一种回收酸性矿山废水中有价金属的方法技术

本发明专利技术涉及酸性矿山废水中有价金属离子的回收技术领域，更具体地涉及一种回收酸性矿山废水中有价金属的方法。该方法采用分步沉淀法联合离子交换树脂工艺，以沉淀的形式回收废水中的金属铁、铝和锰，以解吸液的形式分离富集铜和锌，有效回收了酸性矿山废水中的金属资源，从而达到解决重金属污染问题和分离回收有价金属的目的，实现矿山废水处理无害化与资源化的统一，具有较好的社会效益和环境效益。具有较好的社会效益和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种回收酸性矿山废水中有价金属的方法


[0001]本专利技术涉及酸性矿山废水中有价金属离子的回收
，更具体地，涉 及一种回收酸性矿山废水中有价金属的方法。

技术介绍

[0002]矿山废水主要来源于矿井废水和露天废水。矿井废水和露天废水经过自然 环境长时间的风化，矿物中的硫化矿在微生物、空气的作用下发生氧化，在雨 水的冲刷下形成含硫酸以及硫酸盐的酸性废水。酸性矿山废水中的污染物主要 包括酸、可溶性盐类、各种重金属离子、氰化物、氟化物等。危害较为严重的 是重金属离子污染、酸污染。酸性矿山废水具有强酸性，会腐蚀破坏排水管 道、水泵及坑道设备，同时对拦污、蓄污设施造成安全隐患。大量酸度高的废 水直接排入水体，会危害鱼类、藻类等水生生物的生长繁殖，并通过食物链危 害人体；直接排入农田，会破坏土壤结构，造成土地盐碱化，使植物发黄、枯 萎甚至死亡。酸性矿山废水中含有铁、锰、镁、铝、铅、铜、铬、锌等可溶性 金属离子，尤其是其中不能被自然降解的重金属离子，一旦释放出来会通过降 水、地表和地下径流在环境中迁移，污染地表水、地下水和土壤，引发地表水 环境中藻类、鱼虾、浮游生物大量死亡，同时也会通过食物链的富集作用危害 到人类的健康。但另一方面，其中的有价金属也是工业生产所需的金属资源， 均具有较高的回收利用价值。
[0003][0004]目前，处理酸性矿山废水采用的主要方法有：化学沉淀法、混凝沉降法、 微生物法和人工湿地法等。其中，化学沉淀法具有适合水质范围广，操作简单 的优点，是处理酸性矿山废水最常用的方法。然而，酸性矿山废水中含有较高 浓度的硫酸根离子，使用石灰一步沉淀法处理酸性矿山废水会产生大量硫酸钙 沉淀，增加了药剂的使用量，也增大了金属污泥的处理量，进而增加了综合处 理成本，同时处理过程中产生大量不易脱水的硫酸钙渣容易堵塞管道和设备， 不妥善处理容易导致系统和流域的二次污染。亦即，采用一步化学沉淀法处理 酸性矿山废水时，没有考虑到其中金属的回收利用以及高浓度硫酸根的影响， 造成有价金属资源的浪费和环境污染问题。为了解决上述问题，中国专利申请 CN108503085A公开了一种回收酸性矿山废水中铁/铜的沉淀工艺，通过采用三 段化学沉淀，分别选择性的沉淀废水中的铁和铜并达到富集其他重金属离子的 效果，其最终出水可达到国家废水排放标准，但是该工艺主要回收了铜、铁两 种金属资源，对于其他有价金属没有进行有效的分离回收。中国专利申请 CN104944636A公开了一种有色金属矿山酸性废水治理方法，将氧化处理、沉 铁处理、膜处理、置换反应、混凝沉淀及中和处理技术结合在一起，有序分步 协同对有色金属矿山酸性废水进行处理，处理后的废水可返回生产工艺流程作 为再生水使用或达标排放，但是该方法仅回收了部分有价金属，造成了其他金 属资源的浪费，且其处理流程繁杂，使用试剂多。
[0005]因此，迫切需要提供一种高效回收有价金属资源，同时减少环境污染问题 的酸性矿山废水处理方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的两个技术问题，一是含有高浓度硫酸根离子的酸性矿山废 水经一步化学沉淀法处理后，产生大量硫酸钙，增大了中和药剂用量和金属污 泥处理量，同时容易堵塞管道和设备，影响稳定化运营；二是经一步化学沉淀 法处理后，废水中所有金属离子均进入污泥，很难进行资源化利用。而酸性矿 山废水中的金属含量较高，排放量较大，使得废水中的金属资源量巨大。以广 东省大宝山矿山废水为例，铜浓度约60mg/L，锌浓度约200mg/L，锰，铁，铝 的浓度分别约280mg/L，530mg/L，610mg/L，处理规模约60000m3/d。为此， 本专利技术提供一种流程简单，成本低廉的分步沉淀法联合离子交换树脂工艺的方 法，以实现削减废水处理成本，并且资源化利用废水中的有价金属，同时减少 环境污染问题的目的。
[0007]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种回收酸性矿山废水中有价金属的方法，包括以下步骤：
[0009]S1.第一步沉淀：使用碱性试剂调节酸性矿山废水的pH至3.0～3.5，得到沉 淀a和废水A；酸性矿山废水受到空气的氧化作用，大部分铁以三价铁的形式 存在于废水中，其一般在低pH下产生沉淀，其沉淀中铁的纯度受pH所影响； 经过第一步沉淀处理，废水中铁的去除率可达95％以上，溶液中剩余的铁可在 下一步沉淀得到去除；沉淀a中氧化铁的质量分数为60％～65％，沉淀a可通过 板框压滤机压滤后堆放在含铁渣储存槽中；
[0010]S2.第一次离子交换树脂处理：使用碱性试剂调节步骤S1所得废水A的 pH至4.0～5.0，用离子交换树脂选择性吸附铜，得到废水B，使用硫酸溶液对吸 附后的离子交换树脂进行解吸后，得到铜离子浓度为9g/L～15g/L含铜解吸液。 废水中铜离子的去除率接近100％，处理后的废水中铜离子的浓度低于 0.2mg/L；
[0011]S3.第二步沉淀：经过第一次离子交换树脂处理后的酸性矿山废水仍含有大 量的铝、锌和锰等金属元素，使用碱性试剂调节步骤S2所得废水B的pH至 5.5～6.5，得到沉淀b和废水C；其中，废水B中的铝以羟基硫酸铝的形式沉淀 下来，铝的去除率可达99％以上，处理后的废水C中铝的浓度低于4.1mg/L， 液体中剩余的铝可在接下来的沉淀工艺得到去除；所得到沉淀渣中氧化铝的质 量分数为53％
‑
55％，沉淀渣可通过板框压滤机压滤后堆放在含铝渣储存槽中；
[0012]S4.第二次离子交换树脂处理：将步骤S3所得废水C用离子交换树脂进行 选择性吸附锌，得到废水D，使用硫酸溶液对吸附后的离子交换树脂进行解 吸，得到锌离子浓度为10g/L～20g/L含锌解吸液；在树脂未达到饱和状态时， 废水中锌离子的去除率达到99％，处理后的废水中锌离子的浓度低于3mg/L， 残留的锌离子可在后续沉淀工艺中去除；
[0013]S5.第三步沉淀：经过两次离子交换树脂处理以及两次沉淀处理的酸性矿山 废水主要还含有金属锰，使用工业废铝碱调节步骤S4所得废水D的pH至 7.5～8.5，得到沉淀c和废水E；沉淀c中氧化铝的含量约53％
‑
55％，沉淀c可 通过板框压滤机压滤后堆放在含铝渣储存槽中；
[0014]S6.第四步沉淀：使用碱性试剂调节步骤S5所得废水E的pH至8.5～9.5， 得到沉淀d和废水F；其中，废水中的锰以羟基硫酸锰的形式沉淀下来，废水 中锰的去除率达99％以上，处理后的废水中锰的浓度低于1.0mg/L；沉淀d中 氧化锰的质量分数约49％
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51％，沉淀d可通过板框压滤机压滤后堆放在含锰渣 储存槽中；
[0015]S7.使用硫酸溶液将废水F的pH回调至6.8～7.2，出水。出水中重金属含量 满足广东省《水污染物排放限值》(DB4426
‑
2001)和《铜、钴、镍工业污染物排 放标准》(GB 25467
‑
2010)等相关标准。
[0016]其中，所述沉淀a为富铁渣；所述沉淀b、c均为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收酸性矿山废水中有价金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.第一步沉淀：使用碱性试剂调节酸性矿山废水pH至3.0～3.5，得到沉淀a和废水A；S2.第一次离子交换树脂处理：使用碱性试剂调节步骤S1所得废水A的pH至4.0～5.0，用离子交换树脂选择性吸附铜，得到废水B，使用硫酸溶液对吸附后的离子交换树脂进行解吸，得到含铜解吸液；S3.第二步沉淀：使用碱性试剂调节步骤S2所得废水B的pH至5.5～6.5，得到沉淀b和废水C；S4.第二次离子交换树脂处理：将步骤S3所得废水C用离子交换树脂进行选择性吸附锌，得到废水D，使用硫酸溶液对吸附后的离子交换树脂进行解吸，得到含锌解吸液；S5.第三步沉淀：使用工业废铝碱调节步骤S4所得废水D的pH至7.5～8.5，得到沉淀c和废水E；S6.第四步沉淀：使用碱性试剂调节步骤S5所得废水E的pH至8.5～9.5，得到沉淀d和废水F；S7.使用硫酸溶液将废水F的pH回调至6.8～7.2，出水。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S1中，使用碱性试剂调节酸性矿山废水pH至3.0～3.2。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：许昊洋，宁寻安，陈涛，廖正家，王逸，张亚平，
申请(专利权)人：广东省大宝山矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：