从硫化矿生物氧化液中分离回收砷和铁的方法

摘要

本发明是一种从硫化矿生物氧化液中分离回收砷和铁的方法，属于工艺方法类，该方法首先向硫化矿生物氧化液中加入氧化镁，调整pH值至5～6，使生物氧化液中的砷和铁发生共沉淀，分离得到含铁和砷沉淀物和中和液；再向中和液中加入石灰，使其pH值达到8～10，中和液中的硫酸镁与石灰反应生成硫酸钙和氢氧化镁沉淀，分离得含硫酸钙的沉淀物和处理后的水，处理后的水返回生产系统，循环利用沉淀物作为建筑材；共沉淀物经过烘干后加入水浸出共沉淀物中的硫酸镁，分离得到水浸后的沉淀物和水浸液，水浸液与中和液合并，进入中和液的处理作业；水浸后的沉淀物，用氢氧化钠溶液浸出砷，分离得到浸砷液和氢氧化铁沉淀物；浸砷液加热蒸发浓缩至含砷40g/L～60g/L，冷却结晶，分离得到砷酸纳结晶和结晶母液，母液返回浸砷系统。

权利要求

1.一种从硫化矿生物氧化液中分离回收砷和铁的方法，其特征在于该方法是按以下次序的作业过程进行：

(1)共沉淀作业；向硫化矿生物氧化液中加入氧化镁或轻烧镁，调整pH值至5～6，使硫化矿生物氧化液中的砷和铁发生共沉淀，分离得到铁和砷的共沉淀物和中和液；

(2)中和液的处理作业；向共沉淀作业产生的中和液中加入石灰，调整pH值至8～10，使硫酸钙沉淀分离得到硫酸钙沉淀物和水，水经过暴气处理之后，作为生产用水循环利用，而硫酸钙沉淀物可作为建材原料；

(3)共沉淀物的水浸作业；共沉淀作业产生的共沉淀经过烘干后，加入水浸出共沉淀物中的硫酸镁，水浸作业液固比2∶1～5∶1，水浸作业一般要进行2次～4次，水浸后分离得到水浸后沉淀物和水浸液，水浸液与共沉淀作业产生的中和液合并，给入中和液的处理作业；

(4)水浸后沉淀物的浸砷作业；向共沉淀物的水浸作业产生的沉淀物中，加入氢氧化钠溶液，浸出其中的砷，分离得到浸砷液和含铁沉淀物，浸砷作业液固比2∶1～5∶1，氢氧化钠溶液浓度50～300g/L，含铁沉淀物用氢氧化钠溶液浸出砷的过程需要进行2次～6次，以提高砷浸出率，降低含铁沉淀物中的残余砷，此含铁沉淀物可作为加工氧化铁原料；

(5)浸砷液浓缩结晶作业；浸砷液加热蒸发浓缩至含砷40g/L～60g/L，冷却结晶，分离得到砷酸纳结晶和结晶母液，结晶母液返回浸砷作业系统循环利用。

说明书

技术领域：

本发明涉及工业废水处理及综合回收工艺方法，特别涉及一种从硫化矿生物氧化液中分离回收砷和铁的方法。

背景技术：

目前处理硫化矿生物氧化液的工艺方法主要有石灰中和沉淀法和分步沉淀法，其中石灰中和沉淀法是向酸性废液加入石灰，提高废液的pH值，使废液中的铁、砷和硫酸盐生成沉淀，石灰中和沉淀法操作简便，目前生产中广为采用，但是石灰中和沉淀法处理废液时，铁、砷与硫酸钙一起进入沉淀物中，不能分离回收砷和铁，不仅造成资源浪费，而且产生大量含砷固体废料，不符合循环经济的理念；而分步沉淀法是依次分别沉淀铁与砷的工艺方法，可分为以下三种：先沉铁，后沉砷的分步沉淀法；先沉砷后沉铁的分步沉淀法；先还原后沉砷，然后再沉铁分步沉淀法。

先沉铁后沉砷的分步沉淀法是先向酸性液废水中加入大量氢氧化钠，调整废液pH值至12以上，使铁呈氢氧化亚铁沉淀，分离得到含铁沉淀物和强碱性含砷液；然后向强碱性含砷液中加入酸，调整pH值至2～5，加入硫化剂，使砷呈硫化砷沉淀，分离得到硫化砷沉淀物和酸性脱砷液；然后向酸性脱砷液中加入氢氧化钠，调整pH值至7～8，冷却至0℃～10℃，使结晶出硫酸钠，分离得到结晶硫酸钠和水，水作为生产用水循环利用，此方法有三个作业，分别沉淀铁和砷，得到含铁沉淀物和含砷沉淀物，最后冷却结晶硫酸钠，此种方法的缺点是氢氧化钠的用量很大，而且硫酸和硫化钠的用量也较大，造成处理成本高。

先沉砷后沉铁的分步沉淀法是先向酸性废水中加入硫化剂，使砷呈硫化砷沉淀，分离得到硫化砷沉淀物和酸性脱砷液；然后向酸性脱砷液中加入碱，调整pH值至5～7，使其中的铁呈氢氧化亚铁沉淀，分离得到含铁的沉淀物和水；沉淀铁之后的水中仍含有硫酸盐，用冷却结晶法或硫酸钙沉淀法除去硫酸盐之后，水作为生产用水循环利用。此方法有三个作业，分别沉淀砷和铁，得到含砷沉淀物，含铁沉淀物以及硫酸盐；分步沉淀法的问题是硫化沉淀砷的作业中，硫化剂与三价铁和五价砷发生氧化还原反应，消耗大量硫化剂，并生成大量硫磺，因此硫化剂的消耗量较大，处理成本高。

先还原后沉砷，然后再沉铁的分步沉淀法，是先向酸性废水中加入还原剂，在有还原催化剂的条件下进行还原，使氧化液中高价铁和砷，还原为低价，然后加入硫化剂，使砷呈硫化砷沉淀，分离得到硫化砷沉淀物和酸性脱砷液，再向酸性脱砷液中加入碱，使其中的铁呈氢氧化亚铁沉淀，分离得到含铁沉淀物和水；沉淀铁之后的水中仍含有硫酸盐，用冷却结晶法或硫酸钙沉淀法去除硫酸盐之后，水作为生产用水循环利用；分步沉淀法有四个作业，分别沉淀砷和铁，得到含砷沉淀物、含铁沉淀物以及硫酸盐。方法与上述二种分步沉淀法相比，硫化剂与碱的用量均大幅减少，处理成本相对较低。上述几种处理方法都存在处理成本高、作业繁琐、污染环境、消耗资源，急需加以改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从硫化矿生物氧化液中分离回收砷和铁的方法，解决目前对硫化矿生物氧化液处理时存在的处理成本高、消耗资源大、污染环境、作业繁锁等问题。
本发明的技术方案是，首先向硫化矿生物氧化液加入氧化镁，调整pH值至5～6，使硫化矿生物氧化液中的砷和铁发生共沉淀，分离得到含铁和砷的沉淀物和中和液；再向中和液中加入石灰，使其pH值达到8～10，中和液中的硫酸镁与石灰反应生成硫酸钙和氢氧化镁沉淀，分离得到含硫酸钙的沉淀物和处理后的水，此处理后的水可作生产用水，返回生产系统循环利用，含硫酸钙的沉淀物可作为建筑原料利用；共沉淀作业产生的含铁和砷的共沉淀物经过烘干后，加入水浸出共沉淀物中的硫酸镁，分离得到水浸后沉淀物和水浸液，水浸液与共沉淀作业产生的中和液合并，进入中和液的处理作业；水浸后的沉淀物，用氢氧化钠溶液浸出砷，分离得到浸砷液和氢氧化铁沉淀物；浸砷液加热蒸发浓缩至含砷40g/L～60g/L，冷却结晶，分离得到砷酸钠结晶和结晶母液，结晶母液返回浸砷系统循环利用.
本发明是按以下次序的作业过程进行：
(1)共沉淀作业：向硫化矿生物氧化液中加入氧化镁或轻烧镁，调整pH值至5～6，使硫化矿生物氧化液中的砷和铁发生共沉淀，分离得到镁和砷的共沉淀物和中和液；
(2)中和液的处理作业：向共沉淀作业产生的中和液中加入石灰，调整pH值至8～10，使硫酸钙沉淀，分离得到硫酸钙沉淀物和水，水经过暴气处理之后给入生产用水系统，作为生产用水循环利用，而硫酸钙沉淀物可作为建筑材料。
(3)共沉淀物的水浸作业：共沉淀物作业产生的共沉淀物经过烘干后，加入水浸出共沉淀物中的硫酸镁，水浸作业液固比2∶1～5∶1，水浸作业一般要进行2次～4次，水浸后分离得到水浸后沉淀物和水浸液，水浸液与沉淀作业产生的中和液合并，给入中和液的处理作业。
(4)水浸后沉淀物的浸砷作业：共沉淀物的水浸作业产生的沉淀物加入氢氧化钠溶液，浸出其中的砷，分离得到浸砷液和含铁沉淀物，浸砷作业液固比2∶1～5∶1，氢氧化钠溶液浓度50～300g/L，含铁沉淀物用氢氧化钠溶液浸出砷的过程需要进行2～6次，以提高砷浸出率，降低含铁沉淀物中的残余砷，此含铁沉淀物可作为加工氧化铁的原料；
(5)浸砷液浓缩结晶作业：浸砷液加热蒸发浓缩至含砷40g/L～60g/L，冷却结晶，分离得到砷酸钠结晶，结晶母液返回浸砷作业系统循环利用.
本发明的优点是操作方便，能减少资源的消耗，能降低处理生物氧化液的成本，达到环保的要求。
附图说明：
图1为本发明的流程图
具体实施方式：
实施例1：
如附图1所示，为本发明的流程示意图：
选取硫化矿生物氧化液进行处理含砷和硫酸铁的实验，氧化液中含五价砷5.25g/L，三价铁30.4g/L，pH值＝0.89；
(1)共沉淀作业：用硫化矿生物氧化液中加入中和沉淀剂的轻烧镁，用量为26kg/m3，调整pH值为5，使硫化矿生物氧化液中的砷和铁发生共沉淀，沉淀率为99.1％和98.2％；
(2)中和液的处理作业：向共沉淀作业中产生的中和液中加入35kg/m3石灰作进一步处理，调整pH值为8，使硫酸钙沉淀，分离得到硫酸钙沉淀物和水，水经过暴气处理后作为生产用水循环利用，而硫酸钙沉淀物可作为建筑材料；
(3)共沉淀物的水浸作业：共沉淀作业产生的共沉淀物经过烘干后，加入水浸出共沉淀物中的硫酸镁，用水洗涤二次，水浸作业液固比2∶1，水浸后分离得到水浸后的沉淀物和水浸液，水浸液与共沉淀作业产生的中和液合并给入中和液的处理系统；
(4)水浸后沉淀物的浸砷作业：向水浸后的沉淀物中加入浓度为150g/L的氢氧化钠溶液，浸出其中的砷，分离得到浸砷液和含铁沉淀物，浸砷作业液固比3∶1，含铁沉淀物用氢氧化钠溶液浸出砷的过程进行2次，以提高砷的浸出率，降低含铁沉淀物中的残余砷，此含铁沉淀物可作为加工氧化铁的原料；
(5)浸砷液浓缩结晶作业：浸砷液加热蒸发浓缩至40g/L，冷却结晶，分离得到砷酸钠结晶，而结晶液返回浸砷作业系统循环利用；
本实验例的处理后，砷酸钠结晶回收率达97.6％，铁沉淀物中铁的回收率达95.2％。
实施例2：
如附图所示，为本发明的流程示意图：
选取硫化矿生物氧化液进行处理含砷和硫酸铁的实验，其中氧化液含有五价砷8.36g/L，三价铁32.2g/L，pH值0.84；
(1)共沉淀作业：向硫化矿生物氧化液中加入中和沉淀剂轻烧镁，用量为27kg/m3，调整pH值为6，使硫化矿生物氧化液中的砷和铁发生共沉淀，沉淀率为99.2％和98.5％；
(2)中和液的处理作业：向共沉淀作业中产生的中和液中加入37kg/m3石灰石作进一步处理，调整pH值为9，使硫酸钙沉淀，分离得到硫酸钙沉淀物和水，水经过暴气处理之后，作为生产用水循环利用，而硫酸钙沉淀物作为建筑材料；
(3)共沉淀物的水浸作业：共沉淀作业产生的共沉淀物经过烘干后，加入水浸出共沉淀物中的硫酸镁，水浸3次，水浸作业液固比2∶1，水浸分离得到水浸后沉淀物和水浸液，水浸液与共沉淀作业产生的中和液合并，给入中和液的处理作业；
(4)水浸后沉淀物的浸砷作业：向共沉淀物的水浸作业产生的沉淀物中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠浓度为150g/L，液固比3∶1，含铁沉淀物用氢氧化钠溶液浸出砷的过程进行4次，以提高砷的浸出率，降低含铁沉淀物中的残余砷，含铁沉淀物作为加工氧化铁原料；
(5)浸砷液浓缩结晶作业：浸砷液加热蒸发浓缩至含砷50g/L，冷却结晶，得到砷酸纳结晶；
本实施例处理后砷酸纳结晶回收率98.3％，铁沉淀物砷铁回收率94.4％。
实施例3：
如附图1所示，为本发明的结构示意图：
选取的氧化液含有五价砷8.36g/L，三价铁32.2g/L，pH值0.84与实施例2相同。
(1)共沉淀作业；此酸性氧化液用轻烧镁作为中和沉淀剂，用量为27kg/m3，调整pH值为6，使硫化矿生物氧化液中的砷和铁发生共沉淀，沉淀率99.2％和98.5％。
(2)中和液的处理作业；向共沉淀作业中产生的中和液中加入37kg/m3石灰做进一步处理，调整pH值为10，使硫酸钙沉淀，分离得到硫酸钙沉淀物和水，水经过暴气处理之后，作为生产用水循环利用，而硫酸钙沉淀物作为建材原料；
(3)共沉淀物的水浸作业：将共沉淀物经过烘干后，加入水浸出共沉淀物中的硫酸镁，水浸三次，水浸作业液固比2∶1，水浸液与共沉淀作业产生的中和液合并，给入中和液的处理作业；
(4)水浸后沉淀物的浸砷作业；向共沉物的水浸作业产生的沉淀物中加入氢氧化钠溶液，其浓度为150g/L，液固比为3∶1，浸出砷的过程需要5次，以提高砷浸出率，降低含铁沉淀物中的残余砷，含铁沉淀物作为加工氧化铁的原料；
(5)浸砷液浓缩结晶作业：浸砷液加热蒸发浓缩至含砷60g/L，冷却结晶，分离得到砷酸纳结晶和结晶母液，结晶母液返回浸砷作业系统；处理后砷酸纳结晶回收率98.7％，铁沉淀物中的铁回收率93.1％。