大冶有色年处理50000吨含砷污泥回收利用项目可行性研究报告(编辑修改稿)

大冶有色年处理50000吨含砷污泥回收利用项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

铜的冶炼 快速发展，冶炼能力的上升加大了对原料铜精砂的需求 ，含砷废弃物也随之大幅增加。 铜精砂中砷一般以铜的硫化物形态存在，主要是以砷黝铜矿()和硫砷铜矿 (Cu3AsS4)存在。 含砷矿物在采选过程中基本不溶于水而赋存在铜精砂中。 在熔炼过程中，铜精砂中的砷由于高温绝大部分进入冶炼烟气中，并以 As2O3 的形态存在。 而冶炼烟气通过净化、干吸、转化的工艺流程制成硫酸。 制酸工艺采用一转一吸时，烟气中 As2O3 绝大部分进入制酸尾气中，经尾气处理系统进行处理和回收，使尾气达标排放。 但现有 尾气处理工艺存在着处理费用高，且尾气排放难以达标的问题，所以冶炼烟气制酸企业大都通过技术改造尽可能采用两转两吸制酸工艺，使制酸尾气能够达标排放。 而烟气中的 As2O3 及其它杂质则进入定期抽出的污酸中，再对污酸进行处理，回收其有用金属。 分析一些企业的排出污酸中含砷量一般均达 3～10g/L，特殊情况高达 20g/L，并含其它有害杂质。 对于企业含砷污泥的来源主要分为两大块，现分别叙述如下： 一是污酸处置 工段 ： 企业在硫酸生产中排出污酸一般采用石灰乳多段中和即可达到 预 期效果，而铜冶炼企业硫酸生产中的污酸由于高大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 21 砷杂质的存 在，必须采用硫化法除砷及铜离子后，再进行中和法处理，才能使工业污水达标排放。 目前采用中和→硫化→氧化工艺。 经生产实践验证，取得了满意的效果。 污酸处理工艺见图１ 二是污水处环节： 重金属离子，特别是砷离子，给污水处理工艺的选择带来一定的难度。 按照 GB89781996 限定的砷排放浓度为，在设计选取的工艺指标中，砷离子的总去除率要达到 99%，才能使处理水达标排放。 采用简单的石灰乳中和工艺不能保证水质达标排放。 在近几年投产的大型铜冶炼企业和进行技术改造的环境治理企业，对含砷酸性污水处理均采用了石灰乳两段中和加铁盐除砷工艺，经生产实践证明，该工艺是行之有效的， 但 随之产生的含砷污泥不断增加。 含砷污水处理 工艺流程见图 2 大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 22 由上可见，污泥主要来源于废水治理与污酸治理，其中污水治理大约占八成。 通过初步推算，现在每个生产日，大约产生废渣 120吨 . 大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 23 第五章 工程规模 工程规模 企业现有 渣场一处，经初步勘查，废渣量约 万吨， 再根据现有阳极铜生产线判断，日产生含砷废渣（含水 40%）大约 120 吨，工程一期，应设计并建成一套日处理 170 吨规模的含砷污泥处置装置。 污泥分析 经过对大冶有色公司 含砷污泥的取样分析 表 52 含砷污泥 主要指标 单位 ： g/t 项 目 外观 砷含量 Ag等重金属离子 现 状 黄色至棕色块状物 6200 75 出水水质 根据工艺实际要求， 含砷污泥经过高温气提，湿法酸浸，金属回收，干燥分离，混合制砖的组合法处理后 达到如下表要 求 表 55 设计 污泥处置后指标 单位： g/t 项 目 外观 含砷 Ag 及其他重金属 处理后 与粘土制成砖块 ≤ 5 ≤ 1 大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 24 第六章 工艺方案选择 工艺方案比选原则 当前我国工业生产正处在快速发展时期，有色金属的需求极大增加，大大的刺激了有色冶金工业的快速发展， 因而生产的冶金重金属废弃物也在以惊人的速度递增，这些废弃物如不 能进行有效的处置，既污染环境又需要大面积的堆场，有时还会因为污泥库垮坝造成地质灾 害和毁田事件，给人民财产和生命安全造成巨大损失。 因此，如何有效 的处置这些重金属废弃物一直是人们关注的可持续发 展及民生问题。 人们期盼着一套方法既能有效处置这些废弃物中 的重金属污染物，同时又能使重金属资源化。 冶金工业中生产的含砷污泥主要来自于各种冶矿厂和铜矿、金矿、铁矿等冶矿工业废水，该废水经处理后所产生的污泥通常含有毒性较高的重金属成份，如：砷、锌、铜、镉及铅等。 常常造成重金属离子溶出浓度超过毒性物质溶出试验规定浓度，因此根据废弃物清理法规定将其归类为有害废弃物，污泥须进一步中间处置后方能掩埋。 由于固化方法的操作工程简单及设备成本低兼，因此国内传统上皆采用固化方式对重金属污泥进行中间处理，然而固化方法不但对污泥减量没有帮助，反而因为添加固化剂造成污泥体积增加，同时对重 金属污染物也存在稀释作用，不利于后续的富集和资源化。 污泥中的金属成份属于耗竭性资源，在自然界中无法自行再生，大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 25 随着人口数增加及物质生活的发展，金属的消耗量随之增加，造成自然界的高品位富矿几乎开发殆尽。 天然矿产资源的蕴藏量有限，因此在面临天然资源枯竭的压力下，除了利用新颖的探勘技术寻找矿源，或将过去视为贫矿而不值得开采的矿产资源，加强分选与冶炼技术，降低成本提供金属资源的途径外，应该将污泥中的金属资源回收利用使环境能够永续发展。 目前，常见的金属资源回收利用技术有多种，主要集中在以下几个方面：（ 1）置换、电解 及结晶化技术；（ 2）氨浸渍；（ 3）微生物处理技术；（ 4）高温溶融法师；（ 5）矿化技术。 其中置换电解技术通常操作程序复杂，会牵涉到多次的浸渍、过滤、逆洗及置换等步骤，而且重金属污泥组成的变化会影响技术 的 适 用性 ；而氨浸法虽然对部分金属（如铜、镍、锌）具有选择性浸出的优点，但是浸出速率较慢及氨水臭味是该技术的最大缺点，因此采用该技术对重金属污泥进行资源化时须注意氨水臭味对周围环境的影响；而以微生物技术进行高浓度重金属污泥的资源回收案例并不多见，目前大多应用在下水道污泥或低浓度废水的重金属去除方面，但该技术的反应速 率较其它湿法冶金技术慢，其处理容量仅有 吨 /天的规模；而高温溶融法处理重金属污泥虽然有回收金属资源及产生无害炉渣等好处，但是设备投资成本过高往往使人望而却步，且污泥中若含有易挥发重金属，也须对污泥防治设备进行监控，以避免二次污染的发生；而重金属污泥矿化技术目前在相关研究及商业化操作并不多见，属于刚起步阶段的资源化技术，该技术 着 眼于重金属污泥组成与含量本就与矿产相同，因此若大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 26 能使矿物特性突显即可利用已成熟的分选及冶炼技术将金属资源回收，由于该技术刚刚起步，所以实用性不强，可能在未来会有相当大的 发 展空间。 工艺方案确定原则 符合设计委托的各项规定和要求； 认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范；经处理后排放的污水水质符合国家和地方有关排放标准和规定，符合环境影响评价的要求； 积极稳妥地引进、采用先进的污水处理和污泥处理的新工艺、新技术和新材料； 采用先进可靠并符合国情的自动化控制技术，尽可能减轻工人的劳动强度，提高 污泥 处理 厂 的管理水平，促进污 尼 处理科学、经济、安全运行； 工艺流程选择遵循技术合理、经济合算、运转稳定、管理简单便原则。 工艺 特 点 ： 采用高温煅烧与两步酸浸相结合的方法，针对含砷同时 含有 其它重金属也严重超标的冶金污泥提供了一种操作简单、效果明显和环境与生态效益显著的无害化处理的方法。 采用煅烧的方式预先除砷，不仅可以先将易挥发的砷与其它重金属分离，同时还可达到高的除砷效率，另外砷还可在煅烧工程中收集便于其回收重复利用，有效防止二次污染： 大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 27 两步酸浸的方式先用稀硝酸在常温下浸取铅，再用硫酸或盐酸溶液在加温的条件下浸取其它重金属，可实现铅和其它重金属锌、铜、镉的分步浸出，减少后续分离的困难，降低处理成本。 污 泥 中主要污染物去除方 式 ： 砷 的去除 经过 机械脱水 后 ：将含砷冶金污泥进行干燥脱水处理，烘干或晾干后磨细待用： 煅烧回收砷：将机械脱水后的含砷冶金污泥在 500~800℃下煅烧2~4 小时， 采用喷雾器冷凝工艺回收煅烧中产生的含砷高温气体，回收砷， 同时 得到除砷后的焙烧渣； 重金属 的去除 富集重金属所得到的除砷后的焙烧渣在搅拌下采用两步法进行酸浸：常温浸铅：在常温下用稀硝酸溶液浸取焙烧渣中的铅， 然后用混酸溶解提取其它重金属。 废渣资源化； 经过 提取重金属后分离出来的 废 液，在经处理分离得到废渣 ，参入到粘土中制成建材。 彻底使废渣资源化。 污水处理工艺的选择 ： 金属回收过程中的废水经过处理以后全部用到下个制砖环节， 污水处理采用中和沉淀，然后分离的方法。 大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 28 第七章 废渣处置工艺设计 废渣处置 工艺流程描述 目前，常见的金属资源回收利用技术有多种，主要集中在以下几个方面：（ 1）置换、电解及结晶化技术；（ 2）氨浸渍；（ 3）微生物处理技术；（ 4）高温溶融法师；（ 5）矿化技术。 其中置换电解技术通常操作程序复杂，会牵涉到多次的浸渍、过滤、逆洗及置换等步骤，而 且重金属污泥组成的变化会影响技术 的 适 用性 ；而氨浸法虽然对部分金属（如铜、镍、锌）具有选择性浸出的优点，但是浸出速率较慢及氨水臭味是该技术的最大缺点，因此采用该技术对重金属污泥进行资源化时须注意氨水臭味对周围环境的影响；而以微生物技术进行高浓度重金属污泥的资源回收案例并不多见，目前大多应用在下水道污泥或低浓度废水的重金属去除方面，但该技术的反应速率较其它湿法冶金技术慢，其处理容量仅有 吨 /天的规模；而高温溶融法处理重金属污泥虽然有回收金属资源及产生无害炉渣等好处，但是设备投资成本过高往往使人望而却步，且污泥中若含有易挥发重金属，也须对污泥防治设备进行监控，以避免二次污染的发生；而重金属污泥矿化技术目前在相关研究及商业化操作并不多见，属于刚起步阶段的资源化技术，该技术 着 眼于重金属污泥组成与含量本就与矿产相同，因此若能使矿物特性突显即可利用已成熟的分选及冶炼技术将金属资源回收，由于该技术刚刚起步，所以实用性不强，可能在未来会有相当大大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 29 的 发 展空间。 本方案实施首先 机械脱水：将含砷有色冶金污泥进行干燥脱水处理，烘干后磨细待用，该污泥中砷含量为 ≥ 10%、锌含量为 ≥ %、铜含量为 ≥ 2%、镉含量为 %、铅含量为 %。 机械脱水后的含砷污泥在 750℃煅烧 4 h，使砷随烟气升华以除去含砷冶金污泥中的砷， 二步法酸浸焙烧渣富集重金属： 将经过煅烧的污泥通过二步酸浸，通过还原，置换的方法分离出重金属。 分离完毕的废渣，与粘土混合制成建材，彻底实现资源化利用。 本项目新建建筑面积 5832m2。 建 (构 )筑物一览表 序号 单元名称 数量 设计参数 备注 1 砷 分离车间 1 4432 m2 框架 2 重金属回收 车间 1 1400 m2 框架 大冶有色年处理 50000 吨含砷污泥回收利用 项目 可行性研究报告 30 第 八 章 配套管网工程 设计 原有生产废水排水管网系统 厂区原有污水处 理站已经已建立比较完善的污水管网系统，此次设计，需要 新建一个水处理站， 使其污水排放 满足现有生产规模、清洁生产和保护环境的需求。 设计原则及依据 为了配合废水 工程的建设，并充分发挥其环境效益，需要建设与之相匹配的废水管网系统。 本项目废水管网系统主要是 用 来 收集各工 段产生的废水 ，并 经管道输送到废水处理站进行处理 ，以达到节约资源、减少污染的目的。 管网建设的原则是： 废水管网的建设符合企业的总体规划，从全局观点出发，合理解决废水排放问题，使废水管道建设与其他工程构成有机整体，发挥最大效益。 废水管网设 计 应 符合国家和地方制订的有关法律法规，以及工程设计规范、标准等的要求。 管线布置 应 充分考虑自然地形，尽量减小管道的埋设深度。 同时考虑施工简单，便于管理维护。 4。