的方法

鎢礦分解的方法主要包括使用碳酸鈉進(jìn)行燒結(jié)（火法分解）和使用堿（酸）的分解（濕法分解）。

其中火法分解是將鎢礦和碳酸鈉一起在800～900℃的溫度中置于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行兩小時(shí)燒結(jié)，這一方法分解率高達(dá)98%以上。主要進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)為：

濕法分解法是將鎢礦浸泡在110℃以上的氫氧化鈉的溶液中，或者在90℃的鹽酸中分解浸出。主要產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)為：

1.1.2 鎢化合物的提純

鎢化合物的提純就是將鎢酸鈉溶液煮沸后用稀鹽酸進(jìn)行中和，再加入氯化鎂（氯化銨）和硫化鈉，沉淀后再用鹽酸中和，最后加入氯化鈣即可得到人造白鎢，將使用鹽酸分解鎢酸鈣后得到的工業(yè)鎢酸在700～800℃的溫度中煅燒即可得到工業(yè)用純?nèi)趸u。

1.1.3 鎢粉的制取

鎢粉制取一般采用氫還原三氧化鎢的方法。首先將三氧化鎢在550～800℃中還原成二氧化鎢，再將其在750～900℃中還原為鎢粉。

1.1.4 致密鎢的制取

致密鎢的制取主要是通過(guò)將鎢粉進(jìn)行成形、燒結(jié)以及融化后得到的。

1.2 鈷的冶煉

大部分開(kāi)采出來(lái)的鈷礦是以砷化物、氧化物以及硫化物的形式存在的。所以原材料的品味相對(duì)較低，主要冶煉方法包括從鎳锍、從鎳精煉的凈化渣中提煉、從含鈷的黃鐵礦中提取以及從砷礦中提取這四種方法。

1）從鎳锍中提取。將含鈷的銅硫渣經(jīng)過(guò)還原硫化后形成的鈷合金或者鈷硫加壓酸浸后再加入草酸沉淀，再進(jìn)行煅燒即可得到氧化鈷。

2）從鎳精煉的凈化渣中提煉。鈷渣經(jīng)過(guò)還原硫酸的浸出使得鈷呈硫酸鈷進(jìn)入特制的溶液，分離雜質(zhì)后即可獲得氯化鈷等相關(guān)產(chǎn)物。

3）從含鈷的黃鐵礦中提取。將從黃鐵礦中選出的鈷硫礦硫酸化焙燒后用水或用酸形成浸出液，去除雜質(zhì)后進(jìn)過(guò)鎳鈷分離即可得到純金的鈷。

4）從砷礦中提取。將經(jīng)過(guò)焙燒或熔煉的砷鈷礦砂浸入溶液去除雜質(zhì)后鎳鈷分離可以得到鈷溶液。

2 高氨氮廢水處理技術(shù)

2.1 高氨氮廢水處理的原理

鎢及鈷等有色金屬的冶煉會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，廢水中包含了高濃鹽類物質(zhì)、高濃氨氮以及一些重金屬等物質(zhì)，若不經(jīng)過(guò)妥善的處理直接排放會(huì)給我們?cè)斐刹焕绊?。高氨氮廢水主要是由金屬離子和氨氮組成的，高氨氮廢水處理技術(shù)主要采用吹脫法、高級(jí)氧化法、高效生物脫氮法以及化學(xué)沉淀等方法，操作簡(jiǎn)單，高效便捷。通過(guò)這些方法能去除或中和高濃度的氨氮分子，達(dá)到凈化水質(zhì)的效果。

2.2 高氨氮廢水處理技術(shù)的具體方法

2.2.1 吹脫法

吹脫法是目前應(yīng)用最廣泛的方法之一，是通過(guò)調(diào)節(jié)廢水中銨離子的pH值使之轉(zhuǎn)換為氨分子用空氣或者使用蒸汽吹出的方法。其中pH值、溫度、氣液分離空間以及氣液比等因素都是影響吹托效果的主要因素。研究顯示，在pH值為10到13之間，溫度為30～50℃之間進(jìn)行的吹脫法是效果最好的。這種方法效果穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、便于控制，能有效避免二次污染。

2.2.2 MAP法

也就是化學(xué)沉淀法。是將Mg2+和PO4-投入含有銨離子的廢水中，從而生成MAP結(jié)晶，沉淀后再將其分離。這種方法主要適用于濃度較高的氨氮廢水，有效率高達(dá)90%以上。研究表明：當(dāng)pH值為8.6的時(shí)候，同時(shí)投加Na2HPO4和MgCl2使廢水氨氮質(zhì)量濃度降至6.5 mg/L。這種方法操作方法簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)化效率高，但是藥劑的量以及造成的污染需要注意。

2.2.3 硝化與反硝化法

傳統(tǒng)的硝化法是通過(guò)好氧菌使廢水中的氨氮氧化為硝酸鹽，即NH4++2O2→NO3-+2H++H2O。而反硝化法是在無(wú)氧的情況下將硝酸鹽氮通過(guò)反硝化菌的作用還原成為氮?dú)?。這種技術(shù)因?yàn)樾矢?、費(fèi)用少，應(yīng)用最為廣泛，但其操作流程復(fù)雜，設(shè)備較多是它的一個(gè)缺點(diǎn)。

2.2.4 離子轉(zhuǎn)換法

目前這種方法中，作為去除氨氮的交換體通常是沸石。通過(guò)使用沸石進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)以及再生的吸附試驗(yàn)，全面系統(tǒng)的對(duì)氨氮的濃度、pH值、溫度、以及沸石量、時(shí)間和水質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)，考察得出靜態(tài)試驗(yàn)中，氨氮質(zhì)量濃度是10 mg/L，而pH值是位于7到9之間時(shí)，沸石吸附量為1.6 mmol/g。而動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中，濾速是2 m3/h，那么在停留的時(shí)間為30 min的時(shí)候，出水的氨氮質(zhì)量濃度小于2 mg/L［1］。再生試驗(yàn)中，再生劑為500 mL的5 g/L的NaCl溶液，再生1 h，效果明顯。

2.2.5 折點(diǎn)氯化法

這種方法是通過(guò)氯氣和氨氣相反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)狻．?dāng)廢水中含有氨和胺的時(shí)候，必須將加氯的量控制為折點(diǎn)之后，以保證廢水中的折點(diǎn)氯化法最突出的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)正確控制加氯量和對(duì)流量進(jìn)行均化，廢水中的氨和胺能夠全部被氯化［2］，但是這種方法的成本較高。所以，這種方法經(jīng)常用于在進(jìn)行中的深度脫氮的處理方法，而影響氯氣添加量的主要因素為溫度、pH值以及廢水中的氨氮濃度。而且這種方法很容易會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物比如氯胺等有機(jī)物，容易造成二次污染。優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)迅速，效果穩(wěn)定。

2.2.6 傳統(tǒng)生物脫氮法

這種方法包括A/O、氧化溝和各種類型的SBR工藝，包括A-SBR法和多級(jí)SBR法。在對(duì)高氨氮廢水進(jìn)行處理的時(shí)候，通常會(huì)采用前置物化的脫氮方法將水中的氨氮濃度降低到適宜于生物處理的范圍。但是這種方法在處理的過(guò)程中必須要增加供氧量，也就是說(shuō)會(huì)增加基建的投資和供氧的費(fèi)用，對(duì)于某些緩沖能力相對(duì)較差的高氨氮廢水的處理還必須增加堿來(lái)維持一定的pH范圍。而一些高氨氮水中還會(huì)因?yàn)榇嬗泻芏嗟挠坞x氨從而抑制生物的活性，導(dǎo)致除污效果不明顯，這種情況下就必須要增加大量的碳源才可以滿足需求，而這樣做勢(shì)必會(huì)造成企業(yè)的處理成本升高，造成效益的降低。

3 高氨氮廢水處理技術(shù)的應(yīng)用效果

3.1 廢水排放達(dá)標(biāo)

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，富營(yíng)養(yǎng)化的現(xiàn)象開(kāi)始出現(xiàn)在全球的各個(gè)水域，80年代之后各水域的污染日益加重，特別是來(lái)源于冶煉、化工、化肥等行業(yè)的濃度極高的氨氮廢水，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，廢水的排放量也逐漸加大，產(chǎn)生的毒性也越來(lái)越大，對(duì)環(huán)境的污染也越來(lái)越大。隨著氨氮廢水污染的治理問(wèn)題成為現(xiàn)今社會(huì)極度關(guān)注的問(wèn)題。氨氮廢水處理技術(shù)也開(kāi)始廣泛使用起來(lái)，它通過(guò)吹脫法、高級(jí)氧化法、高效生物脫氮法以及化學(xué)沉淀等方法或分離或中和廢水中的氨氮離子和雜質(zhì)，對(duì)廢水進(jìn)行凈化，從而使廢水中的各項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)目符合我國(guó)《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。我國(guó)某企業(yè)使用高氨氮廢水處理技術(shù)的工藝流程：生產(chǎn)廢水→調(diào)節(jié)池→反應(yīng)池→沉淀池→吹脫塔→回調(diào)池→SBR反應(yīng)池→達(dá)標(biāo)排放。

技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)有合理規(guī)范吹脫水中的pH范圍，規(guī)范控制沉淀池的負(fù)荷等參數(shù)，規(guī)范控制吹脫塔的相關(guān)負(fù)荷等參數(shù)，合理控制SBR反應(yīng)的相關(guān)負(fù)荷參數(shù)。流程完結(jié)后排放水的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)下頁(yè)表1。

表1 排放水的標(biāo)準(zhǔn)

3.2 運(yùn)營(yíng)成本減少

企業(yè)運(yùn)營(yíng)最主要的目的就是為了企業(yè)效益，很多企業(yè)對(duì)廢水不加處理直接排放的一個(gè)很直接的原因就是為了節(jié)省企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本［3］。通過(guò)高氨氮廢液處理技術(shù)的方法，能夠?qū)Π钡M(jìn)行提純或回收再利用［4］，不僅可挽救環(huán)境危機(jī)，更節(jié)約了原材料的成本消耗，帶來(lái)更多的企業(yè)效益。該企業(yè)實(shí)施高氨氮廢液處理技術(shù)的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 實(shí)施高氨氮廢液處理技術(shù)后的各項(xiàng)指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境污染已經(jīng)成為了世界性的難題，但是環(huán)境污染的治理卻依然很難。目前采用的各種廢液處理方法，相對(duì)來(lái)說(shuō)都有一定的治理成效，但也各有缺點(diǎn)。在高氨氮廢液處理的方法中，折點(diǎn)氯化的方法雖然操作簡(jiǎn)單有成效，但還是存在一些安全問(wèn)題，甚至因?yàn)椴僮鞑划?dāng)還會(huì)引發(fā)二次污染，另一方面對(duì)于企業(yè)效益來(lái)講，操作的成本相對(duì)較高。而化學(xué)沉淀的缺點(diǎn)是沉淀劑的成本相對(duì)較高，并且對(duì)最佳操作條件的控制難度較高，所以很多企業(yè)為了效益并不會(huì)選擇這一方法。吹脫法，包括空氣法和蒸汽法都很容易造成二次污染，操作較難把握。離子轉(zhuǎn)換法中，用于操作的樹(shù)脂再生問(wèn)題目前還沒(méi)有解決的方法。雖然目前高氨氮廢液處理的相關(guān)方法還存在諸多缺陷，但是目前對(duì)環(huán)境的發(fā)展和企業(yè)的經(jīng)營(yíng)來(lái)說(shuō)，這些方法仍然是目前相對(duì)安全、有效的方法。

［1］ 陳冰芳，胡艷麗.高氨氮廢液處理技術(shù)［J］.礦冶工程，2009（6）：14-16.

［2］ 崔樹(shù)軍，谷立坤，張建云.高氨氮廢液處理技術(shù)及研究應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.中國(guó)給水排水，2010，26（14）：26-29.

［3］ 黃海明，晏波，陳啟華.稀土廢水中高濃度氨氮水處理與回收試驗(yàn)研究［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008（5）：652-655.

［4］ 鐘金松，閔育順，肖賢明.淺談高濃度氨氮廢水處理的可持續(xù)發(fā)展方向［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，31（2）：94-92.

（編輯：張偉）

Practice of High Ammonia-nitrogen Wastewater Treatment by Tungsten and Cobalt Smelting

Chen Zhizhong
（Jiangxi Cobalt Industry Co.，Ltd.，Ganzhou Jiangxi 341000）

Based on smelting technology of tungsten and cobalt and introduction of high ammonia-nitrogen wastewater treatment technology，this paper analyzes and compares the advantages and disadvantages of several common methods，and explores the application effect of high ammonia-nitrogen processing technology separately from the key elements and operation cost of wastewater emission standard technology.

tungsten and cobalt smelting，waste liquid with high ammonia-nitrogen，liquid waste processing

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.04

F407.3

A

1672-1152（2015）06-0009-03

2015-07-21

陳志中（1968—），男，冶金高級(jí)工程師，研究方向：冶金工藝。E-mail:ksrz88@163.com