貴金屬冶煉的三廢治理

陳云峰，宋宏儒，趙 燕，曹杰義，張鳳嬌

（金川集團(tuán)股份有限公司，甘肅 金昌 737100）

1 廢水治理

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)水平的快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為當(dāng)前人們重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一，貴金屬冶煉中廢水治理也在行業(yè)領(lǐng)域中被高度重視。以往傳統(tǒng)的處理方式并不能將貴金屬冶煉廢水當(dāng)中的物質(zhì)進(jìn)行有效降解處理，且在方式方法上也存在著不合理性，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成一定的污染，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)不良影響。下面我們就來(lái)了解以下處理廢水的新工藝。

（1）經(jīng)初步處理之后的廢水情況。貴金屬主要以離子形式存在于冶煉廢水當(dāng)中，采用鐵粉置換法，可以將冶煉廢水當(dāng)中的貴金屬置換出來(lái)，如圖1所示，將金、銀等貴金屬分離處理，經(jīng)過(guò)鐵粉置換初步處理后的冶煉廢水的組成如下：其中煉金材料金含量在8mg/L，銀含量是10mg/L，銅含量是5244mg/L，鋅含量是1035μg/L，砷含量為55.24μg/L，鉛含量為16.2μg/L。由上述數(shù)據(jù)可以看出，采用鐵粉置換法對(duì)貴金屬冶煉廢水進(jìn)行處理后，其中的銅含量最高，這對(duì)廢水的后續(xù)處理有較大影響，并且當(dāng)中含有多種貴金屬成分，仍具有較大的回收價(jià)值，有待進(jìn)一步處理。

圖1 貴金屬顯微鏡下離子形態(tài)

（2）硫酸亞鐵還原+鐵粉置換法聯(lián)合處理工藝。

這種聯(lián)合處理工藝和傳統(tǒng)的處理工藝相比，前者具有處理效率高、處理量大、處理成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、貴金屬回收率高等諸多優(yōu)勢(shì)。從其工藝流程中能夠看出，硫酸亞鐵還原+鐵粉置換聯(lián)合處理工藝的主要工作機(jī)理為：硫酸亞鐵與貴金屬冶煉廢水當(dāng)中的金、銀、鈀等會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，具體的化學(xué)還原反應(yīng)方程式如下：

HAuCl4+3FeSO4=Au+3Fe2(SO4)3+HCl+FeCl3

Ag++Fe2+=Ag+Fe3+

4HCl+PdCl2+2FeSO4=Pd+2FeCl3+2H2SO4

通過(guò)化學(xué)方程式我們可以看出，利用硫酸亞鐵能夠讓冶煉廢水當(dāng)中的氯金酸形成還原反應(yīng)，并與廢水當(dāng)中金、銀等多種貴金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉淀出金屬單子，經(jīng)固體金屬?gòu)膹U水中分離出來(lái)，如圖2所示。

圖2 硫酸亞鐵還原+鐵粉置換聯(lián)合處理

運(yùn)用硫酸亞鐵還原+鐵粉置換聯(lián)合處理后的冶煉廢水組成如下：金含量為0.1mg/L，鋅含量為368.2μg/L，銅含量為1658.5μg/L，鉛含量為8.63μg/L，銀含量為0mg/L。與單獨(dú)的鐵粉置換法處理后冶煉廢水組成數(shù)據(jù)相比，可以看出，運(yùn)用硫酸亞鐵還原+鐵粉置換聯(lián)合處理后，冶煉廢水當(dāng)中貴金屬含量顯著降低，其中金元素的回收率高達(dá)99.98%以上，通過(guò)聯(lián)合處理工藝，不僅可以有效提升貴金屬的回收率，同時(shí)還能有效降低廢水中銅、鉛等金屬元素的含量，從而極大的降低了冶煉廢水排放后對(duì)周邊土壤以及水資源環(huán)境造成的污染。

2 現(xiàn)存問(wèn)題

（1）原料預(yù)處理產(chǎn)生NO氣體：由于用于在熔爐中吸收液體和處理氮氧化物的原始設(shè)備噴淋塔存在噴嘴堵塞，泵泄漏，嚴(yán)重的噴淋塔腐蝕，運(yùn)行速度低和正常使用等問(wèn)題，因此使用噴液不能完全吸收NO。結(jié)果，當(dāng)HNO3用于銀的酸浸時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)并且對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響。

（2）原料粗煉產(chǎn)生的煙塵：由于長(zhǎng)期的故障，無(wú)法正常使用已安裝的除塵設(shè)備，并且煙霧和灰塵也無(wú)法得到妥善處理，這不僅會(huì)破壞環(huán)境，還會(huì)造成少量金屬損失。

（3）冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢水：冶煉過(guò)程中含有少量的貴金屬，例如金，銀和貴金屬，例如銅和鉛，并且沒(méi)有集成的回收系統(tǒng)。在對(duì)環(huán)境的要求日益嚴(yán)格的情況下，無(wú)論產(chǎn)品單位如何，都無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。廢水排放或危害，要符合環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，因此才不會(huì)造成貴金屬損失。

3 廢渣治理

為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)貴金屬資源持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，必須要對(duì)有色金屬冶煉廢渣當(dāng)中的貴金屬實(shí)施合理回收，對(duì)冶煉廢渣中的有效資源進(jìn)行再次利用，從而促使我國(guó)的貴金屬資源開采形成綠色循環(huán)模式。有價(jià)金屬包括貴金屬和其他金屬，是由有色冶煉金屬的廢渣當(dāng)中提取出來(lái)的，也是有色冶煉金屬其中的組成部分，冶煉企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步提高對(duì)有價(jià)金屬的關(guān)注度，促使冶煉貴金屬?gòu)U渣的處理效率得到有效提升，避免由于人為原因所造成的資源浪費(fèi)。在對(duì)貴金屬冶煉廢渣進(jìn)行處理時(shí)，金屬制取工業(yè)屬于一種較為有效的方法，主要用于對(duì)金屬物質(zhì)的提煉，具體方法如下：

3.1 電解法

提取有價(jià)金屬的核心方法即是電解法。該項(xiàng)工藝的技術(shù)原理就是為冶煉廢渣當(dāng)中殘存的金屬加以提煉，同時(shí)電解法還能夠和回收技術(shù)同時(shí)進(jìn)行，這種方法不僅能夠節(jié)省冶煉所消耗的時(shí)間，并且還能較好的提高回收有價(jià)金屬的數(shù)量。濕法冶煉到了最后環(huán)節(jié)時(shí)可適當(dāng)采取電解法來(lái)操作，利用電解法能夠加速有價(jià)金屬的溶解。另外，電解法所用到的電流比較穩(wěn)定，耗能較少，可以提高回收效率。利用電解液鹽酸來(lái)提取有價(jià)金屬造成的損失較小，因此常被用于金屬回收。與此同時(shí)，采用電解法提煉出來(lái)的有價(jià)金屬比較純凈，使用率也比較高，應(yīng)從被廣泛應(yīng)用與有價(jià)金屬的回收處理中。

3.2 聯(lián)用技術(shù)

在有色冶金的廢渣當(dāng)中，金屬種類繁多且類型復(fù)雜，各種各樣的有機(jī)金屬以不同的形式存在于廢渣當(dāng)中。同時(shí)在有價(jià)金屬回收過(guò)程中有各種形式的物理、化學(xué)表現(xiàn)。如果對(duì)有價(jià)金屬的回收只是采用一種技術(shù)方法，就不能將各種類型的有機(jī)金屬全部高效回收，因此會(huì)導(dǎo)致一定程度的浪費(fèi)。合理利用聯(lián)合技術(shù)能夠較好的解決這類問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種有價(jià)金屬的共同回收，并在很大程度上降低了對(duì)能源的消耗，提高了回收的效率，在一定程度上減輕了我國(guó)金屬資源的開采壓力。

4 廢氣處理

4.1 治理原理

在進(jìn)行貴金屬冶煉時(shí)，采用氮氧化物設(shè)備進(jìn)行元堿液吸收處理，由于該設(shè)備的噴淋頭常會(huì)出現(xiàn)泵漏、噴頭堵塞等多種問(wèn)題，導(dǎo)致無(wú)法將金屬冶煉中所產(chǎn)生的NO全部吸收，即使采用堿液噴淋也還是會(huì)產(chǎn)生氮氧化物，無(wú)法達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，金屬冶煉單位可以采用木炭還原系統(tǒng)對(duì)氮氧化物進(jìn)行處理，其治理原理為：

2NO+C=CO2+N2

2NO2+2C=2CO2+N2

通過(guò)該系統(tǒng)，廢氣當(dāng)中的NO、NO2被木炭還原成不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的N2和CO2，廢氣排放可達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 廢氣量(NO)

化銀反應(yīng)方程式：3Ag+4HNO3=3AgNO3+NO↑+2H2O，計(jì)算溶解138kg銀放出NO量為：9.54m3，即12.77kg；

化銅反應(yīng)方程式：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2十2NO↑十4H2O，計(jì)算溶解2.3kg銅放出NO量為:0.54m3,即0.72kg；

化鋅反應(yīng)方程式：3Zn+8HNO3=3Zn(NO3)2十2NO↑十4H2O，計(jì)算溶解2.3kg鋅放出NO量為：0.52m3,即0.70kg；

化鐵反應(yīng)方程式：Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，計(jì)算溶解18.4kg鐵放出NO量為；7.36m3，即9.86kg；共計(jì)產(chǎn)生NO量為：17.96m3,即24.05kg，每天運(yùn)行時(shí)間8h，平均每小時(shí)排放量為：2.24m3，即3kg。

利用木炭還原系統(tǒng)讓廢氣快速的發(fā)生還原反應(yīng)，廢氣處理率可達(dá)到99.5%以上，從而達(dá)到國(guó)家相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

得益于金銀冶煉過(guò)程中“三廢”的處理以及設(shè)備，場(chǎng)所和工藝的改進(jìn)，該公司的冶煉車間已成為冶煉貴金屬的環(huán)保場(chǎng)所。不僅排放到環(huán)境中，而且各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，還減少了環(huán)境污染。