冶金三废处理

第七章环境保护与“三废”治理

7.1 引言

在有色冶金工厂设计中，环境污染和环境治理占很重要的地位。有色冶金污染在环境污染中占相当大的比例，工业生产的工业废气、废水和废渣越来越多一处理不当就会污染环境。因此三废的治理和利用，是时时刻刻必须关注的话题，对整个人类的生存和发展有着巨大的作用

7.2 钨冶炼过程中三废来源

钨冶炼过程中的三废是指废气、废水和废渣。

废气主要来源于萃取过程中的氨气、球磨初期产生的粉尘和少量氯气、干燥过程中产生的煤气，对环境造成了空气污染。而其中的煤气和氨气，都可以回收利用变废为宝，减少环境污染。

废水主要来源于离子吸附交换后排出的大量交后液、树脂的洗涤过程中产生的废水和结晶母液的处理过程中产生的废水，各生产工序的炮、冒、滴、漏以及车间的洗涤用水等也是废水的来源之一。

废渣主要来源于矿物分解中的渣物，包括主要的矿物原渣中的不溶物，还有加入了沉淀剂之后，很多杂质进入了渣中，从而形成了废渣，其中富集了很多有用的金属，因此需要进行进一步的回收和利用。

7.3 处理钨冶金三废的重要性

钨冶炼过程的废气主要含硫、氮和碳的氧化物。氮和硫的氧化物是酸雨形成的主要原因，碳的氧化物会引起温室效应，从环境保护方面考虑，这些废气必须进行处理。APT 结晶过程产生的氨若不进行回收将使车间的操作环境变坏，同时也将浪费大量的化工原料，使生产成本增高。

钨冶炼过程中产生的废水含有大量的碱和盐，直接排放时这些碱和盐将严重改变河流的水质，废水中的碱将使河流水的PH值升高，将使水中各种生物无法生存，废水中的盐和碱也将使水流中的各种水生植物无法正常生长，引起水的自净能力下降，这将严重影响人类的生存环境，因此钨冶炼过程的废水必须进行处理后才能排放。

钨渣中含有大量的有价金属，同时还含有各种放射性元素。直接堆放将占用

大量的土地，其中的放射性元素也会对周围的土地和环境带来很大危害。

7.4 三废的处理方法

7.4.1 废水处理

（a）废水危害

生产过程中的废水主要为离子交换过程中产生的含砷、氨、氮废水。

砷是以砷酸根(AsO43-) 或亚砷酸根(AsO33-) 的状态存在，具有很大的毒性，它们能与人体细胞酶系统中的巯基(SH -) 结合，致使酶功能发生障碍，影响细胞的正常代谢，从而出现一系列的神经、心血管、肝、肾等方面的疾病。

氨氮(NH3—N) 是植物和微生物的主要营养物质，水体中氨氮含量的增加会造成水体的富营养化，使水体发黑变臭引起水质的恶化。

根据冶金行业的现状，污水排放必须达到GB8978-1996《污水综合排放标准》二级标准，其主要成分见表7.1。

表7.1 污水排放标准（二级标准）/mg·L-1

项目PH COD 氨氮Cu Zn Pb Cd As Cr6+含量（不大于）6～9 150 25 1.0 5.0 1.0 0.1 0.5 0.5 （b）废水处理原理

根据姚丽华等人的资料[29]，采用用石灰—亚铁盐除砷、湿式催化氧化吹脱除氮联合处理工艺来进行污水的处理，其原理如下：

（1）除砷

在钨冶炼离子交换后产生的废水中，砷是以砷酸根(AsO43 -) 或亚砷酸根(AsO33 - ) 的状态存在。为了使砷的除去率达到最佳，先将As3 +氧化成As5 +后加入石灰，生成难溶于水的钙盐沉淀。其反应如下：

3Ca2 + + AsO43 -→Ca3 (AsO4) 2↓

然后，再加入铁盐(如硫酸亚铁、氯化铁等) ，铁盐水解生成氢氧化铁，与AsO43-作用，生成难溶的砷酸铁沉淀，主要反应如下：

Fe2 + + 2OH- = Fe (OH) 2

4Fe (OH) 2 + O2 + 2H2O = 4Fe (OH) 3

Fe (OH) 3 + AsO43 -→FeAsO4↓+ 3OH-

另外，通过铁的氢氧化物对污染物的吸附、卷带、网捕以及共沉淀等作用，

达到深度除砷以及除其他污染物的目的。

（2）脱氮

氨在水中的溶解度主要取决于液体的温度和氨在液面上的分压。废水中的氨氮，大多以铵离子(NH4 + ) 和游离氨(NH3) 形式存在，并在水中通过下式保持平衡关系：

NH4+=NH3 + H+

当pH值升高时，平衡向右移动，废水中游离氨的比率增大。氨氮吹脱处理原理是利用废水中所含氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮等挥发性物质不断由液相转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的。

影响氨氮吹脱的因素有pH值、温度、水力负荷和气液比等。在加入催化剂，控制pH值为11，水力负荷3-4 m3 / (m2·h)，气液比4000～4500m3/m3的条件下，可取得较理想的脱氨氮效果。

（c）废水处理工艺流程

根据废水实际情况，废水处理工艺流程见图7-1。

废水首先进入厌氧池进行缺氧预处理，然后用泵从塔顶部泵入吹脱塔，与从塔底送入的空气接触，在催化剂作用下经二级脱氮后进入高效沉淀池，加入石灰、亚铁盐等药剂除去砷等污染物，最后进入尾砂坝与其他废水混合、瀑气和澄清。（d）治理效果

根据姚丽华在文献[29]中的资料，用该工艺处理含砷含氨氮废水，其pH、COD、As、NH3—N指标均符合GB8978-1996 《污水综合排放标准》二级标准的要求；其中As 和NH3—N 的处理效率分别达到99.5 %和93.2 %，效果显著。

7.4.2废渣处理

（a）废渣处理和利用

在生产过程中有大量的渣产生，渣的量约为投入矿量的40%。渣的不合理堆放会给地下水造成严重的污染，同时，钨渣中含有很多可回收利用的金属，如钨、钽、铌等。所以在处理废渣的时候，要在保证环保的前提下，尽量地回收利用其中富含的有价金属，使矿物得以充分的利用。对于富钼渣，在充分回收其中的钼的同时，还可以使沉淀剂得到回收，达到资源的充分利用。