盐酸、硫酸中和选矿碱性废水的比较试验

郭胜祥，黄家新，刘 柳

(江西铜业集团公司城门山铜矿，江西九江 332100)

1 引言

城门山碱性废水主要来源于选矿磨矿及浮选工序，由于城门山铜矿矿石性质复杂，矿石含泥高，呈酸性，导致石灰添加量较大，选矿废水pH值非常高，日常监测选矿废水pH值在11.5～12.5之间，随着新扩建的5000t/d处理新系统投入试生产，碱性废水水量大幅增加，而采矿过程中产生的酸性废水却没有同步增加，未经处理，外排废水无法稳定达标。因此城门山铜矿二期工程设计了污水处理厂，设计的污水处理厂打算采用硫酸中和法来中和多余的碱性废水。但实际情况是江西铜业股份有限公司德兴铜矿采用石灰中和含硫酸根的酸性废水时易产生结钙堵塞管道等问题［1-3］，而城门山铜矿污水处理工艺设计之初并未设计沉淀池来解决沉淀和结钙等带来的问题。因此城门山铜矿需要对已经完工的污水处理工艺进行完善，比较可行的有2种方案:一种是沿用原有的添加硫酸中和工艺，但要新增沉淀池以解决硫酸中和带来的沉淀和结钙问题;另一种方案是维持现有的设备构筑物，改用盐酸作为中和用酸。在方案选定前，分别用盐酸、硫酸中和现有的尾矿碱性废水进行试验。

2 试验目的

目前碱性废水的中和处理方法主要采用的中和剂有硫酸、盐酸以及锅炉烟道气(CO2、SO2)等，还应尽可能使用一些工业废酸(工业硫酸)，由于城门山铜矿没有可用的废烟道气和工业废酸，只能外购硫酸或盐酸，在工艺改造前，用盐酸和硫酸进行实验室小型比较试验。试验的目的主要是:

(1)盐酸和硫酸中和是否会产生新的污染物，是否会与水中的悬浮物发生反应;

(2)将同一碱性废水滴定到相同的终点pH值时，2种酸的实际消耗量，与理论计算耗酸量做比较;

(3)总体评价盐酸、硫酸中和处理选矿碱性废水的优缺点，为城门山铜矿工艺改造提供依据。

3 试验过程

取尾矿库上层清水20L备用，用上海雷磁pH-3c精密pH计测定水样的pH为11.89;从混匀的水样中分取4份水样(均为3000mL)，样品编号分别为1、2、3、4;样品 1、2 过滤，滤去悬浮物后加酸中和，设定滴定终点分别为pH=9.0、8.4、7.4和7.0，盐酸(AR，36%)和硫酸(AR，98%)稀释20倍后的分别滴入，记录不同终点时耗酸量;另外样品3、4不过滤分别直接滴入盐酸和硫酸，记录不同滴定终点时盐酸与硫酸消耗量。将滴定到达终点(pH=7.00)后的溶液再进行过滤，判断滴定过程中是否有沉淀产生;根据实验结果与理论盐酸消耗量作比对(表1)，比较2种酸的理论耗酸量和实际耗酸量(表2)。

表1 试验结果对比表

表2 理论耗酸量与实际耗酸量对比分析(以上面水样不过滤试验耗酸量为例)

4 试验结果分析

通过分析表1和表2数据，可以得出:

(1)样品编号为1、2滴定前过滤的悬浮物重量分别为0.1028g和0.1043g，可以计算出尾矿库上清水中的悬浮物含量约为34.3～34.8mg/L。

(2)表1中样品1、3均用盐酸滴定中和，不同之处在于前处理过滤与不过滤，从滴定终点消耗盐酸量看，盐酸耗用基本相同;表1中样品2、4均用硫酸中和滴定，从滴定终点消耗硫酸量看，硫酸耗用量不过滤滴定明显要高于过滤后滴定，以上现象说明悬浮物部分能与硫酸反应，与盐酸反应不明显。

(3)硫酸中和碱性废水产生明显的白色结晶颗粒，应为硫酸钙。表2计算数据发现硫酸中和实际耗酸量远低于理论耗酸量，硫酸实际耗酸量比理论耗酸量偏低很多，主要原因在于生成硫酸钙后，同离子效应和酸效应的作用，生成的硫酸钙微晶体沉淀将氢氧化钙包裹起来阻止了硫酸与氢氧化钙进一步反应。

5 试验结论

盐酸和硫酸中和的优缺点可用表3来说明:

表3 盐酸、硫酸作中和剂优缺点对比分析表

按每天外排水5000t、pH中和到7计算实际耗酸量，工业盐酸、硫酸价格分别按580元/t、1800元/t计算成本。

通过试验及各方面综合比较，城门山铜矿最终在现有处理设施上选择了用盐酸来中和处理碱性废水，并设置了废水在线监测装置，对外排废水中的pH、COD、Cu等在线监测，完全达到了排放标准(见表4)。

表4 污水处理设施运行前后排江口监测结果范围 单位:mg/L，pH无量纲

近些年来，用二氧化碳、管道烟气以及膜分离技术等碱性废水处理方法有些应用［4-6］，也取得了一定的实效。城门山铜矿通过“以新带老”解决了历史遗留的环保问题，未来需要更先进的技术应用和投入来取得更好的环保实效。

［1］罗良德.利用HDS技术处理铜矿山废水的试验研究［J］.铜业工程，2004(2):17-19.

［2］李小生.德兴铜矿废水处理系统的HDS改造［J］.金属矿山，2010(2):179-181.

［3］陈林.德兴铜矿生产废水的综合治理［J］.矿业快报，2006，444(6):450-451.

［4］刘建明，吴叔兵.碱性废水处理及回收利用进展［J］.中国资源综合利用，2008(9):36-39.

［5］应宝华.利用二氧化碳降低碱性废水pH值工艺实践［J］.现代冶金，2011，39(6):28-31.

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