秘魯某金礦加壓浸出液除砷工藝研究

蘇立峰，劉三平，李 賀

（北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160）

北京礦冶科技集團(tuán)有限公司受秘魯某金礦企業(yè)委托，對其所產(chǎn)選礦尾礦進(jìn)行了氧壓酸浸工藝研究。為完善工藝條件，同時滿足當(dāng)?shù)丨h(huán)保法規(guī)對含砷廢水的嚴(yán)格要求（廢水含As濃度不大于0.1 mg/L），集團(tuán)公司針對氧壓酸浸溶液進(jìn)行了深入的“中和-鐵鹽法”兩段脫砷工藝研究[1-2]。

1 原料

試驗(yàn)所采用的高砷溶液為某金礦氧壓酸浸液，其多元素化學(xué)成分如表1所示。

表1 高砷溶液多元素化學(xué)分析結(jié)果

從表1可以看出，該溶液酸度大，As、Fe含量高，溶液pH＜0.5，F(xiàn)e/As摩爾比達(dá)6.04。

2 試驗(yàn)原理與方法

2.1 中和-鐵鹽法除砷原理

溶液中的砷以As3+和As5+形態(tài)存在，在氧壓浸出液中一般以As5+為主。在第一段中和過程中，向浸出液中加入石灰，利用Ca2+與AsO43-反應(yīng)生成難溶于水的砷酸鈣，從而達(dá)到初步脫除砷的目的。但砷酸鈣的溶解度仍有130 mg/L，相當(dāng)于含砷48 mg/L，故單純用石灰中和處理脫砷很難達(dá)標(biāo)[3-4]。

在第二段鐵鹽脫砷過程中，加入硫酸鐵，從而生成溶解度很小的FeAsO4沉淀。同時，鐵離子的水解產(chǎn)物Fe（OH）3對一些較難沉降的細(xì)小砷酸鐵、砷酸鈣顆粒有良好的吸附、凝聚、網(wǎng)捕的作用[5]。主要化學(xué)反應(yīng)如下：

2.2 試驗(yàn)方法

在第一段中和脫砷過程中，溶液首先預(yù)熱至80℃，隨后逐漸加入一定量的CaO，監(jiān)測溶液pH值變化情況。當(dāng)溶液pH值達(dá)到試驗(yàn)值后，停止加CaO。溶液繼續(xù)攪拌反應(yīng)40 min后，過濾，濾液樣品送檢。

在第二段鐵鹽脫砷過程中，取用適量第一段脫砷后溶液，溶液預(yù)熱至40℃，隨后加入一定量的硫酸鐵試劑。反應(yīng)1～2 h后，溶液過濾，濾液樣品送檢。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 一段中和脫砷結(jié)果

氧壓酸浸液加入不同量的CaO，控制不同的溶液pH值，反應(yīng)40 min后過濾，濾液As、Fe含量如圖1所示。

圖1 溶液pH值對濾液As、Fe含量的影響

由圖1可知，濾液的As、Fe含量隨溶液pH值升高而降低。當(dāng)溶液pH值為12時，濾液As含量最低為0.44 mg/L，濾液Fe含量為0.02 g/L。

3.2 二段鐵鹽脫砷結(jié)果

取用適量的一段脫砷溶液，加入Fe（2SO4）3試劑，考察Fe/As質(zhì)量比對溶液As含量的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，隨著Fe3+的加入，濾液As含量在0.013～0.039 mg/L波動，均滿足溶液含As不大于0.1 mg/L的環(huán)保要求。

圖2 Fe/As質(zhì)量比對濾液As含量的影響

總之，在一段中和脫砷過程中，pH值為12時，溶液As含量可降至0.44 mg/L，此時CaO用量約為230 kg/m3溶液。在二段鐵鹽脫砷過程中，pH值為6～9，溶液As含量降低后在0.013～0.039 mg/L，此時Fe2（SO4）3用量為0.03～0.16 kg/m3溶液。

4 結(jié)論

采用“中和-鐵鹽法”兩段脫砷工藝處理氧壓酸浸高砷溶液，工藝簡單，所投加藥劑種類少，操作方便，可在工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)施。用該方法處理的氧壓酸浸高砷溶液，外排廢水As含量小于0.1 mg/L，符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，外排渣為毒性小的五價砷酸鹽，可堆存于渣庫內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

1 邱立萍，莫曉丹.砷污染處理的工業(yè)應(yīng)用研究[J].工業(yè)水處理，2002，22（9）：29-31.

2 劉易斯，張亞杰.國外水處理新技術(shù)[M].上海：上?？茖W(xué)出版社，1990.

3 陳壽椿.重要無機(jī)化學(xué)反應(yīng)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982.

4 吳兆清，陳燎原，許國強(qiáng)，等.石灰-鐵鹽法處理硫酸廠高砷廢水的研究與應(yīng)用[J].礦冶，2003，12（1）：79-81.

5 黃自力，劉緣緣，陶青英，等.石灰沉淀法除砷的影響因素[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2012，6（3）：734-738.