廢水渣脫氯生產實踐

劉 宏，符思發

（江西銅業股份有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

江西銅業股份有限公司貴溪冶煉廠新材料車間各工序產出的含銅酸性廢液經硫化預處理后，產出廢液送至硫酸車間處理，含銅廢水渣送至備料返回主系統回收銅。由于各工序含銅酸性液中含氯離子，硫化后廢水渣中夾帶一定量的氯離子。廢水渣主要成分含Cu、As、Cl、Bi。車間全年產出廢水渣濕重約10072.6t，其中含氯約1.98%，全年約100t氯進入閃速爐。氯離子能破壞金屬鈍化膜，使管路、金屬設備更容易受到腐蝕［1－2］，對下游工序的設備壽命以及生產安全會產生不利影響。為減少氯元素造成的不利影響，因此對廢水渣進行脫氯研究處理。

1 工藝流程

廢水渣典型化學成分見表1。

表1 廢水渣典型化學成分 %

廢水渣處理工藝流程圖如圖1所示。

圖1 廢水渣處理工藝流程

新材料車間開展了廢水渣脫氯工業試驗，對返回主系統的廢水渣進行了脫氯處理，利用廢水處理工序中擴散滲析產出的回收酸對廢水渣開展脫氯試驗，尋找最佳工藝參數，實現廢水渣脫氯目標。

2 廢水渣處理試驗

試驗原料為廢水渣，通過調節反應溫度、酸度、液固比及反應時間，跟蹤各因素對廢水渣中氯的脫除率的影響。氯的檢測方法利用了碘量法原理。洗滌劑中有效氯在酸性溶液中與碘化鉀起氧化作用，釋放出碘，再以硫代硫酸鈉標準溶液滴定碘，根據硫代硫酸鈉標準溶液的消耗量計算出有效氯含量。

2.1 溶液酸度對廢水渣氯的脫除率的影響

試驗通過采用98%濃硫酸來調節溶液酸度，在反應時間2.5h，液固比3.5∶1，溫度85℃的條件下，確認溶液酸度對廢水渣中氯的脫除率的影響。溶液酸度和廢水渣氯脫除率關系如圖2所示。

圖2 溶液酸度對氯脫除率的影響

由圖2可知，當溶液酸度在60g／L以下時，氯脫除率隨酸度的增大而上升，當提高溶液酸度至60 g／L以上時，對氯的脫除率的影響很小，氯的脫除率增幅不大［3］。如果繼續提高酸的濃度，會造成硫酸用量的增大，增加設備的腐蝕，不利于減少經濟損失［4］，故脫氯過程中硫酸酸度選擇60g／L。

2.2 反應溫度對廢水渣氯的脫除率的影響

在反應時間2.5h，液固比3.5∶1，酸度60g／L的條件下，確認溫度對廢水渣中氯的脫除率的影響。反應溫度和廢水渣氯的脫除率關系如圖3所示。

圖3 反應溫度對氯脫除率的影響

由圖3可知，當溶液溫度小于80℃時，隨著溫度的上升，氯的脫除率有較為明顯的增加，提高反應溫度至80℃以上時，對氯的脫除率影響不大。反應溫度越高，蒸汽消耗量越大，不利于節能降耗和降低生產成本［5］。因此，反應溫度確定為80℃。

2.3 反應時長對廢水渣中氯的脫除率的影響

在反應溫度80℃，液固比3.5∶1，酸度60g／L的條件下，確認反應時間對廢水渣中氯的脫除率的影響。反應時長和廢水渣氯脫除率關系如圖4所示。

圖4 反應時長對氯脫除率的影響

由圖4可知，當反應時間在2.5h以內，反應時間越長，廢水渣氯的脫除率越高，當反應時間大于2.5h后，增加反應時間，廢水渣氯的脫除率增加較小。從試驗圖表可知，反應時間大于2.5h，廢水渣中氯已基本脫除。因而，將反應時間確定為2.5h。

2.4 液固比對廢水渣氯的脫除率的影響

在反應溫度80℃，酸度60g／L，反應時長2.5h的條件下，確認液固比對廢水渣氯的脫除率的影響。液固比和廢水渣氯脫除率關系如圖5所示。

圖5 溶液液固比對氯脫除率的影響

由圖5可知，廢水渣脫氯反應液固比在小于4∶1時，隨著液固比的增加，廢水渣氯的脫除率增大較為明顯，廢水渣脫氯反應液固比在4∶1～6∶1之間，提高反應液固比，廢水渣氯的的脫除率增加不大。液固比過小，廢水渣投入多，因溶液粘度高而不利于攪拌和壓濾，液固比大，則造成濃硫酸的使用效率低，產出的廢水體積增加，所以采用液固比4∶1。

所以，廢水渣脫氯反應條件：控制反應酸度60 g／L，溶液液固比4∶1，溫度80℃以上攪拌2.5h。

3 生產實踐

根據試驗，控制反應酸度60g／L，溶液液固比4∶1，溫度80℃以上攪拌2.5h，開展廢水渣處理生產實踐，從2021年9月至2022年5月，共整理9個批次相關數據，廢水渣處理生產統計情況見表2。

表2 廢水渣處理生產統計表

由表2可見，經過9個批次廢水渣處理生產實踐，共處理廢水渣50t，氯含量0.99t，產出脫氯渣48 t，氯含量0.14t，廢水渣脫除率達85%。

4 結 語

1.廢水渣處理最佳工藝參數為：溶液反應酸度60g／L，反應液固比4∶1，溫度80℃，攪拌時間2.5 h，廢水渣中氯脫除率85%。

2.此工藝實現了廢水渣中氯的有效脫除［6］，脫氯后的含銅物料，氯含量由原來的1.98%降低至目前的0.3%，大大減少了進入后續工序的氯離子含量，降低了對閃速爐相關設備的腐蝕。