一种含砷细菌浸出液的处理方法

摘要

本发明属于水污染治理及资源回收技术领域，公开了一种含砷细菌浸出液的处理方法。首先利用复合沉砷剂对含砷细菌浸出液进行一段脱砷，得到沉砷渣和滤液1；再使用中和剂对滤液1进行二段中和，得到滤液2和特级石膏；当滤液2的镁离子浓度小于等于0.5g/L时，将滤液2回收利用；当滤液2的镁离子浓度大于0.5g/L时，对滤液2碱沉得到滤液3和滤渣，将滤液3回收利用，将滤渣焙烧后回收。上述处理方法操作简单、成本低、工艺简单、流程短、沉砷渣稳定且渣量小、脱硫产物石膏纯度高，经济效益高。在解决含砷细菌浸出液脱砷问题的基础上制备出了两种产品：特级石膏和氧化镁，均具有很高的应用价值。

权利要求

1.一种含砷细菌浸出液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)一段脱砷：将含砷细菌浸出液和复合沉砷剂浆料反应后固液分离，得到沉砷渣和滤液1；

(2)二段中和：使用中和剂调节滤液1的pH至7～8，反应一定时间后固液分离，得到滤液

2和特级石膏；

(3)回收有效成分：测定滤液2的镁离子浓度；

当滤液2的镁离子浓度小于等于0.5g/L时，将滤液2回收作为细菌培养基的镁源；

当滤液2的镁离子浓度大于0.5g/L时，使用药剂调节滤液2的pH至8.5～12，反应一定时间后固液分离，得到滤液3和滤渣，将滤液3回收作为细菌培养基的氮源，将滤渣焙烧后回收；

其中，所述步骤(1)的复合沉砷剂包括细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰；所述细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2：1.8～2.2：8～9：7.5～

8；

所述步骤(2)中中和剂为质量分数10～15％的氧化钙乳液。

2.根据权利要求1所述的一种含砷细菌浸出液的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)的含砷细菌浸出液中铁和砷的摩尔比大于等于3；含砷细菌浸出液的pH为0.8～1.5。

3.根据权利要求1或2所述的一种含砷细菌浸出液的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中复合沉砷剂浆料为复合沉砷剂分散于水中得到；复合沉砷剂浆料的浓度为30～35g/L。

4.根据权利要求1或2所述的一种含砷细菌浸出液的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)～(3)中反应在搅拌条件下进行；步骤(1)中搅拌的速度为400～600rpm，搅拌的时间为

45～60min；步骤(2)中搅拌的速度为200～300rpm；搅拌的时间为20～40min；步骤(3)中搅拌的速度为100～300rpm；搅拌的时间为80～100min。

5.根据权利要求1所述的一种含砷细菌浸出液的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中药剂为质量分数18～20％的氨水。

6.根据权利要求1所述的一种含砷细菌浸出液的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中滤渣的焙烧温度为380～400℃，焙烧时间为30～60min。

说明书

一种含砷细菌浸出液的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水污染治理及资源回收技术领域，尤其涉及一种含砷细菌浸出液的处理方法。

背景技术

[0002] 含砷金矿因储量最大、回收经济价值最高而成为目前研究最多的矿石类型，并且常见的载金矿物多为黄铁矿、毒砂等硫化矿。在众多湿法冶金方法中，细菌浸出法具有投资少、成本低、绿色环保、操作简单等优点，已成为具有广泛应用前景的方法。但是在细菌浸出过程中含砷金矿被氧化成铁离子、砷离子、硫酸根离子进入到浸出液，尤其是砷离子流入环境后会严重危害人类健康。

[0003] 在企业上通常采用氧化钙作为沉淀剂，进行两段中和‑砷铁共沉淀法对含砷细菌浸出液进行固砷、除铁，虽然解决了砷对环境的污染问题，但由于浸出液中含有大量硫酸根，会与氧化钙生成硫酸钙，从而导致得沉砷渣渣量大以及硫元素的浪费。这一工艺不仅使氧化钙用量大，同时也造成了资源极大的浪费。

[0004] 申请公布号为CN106521162A的发明专利公开了一种从酸性含砷、铁、硫生物氧化液中回收有价元素的方法，其特征分步回收生物氧化液中的砷、铁、硫，目的是实现生物浸出液中有价元素的中和回收，实现废物零排放。但该工艺没有考虑现有企业对生物浸出液的净化处理工艺，投资建设成本较大。

[0005] 因此，如何开发一种操作简单、成本低、工艺简单、流程短、沉砷渣稳定且渣量小、产物附加值更高的含砷细菌浸出液的处理方法是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种含砷细菌浸出液的处理方法，解决现有技术对含砷细菌浸出液处理方法存在的上述问题。

[0007] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

[0008] 本发明提供了一种含砷细菌浸出液的处理方法，包括以下步骤：

[0009] (1)一段脱砷：将含砷细菌浸出液和复合沉砷剂浆料反应后固液分离，得到沉砷渣和滤液1；

[0010] (2)二段中和：使用中和剂调节滤液1的pH至7～8，反应一定时间后固液分离，得到滤液2和特级石膏；

[0011] (3)回收有效成分：测定滤液2的镁离子浓度；

[0012] 当滤液2的镁离子浓度小于等于0.5g/L时，将滤液2回收；

[0013] 当滤液2的镁离子浓度大于0.5g/L时，使用药剂调节滤液2的pH至8.5～12，反应一定时间后固液分离，得到滤液3和滤渣，将滤液3回收，将滤渣焙烧后回收。

[0014] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(1)的含砷细菌浸出液中铁和砷的摩尔比大于等于3；含砷细菌浸出液的pH为0.8～1.5。

[0015] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(1)的复合沉砷剂包括细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰；所述细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰的质量比为0.8～1.2：0.8～1.2：1.8～2.2：8～9：7.5～8。

[0016] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(1)中复合沉砷剂浆料为复合沉砷剂分散于水中得到；复合沉砷剂浆料的浓度为30～35g/L。

[0017] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(1)～(3)中反应再搅拌条件下进行；步骤(1)中搅拌的速度为400～600rpm，搅拌的时间为45～60min；步骤(2)中搅拌的速度为200～300rpm；搅拌的时间为20～40min；步骤(3)中搅拌的速度为100～300rpm；搅拌的时间为80～100min。

[0018] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(2)中中和剂为质量分数10～15％的氧化钙乳液。

[0019] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(3)中滤液2回收作为细菌培养基的镁源。

[0020] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(3)中药剂为质量分数18～20％的氨水。

[0021] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(3)中滤液3回收作为细菌培养基的氮源。

[0022] 优选的，在上述一种含砷细菌浸出液的处理方法中，所述步骤(3)中滤渣的焙烧温度为380～400℃，焙烧时间为30～60min。

[0023] 在本发明中，一段脱砷得到的沉砷渣稳定性较高，TCLP溶出实验结果显示溶出液中未检测出砷含量(低于0.01mg/L)；一段脱砷得到的滤液1中含有高浓度硫酸根离子，可通过二段中和得到硫酸镁溶液(滤液2)和特级石膏(纯度>95％)；当硫酸镁溶液浓度低时可以回收作为细菌培养基的镁源返回生物氧化工艺重复利用；当硫酸镁溶液浓度高时可以使用氨水中和沉淀得到主要成分为氢氧化镁的滤渣和主要成分为硫酸铵的滤液3，滤渣经低温焙烧后得到氧化镁，可作为复合沉砷剂中的成分重复利用，滤液3可以回收作为细菌培养基的氮源返回生物氧化工艺重复利用。

[0024] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0025] 本发明的处理方法具有操作简单、成本低、工艺简单、流程短、沉砷渣稳定且渣量小、脱硫产物石膏纯度高，经济效益高的优点。本发明在解决含砷细菌浸出液脱砷问题的基础上制备出了两种产品：特级石膏和氧化镁，均可以为企业带来额外的经济效益，具有很高的应用价值。

附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

[0027] 图1为实施例1的处理工艺流程图；

[0028] 图2为实施例1的二段中和得到的特级石膏的XRD图。

具体实施方式

[0029] 本发明提供一种含砷细菌浸出液的处理方法，包括以下步骤：

[0030] (1)一段脱砷：向含砷细菌浸出液中加入复合沉砷剂浆料，反应一定时间后固液分离，得到沉砷渣和滤液1；

[0031] (2)二段中和：使用中和剂调节滤液1的pH至7～8，反应一定时间后固液分离，得到滤液2和特级石膏；

[0032] (3)回收有效成分：测定滤液2的镁离子浓度；

[0033] 当滤液2的镁离子浓度小于等于0.5g/L时，将滤液2回收；

[0034] 当滤液2的镁离子浓度大于0.5g/L时，使用药剂调节滤液2的pH至8.5～12，反应一定时间后固液分离，得到滤液3和滤渣，将滤液3回收，将滤渣焙烧后回收。

[0035] 在本发明中，步骤(1)的含砷细菌浸出液优选为含砷难处理金矿石经过生物预氧化后的浸出液。

[0036] 在本发明中，步骤(1)的含砷细菌浸出液中铁和砷的摩尔比优选大于等于3，进一步优选为大于等于4.5，更优选为大于等于6；含砷细菌浸出液的pH优选为0.8～1.5，进一步优选为0.9～1.3，更优选为1.1。

[0037] 在本发明中，步骤(1)的复合沉砷剂包括细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰；细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰的质量比优选为0.8～1.2：0.8～1.2：1.8～2.2：8～9：7.5～8，进一步优选为0.9～1.1：0.8～1.1：1.9～2.1：8.2～8.9：7.6～7.9，更优选为1：
0.9：2：8.6：7.7。其中，细菌为HQ0211菌。本发明的复合沉砷剂以细菌、臭葱石、生石膏作为晶种，从而提高沉砷过程的结晶速率、保证沉砷渣的稳定性，苦土粉和生石灰调节溶液的pH，促使沉砷反应的发生。

[0038] 在本发明中，步骤(1)中复合沉砷剂浆料为复合沉砷剂分散于水中得到；复合沉砷剂浆料的浓度为30～35g/L，进一步优选为31～34g/L，更优选为33g/L。

[0039] 在本发明中，步骤(1)～(3)中反应在搅拌条件下进行；步骤(1)中搅拌的速度优选为400～600rpm，进一步优选为430～570rpm，更优选为520rpm；步骤(1)中搅拌的时间优选为45～60min，进一步优选为49～56min，更优选为51min。步骤(2)中搅拌的速度优选为200～300rpm，进一步优选为210～280rpm，更优选为260rpm；步骤(2)中搅拌的时间优选为20～40min，进一步优选为23～37min，更优选为31min。步骤(3)中搅拌的速度优选为100～
300rpm，进一步优选为130～250rpm，更优选为200rpm；步骤(3)中搅拌的时间优选为80～
100min，进一步优选为83～96min，更优选为90min。本发明在一段脱砷中的搅拌可以加速传质，防止发生含砷渣包裹复合沉砷剂的现象，避免复合沉砷剂的浪费。

[0040] 在本发明中，步骤(2)中中和剂优选为质量分数10～15％的氧化钙乳液，进一步优选为11～14％，更优选为12％。

[0041] 在本发明中，步骤(3)中滤液2回收作为细菌培养基的镁源。

[0042] 在本发明中，步骤(3)中药剂优选为质量分数18～20％的氨水，进一步优选为19～20％，更优选为20％。

[0043] 在本发明中，步骤(3)中滤液3回收作为细菌培养基的氮源。

[0044] 在本发明中，步骤(3)中滤渣的焙烧温度优选为380～400℃，进一步优选为386～397℃，更优选为392℃；焙烧时间优选为30～60min，进一步优选为35～53min，更优选为
45min。

[0045] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0046] 实施例1

[0047] 本实施例提供一种含砷细菌浸出液的处理方法，如图1所示，包括以下步骤：

[0048] (1)取某生物氧化冶炼厂的含砷细菌浸出液，其中，铁砷比为4.75(砷浓度为6280mg/L、铁浓度为22.3g/L)，硫酸根含量为131.4g/L，pH值为1.5；

[0049] 一段脱砷：向200mL含砷细菌浸出液中加入30g/L的复合沉砷剂浆料(复合沉砷剂中细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰的质量比为0.8：0.8：1.8：8：8)，于400rpm搅拌60min后过滤，得到沉砷渣和滤液1；其中，沉砷渣的TCLP溶出实验结果均未检测出砷离子含量，滤液1中的砷含量为0.041mg/L，未检测出铁离子含量，硫酸根含量为90mg/L；

[0050] (2)二段中和：使用质量分数10％的氧化钙乳液调节滤液1的pH至7，于200rpm搅拌30min后过滤，得到滤液2和特级石膏(图1中的产品1，纯度为95％)；

[0051] (3)回收有效成分：测定滤液2的镁离子浓度为1.48g/L，使用质量分数18％的氨水调节滤液2的pH至8.5，于200rpm搅拌90min后过滤，得到滤液3和滤渣(图1中的滤渣3，氢氧化镁)，将滤渣在380℃焙烧60min后得到氧化镁(图1中的产品2)，回收作为复合沉砷剂中的成分重复利用；滤液3中含有大量铵根离子，将滤液3回收作为细菌培养基的氮源。

[0052] 将上述步骤(2)制得的特级石膏进行XRD表征，结果如图2所示。由图2可知，二段中和得到的特级石膏产品中含有石膏与少量的氢氧化钙，两者衍射峰强度差异较大，说明氢氧化钙的含量远少于石膏，其中石膏的衍射数据与PDF卡片04‑008‑9805对照，峰形窄而尖锐，结晶较好。

[0053] 实施例2

[0054] 本实施例提供一种含砷细菌浸出液的处理方法，包括以下步骤：

[0055] (1)取某生物氧化冶炼厂的含砷细菌浸出液，其中，铁砷比为21.24(砷浓度为2030mg/L、铁浓度为32.2g/L)，硫酸根含量为111.4g/L，pH值为1.0；

[0056] 一段脱砷：向200mL含砷细菌浸出液中加入32g/L的复合沉砷剂浆料(复合沉砷剂中细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰的质量比为1：1：2：8.5：7.5)，于500rpm搅拌45min后过滤，得到沉砷渣和滤液1；其中，沉砷渣的TCLP溶出实验结果均未检测出砷离子含量，滤液1中的砷含量为0.021mg/L，未检测出铁离子含量，硫酸根含量为70mg/L；

[0057] (2)二段中和：使用质量分数12％的氧化钙乳液调节滤液1的pH至7.5，于200rpm搅拌30min后过滤，得到滤液2和特级石膏(纯度为95.3％)；

[0058] (3)回收有效成分：测定滤液2的镁离子浓度为1.54g/L，使用质量分数19％的氨水调节滤液2的pH至10，于200rpm搅拌90min后过滤，得到滤液3和滤渣(氢氧化镁)，将滤渣在390℃焙烧45min后得到氧化镁，回收作为复合沉砷剂中的成分重复利用；滤液3中含有大量铵根离子，将滤液3回收作为细菌培养基的氮源。

[0059] 实施例3

[0060] 本实施例提供一种含砷细菌浸出液的处理方法，包括以下步骤：

[0061] (1)取某生物氧化冶炼厂的含砷细菌浸出液，其中，铁砷比为3.99(砷浓度为8210mg/L、铁浓度为24.5g/L)，硫酸根含量为121.4g/L，pH值为0.8；

[0062] 一段脱砷：向200mL含砷细菌浸出液中加入35g/L的复合沉砷剂浆料(复合沉砷剂中细菌、臭葱石、生石膏、苦土粉、生石灰的质量比为1.2：1.2：2.2：9：7.8)，于600rpm搅拌55min后过滤，得到沉砷渣和滤液1；其中，沉砷渣的TCLP溶出实验结果均未检测出砷离子含量，滤液1中的砷含量为0.032mg/L，未检测出铁离子含量，硫酸根含量为80mg/L；

[0063] (2)二段中和：使用质量分数15％的氧化钙乳液调节滤液1的pH至8，于200rpm搅拌30min后过滤，得到滤液2和特级石膏(纯度为95.7％)；

[0064] (3)回收有效成分：测定滤液2的镁离子浓度为1.76g/L，使用质量分数20％的氨水调节滤液2的pH至12，于200rpm搅拌90min后过滤，得到滤液3和滤渣(氢氧化镁)，将滤渣在400℃焙烧30min后得到氧化镁，回收作为复合沉砷剂中的成分重复利用；滤液3中含有大量铵根离子，将滤液3回收作为细菌培养基的氮源。

[0065] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。