秘魯某金礦加壓浸出液除砷工藝研究

蘇立峰，劉三平，李 賀

（北京礦冶科技集團有限公司，北京 100160）

北京礦冶科技集團有限公司受秘魯某金礦企業委托，對其所產選礦尾礦進行了氧壓酸浸工藝研究。為完善工藝條件，同時滿足當地環保法規對含砷廢水的嚴格要求（廢水含As濃度不大于0.1 mg/L），集團公司針對氧壓酸浸溶液進行了深入的“中和-鐵鹽法”兩段脫砷工藝研究[1-2]。

1 原料

試驗所采用的高砷溶液為某金礦氧壓酸浸液，其多元素化學成分如表1所示。

表1 高砷溶液多元素化學分析結果

從表1可以看出，該溶液酸度大，As、Fe含量高，溶液pH＜0.5，Fe/As摩爾比達6.04。

2 試驗原理與方法

2.1 中和-鐵鹽法除砷原理

溶液中的砷以As3+和As5+形態存在，在氧壓浸出液中一般以As5+為主。在第一段中和過程中，向浸出液中加入石灰，利用Ca2+與AsO43-反應生成難溶于水的砷酸鈣，從而達到初步脫除砷的目的。但砷酸鈣的溶解度仍有130 mg/L，相當于含砷48 mg/L，故單純用石灰中和處理脫砷很難達標[3-4]。

在第二段鐵鹽脫砷過程中，加入硫酸鐵，從而生成溶解度很小的FeAsO4沉淀。同時，鐵離子的水解產物Fe（OH）3對一些較難沉降的細小砷酸鐵、砷酸鈣顆粒有良好的吸附、凝聚、網捕的作用[5]。主要化學反應如下：

2.2 試驗方法

在第一段中和脫砷過程中，溶液首先預熱至80℃，隨后逐漸加入一定量的CaO，監測溶液pH值變化情況。當溶液pH值達到試驗值后，停止加CaO。溶液繼續攪拌反應40 min后，過濾，濾液樣品送檢。

在第二段鐵鹽脫砷過程中，取用適量第一段脫砷后溶液，溶液預熱至40℃，隨后加入一定量的硫酸鐵試劑。反應1～2 h后，溶液過濾，濾液樣品送檢。

3 試驗結果與討論

3.1 一段中和脫砷結果

氧壓酸浸液加入不同量的CaO，控制不同的溶液pH值，反應40 min后過濾，濾液As、Fe含量如圖1所示。

圖1 溶液pH值對濾液As、Fe含量的影響

由圖1可知，濾液的As、Fe含量隨溶液pH值升高而降低。當溶液pH值為12時，濾液As含量最低為0.44 mg/L，濾液Fe含量為0.02 g/L。

3.2 二段鐵鹽脫砷結果

取用適量的一段脫砷溶液，加入Fe（2SO4）3試劑，考察Fe/As質量比對溶液As含量的影響，試驗結果如圖2所示。

由圖2可知，隨著Fe3+的加入，濾液As含量在0.013～0.039 mg/L波動，均滿足溶液含As不大于0.1 mg/L的環保要求。

圖2 Fe/As質量比對濾液As含量的影響

總之，在一段中和脫砷過程中，pH值為12時，溶液As含量可降至0.44 mg/L，此時CaO用量約為230 kg/m3溶液。在二段鐵鹽脫砷過程中，pH值為6～9，溶液As含量降低后在0.013～0.039 mg/L，此時Fe2（SO4）3用量為0.03～0.16 kg/m3溶液。

4 結論

采用“中和-鐵鹽法”兩段脫砷工藝處理氧壓酸浸高砷溶液，工藝簡單，所投加藥劑種類少，操作方便，可在工業生產中實施。用該方法處理的氧壓酸浸高砷溶液，外排廢水As含量小于0.1 mg/L，符合當地環保標準，外排渣為毒性小的五價砷酸鹽，可堆存于渣庫內。

參考文獻

1 邱立萍，莫曉丹.砷污染處理的工業應用研究[J].工業水處理，2002，22（9）：29-31.

2 劉易斯，張亞杰.國外水處理新技術[M].上海：上?？茖W出版社，1990.

3 陳壽椿.重要無機化學反應[M].上海：上?？茖W技術出版社，1982.

4 吳兆清，陳燎原，許國強，等.石灰-鐵鹽法處理硫酸廠高砷廢水的研究與應用[J].礦冶，2003，12（1）：79-81.

5 黃自力，劉緣緣，陶青英，等.石灰沉淀法除砷的影響因素[J].環境工程學報，2012，6（3）：734-738.