用于从酸性工艺水中沉淀砷和重金属的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于从含有砷和重金属的酸性工艺水、特别是硫酸工艺水(12)中沉淀砷和重金属的方法，所述方法包括具有沉淀阶段(D)的沉淀工艺期(II)，在沉淀阶段中使得砷和至少一种主要重金属一起沉淀出，其中通过向工艺水(12)中添加硫化物‑沉淀试剂(20)，使得砷以硫化砷沉淀且至少一种主要重金属以金属硫化物沉淀。所述沉淀工艺期(II)包括在沉淀阶段(D)之前实施的调节阶段(C)，并且在此过程中向酸性工艺水(12)中添加调节剂(16)，所述调节剂影响至少沉淀出的硫化砷的性质，尤其是过滤特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从酸性工艺水中沉淀砷和重金属的方法
本专利技术涉及用于从含有砷和重金属的酸性工艺水、特别是硫酸工艺水中沉淀砷和重金属的方法，该方法包括具有沉淀阶段的沉淀工艺期，在沉淀阶段中使得砷和至少一种主要重金属一起沉淀出，其中通过向工艺水中添加硫化物-沉淀试剂使得砷以硫化砷沉淀，且所述至少一种主要重金属以金属硫化物沉淀。
技术介绍
既含砷又含重金属的酸性工艺水以硫酸废水沉积，例如在铜冶炼或半导体器件制造过程中。但在很多其他工业过程中也可能产生被砷和重金属污染的酸性工艺水。这种工艺水也被称为酸性洗涤水。在本文中，主要重金属仅旨在意指视作与砷一起沉淀的重金属。工艺水还可能包含其他不同于主要重金属的重金属，其中主要重金属相比于其他重金属通常以最高浓度存在于工艺水中。在下文中用上述工艺水的实施例说明本专利技术，如在铜冶炼的后续工艺中产生的工艺水。在铜冶炼的过程中生成含硫的烟道气。它们经过已知的烟道气处理，其中将存在的硫转化成硫酸。所包含的杂质最后被收集到酸性工艺水中，在铜冶炼过程中被称为洗涤溶液和/或洗涤酸。这种工艺水和/或这种洗涤酸可能包含浓度在1％和35％之间的酸。所述工艺水相应地具有低的且任选为负的pH值。除了铜之外，这种工艺水还包含其他(重)金属，如锌、镉、钼、铅、硒和汞，以及其他杂质，特别是砷。砷是环境毒素，因此目标总是处理如这类工艺水的沉积的残余物或废料，并使其尽可能不含砷及其化合物。为此公知的例如将砷以硫化物从洗涤酸中沉淀。由DE3418241A1例如已知用于从废硫酸去除砷的方法，其中在硫化氢气氛中使用硫化钠Na2S和硫氢化钠NaHS的水溶液作为硫化剂，调节硫化钠的量在化学计量上大于废酸的砷含量。在这类沉淀反应中，存在于工艺水中的铜和其他重金属也以硫化物沉淀。在沉淀反应之后，将析出的硫化物，即硫化砷和硫化铜以及其他存在的重金属的硫化物从所得的过滤混合物中过滤出来，随后处置滤饼。在已知的沉淀方法中硫化砷以絮状物的形式沉淀，其独特之处在于低密度、小的絮状物尺寸，而相对较大的整体体积。这些絮状物显示出非常低的沉降趋势并且在机械上不稳定。因此，在过滤过程中硫化砷絮状物也很容易被压碎，并形成一种油膜(Schmierfilm)或污泥，例如被设计为滤布的过滤器由于所述油膜或污泥而在短时间后堵塞，因此不再能够进行进一步和/或更有效的过滤过程。因此，该过滤器必须在已吸附少量硫化物并相应地较短的使用寿命后更换，这使得过滤过程费力、费时且成本高昂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种前面所述类型的方法，该方法形成非常稳定和重量大的絮状物，从而可以实现具有良好的过滤特性的有效沉降。所述目的在前面所述类型的方法中实现，即，沉淀工艺期包括在沉淀阶段之前实施的调节阶段，并且所述调节阶段中向酸性工艺水中添加调节剂，其影响至少沉淀的硫化砷的性质，尤其是过滤特性。根据本专利技术，通过首先向酸性工艺水中添加调节剂以随后才开始砷和主要重金属的硫化物沉淀，由此可以在沉淀之前就已经对沉淀的硫化砷的性质产生有利的影响。因此，根据本专利技术还可以在沉淀反应的准备阶段就已经对沉淀化学产生积极影响，使得所获得的沉淀产物相对于没有提前添加调节剂的沉淀产物具有显著改善的沉降特性和过滤特性。所述调节剂优选是过氧化氢H2O2或臭氧O3。与普遍的理解相反，根据本专利技术得出，预先添加过氧化氢H2O2或臭氧O3不仅可以导致存在的As(III)氧化成为As(V)，而且还导致沉淀反应过程中沉淀产物、主要是硫化砷的生成，该沉淀产物在沉降性能和过滤特性方面具有有利的性质。在根据本专利技术的方法之后沉淀出的硫化砷和/或所获得的沉淀产物构成了重量大、稳定的污泥，其具有良好的沉降特性和过滤特性，并且形成致密但不堵塞的滤饼。在基于工艺水的砷含量添加化学计量不足的调节剂时，已经对所述沉淀产物的过滤特性产生积极影响。但是，当基于工艺水的砷含量按化学计量添加，或者甚至以化学计量过量地添加调节剂时，达到特别好的结果。在此过程中，基于工艺水的砷含量优选地以0.5∶1的比例，优选地以1∶1的比例或优选地以1.5∶1的比例添加调节剂。在实践中使用过氧化氢H2O2作为调节剂时，H2O2添加得越多，则可以获得更容易过滤的沉淀产物。为了确定调节剂的必需量，在调节阶段之前在分析阶段中进行至少针对砷含量的工艺水分析是有利的。以这种方式可以实施与实际砷含量相匹配的沉淀。附图说明以下依据附图进一步说明根据本专利技术的方法的示例性实施例。其中：图1示出方法示意图；图2示出在实验室规模实施的方法的结果照片。附图中以2和4标记两个泵，输送管道在方法示意图中通过箭头说明，箭头方向示出相应的输送方向。取消了输送管道的相应标记。具体实施方式在标记为I的预处理工艺期中进行预处理，在此过程中首先制备在开头提到的烟道气处理中获得的洗涤酸6以分离砷和铜。例如，在使用沉淀助剂的条件下，如已知的情况，特别地沉淀和分离由洗涤酸6携带的灰尘颗粒和未溶解的三氧化二砷颗粒。为此，将分离阶段或过滤阶段A的洗涤酸6通过进料管道导入过滤单元8。分离出的固体被转移到收集容器10中，并从收集容器10送去处置。所获得的滤液则形成工艺水12，其不应含砷和重金属，特别是不含铜。在分析阶段B至少针对砷含量测定工艺水12的组成，并且在本示例性实施例中还测定铜含量和/或硫酸浓度。如此处所述，工艺水和/或洗涤酸通常具有在1％和35％之间的硫酸含量，并包含在3g/L和18g/L之间的砷。铜含量通常的数量级在0.1g/L和12g/L之间。用于预处理的工艺期I除了过滤阶段A之外还包括其他处理阶段或处理步骤，但此处不再提及。在本示例性实施例中铜被定义为主要重金属。不含灰尘的工艺水12是强酸性的并且pH＝0。现在将工艺水12导入沉淀工艺期II，其中砷和铜与任选其他存在的重金属一起沉淀。在所述沉淀工艺期II，工艺水12首先被泵入调节反应器14，在调节步骤C中在搅拌下向工艺水中添加调节剂16，调节剂16影响至少沉淀出的硫化砷的性质。在本示例性实施例中，添加过氧化氢H2O2或替代地添加臭氧O3作为调节剂16。如上所述，基于工艺水12的砷含量添加化学计量不足、按化学计量或化学计量过量的调节剂16。任选地可以取消工艺期I和相应的预处理。在这种情况下，工艺水12对应于洗涤酸6；随后直接引入处理反应器14中。在处理反应器14中经过相应的停留时间之后，将以12a标记的经调节的工艺水转移到沉淀阶段D的沉淀反应器18中。在沉淀反应器18中，在搅拌下向经调节的工艺水12a添加硫化物沉淀试剂20。实践中使用无机硫化物，例如硫氢化钠NaHS作为硫化物沉淀试剂20。但也可以考虑其他硫化物沉淀试剂，例如硫化二钠Na2S。如已知的，还可以使用硫化氢H2S，其本身也可以借助于产生硫化氢的细菌生成。在约40℃和50℃之间的温度下向经调节的工艺水12a添加硫化物沉淀试剂20。在沉淀反应器18中，硫化砷和硫化铜一起沉淀。虽然其他存在的重金属的硫化物也可以沉淀，但是即使在沉淀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从含有砷和重金属的酸性工艺水、特别是硫酸工艺水(12)中沉淀砷和重金属的方法，所述方法包括具有沉淀阶段(D)的沉淀工艺期(II)，在所述沉淀工艺期(II)中使得砷和至少一种主要重金属一起沉淀出，其中通过向工艺水(12)中添加硫化物-沉淀试剂(20)使得砷以硫化砷沉淀，且所述至少一种主要重金属以金属硫化物沉淀，/n其特征在于，/n所述沉淀工艺期(II)包括在沉淀阶段(D)之前实施的调节阶段(C)，并且在所述调节阶段中向所述酸性工艺水(12)中添加调节剂(16)，所述调节剂影响至少沉淀出的硫化砷的性质，尤其是过滤特性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181016 DE 102018125680.91.一种用于从含有砷和重金属的酸性工艺水、特别是硫酸工艺水(12)中沉淀砷和重金属的方法，所述方法包括具有沉淀阶段(D)的沉淀工艺期(II)，在所述沉淀工艺期(II)中使得砷和至少一种主要重金属一起沉淀出，其中通过向工艺水(12)中添加硫化物-沉淀试剂(20)使得砷以硫化砷沉淀，且所述至少一种主要重金属以金属硫化物沉淀，
其特征在于，
所述沉淀工艺期(II)包括在沉淀阶段(D)之前实施的调节阶段(C)，并且在所述调节阶段中向所述酸性工艺水(12)中添加调节剂(16)，所述调节剂影响至少沉淀出的硫化砷的性质，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·舒马赫，U·斯坦，
申请(专利权)人：艾森曼环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE