某黄金冶炼厂水系中硫酸根浓度降低试验探索

李光胜

（1．山东黄金集团有限公司，山东 济南 250000；2．山东黄金矿业科技有限公司选冶实验室分公司，山东 莱州 261400）

在某黄金冶炼厂的生产过程中发现，含氰水系统中的硫酸根浓度逐渐升高。酸化液中硫酸根浓度已经高达76.89g/L，当温度降低时，产生硫酸钠结晶，堵塞管路，严重时影响正常生产。在冬季,为了保证生产的稳定运行，采用管路加热等方式防止结晶生成，每年增加生产成本100余万元。

1 硫酸根处理研究现状

目前，硫酸根脱除的方法有很多种[1,2]，主要有物理法、化学法、生物法、离子交换法、膜分离法、吸附法等。其中，物理法和化学沉淀法在工业中应用较多。生物法处理高浓度硫酸盐废水时，存在工艺启动时间较长、处理速度慢、效率低、有机物消耗量大等问题。离子交换技术主要应用于氯碱工业生产过程盐水中硫酸根的脱除，在工业循环水处理领域的研究及应用报道较少。膜分离技术处理效果较好，但其成本及能耗相对较高，主要用于低浓度硫酸根处理。吸附法虽然处理有一定效果，但其吸附剂消耗量较大，容易产生大量废渣，造成二次污染。

2 硫酸根处理试验

（1）试验样品。试验样品为该冶炼厂酸化液，样品中多元素分析结果如表1所示。

表1 试验样品多元素分析表

从表1可以看出，试验样品中硫酸根浓度为76.89g/L。

（2）试验过程。在酸化液中加入石灰调节液体pH值为12（±0.5），对反应后的悬浊液进行过滤，测定滤液（中和液）中的硫酸根含量。在中和液中分别用超高石灰铝法、氯化钙法对硫酸根进行处理。

3 试验

3.1 酸化液中和试验

在酸化液中加入石灰，调节液体pH值为12，反应时间20min，试验结果见表2。

表2 酸化液中和试验硫酸根浓度变化表

从表2可以看出，酸化液中硫酸根浓度为76.89g/L,经过石灰中和后（中和液）硫酸根浓度为47.08g/L，浓度降低29.81g/L。在中和液（1000ml）中继续加入不同质量的石灰，反应时间20min，溶液中硫酸根浓度变化见表3。

表3 中和液中不同石灰用量硫酸根浓度结果表

从表3可以看出，在中和液中加入石灰后，硫酸根浓度变化不大。

3.2 超高石灰铝法处理试验

在试验中，用稀释后的中和液（10g/L）进行试验，对反应时间、反应温度、药剂添加量等因素进行探索。

（1）反应时间影响试验。钙离子、铝离子和硫酸根按照摩尔比为5:3:1条件下，按照理论需要量加入氧化钙和偏铝酸钠,反应温度为25℃,考察反应时间对硫酸根去除效果的影响。试验结果见图1。

由图1可以看出，反应时间大于15 min时,随着时间的增加,反应后溶液中硫酸根的质量浓度无明显变化,确定反应时间为15min。

图1 反应时间对硫酸根去除效果的影响图

（2）反应温度影响试验。钙离子、铝离子和硫酸根摩尔比为5:3:1的条件下，加入理论需要量的氧化钙和偏铝酸钠,以温度为变量,反应时间为15min,试验结果见图2。

图2 反应温度对硫酸根去除效果的影响图

由图2可以看出,随着温度的变化,处理后液体中硫酸根浓度变化不大，说明温度变化对于硫酸根浓度的降低影响较小。

（3）石灰添加量对硫酸根去除效果的影响。在反应时间15min、反应温度25℃，铝离子与硫酸根离子摩尔比为3:1的条件下，钙离子与硫酸根摩尔比分别按照1、2、3、4、5,考察不同石灰用量条件对硫酸根去除效果的影响,试验结果见图3。

图3 石灰添加量对硫酸根去除效果的影响

从图3可以看出，当钙离子与硫酸根摩尔比为3时，较为适宜。

（4）偏铝酸钠添加量对去除效果的影响。在以上最优条件下，分别按照铝离子与硫酸根摩尔比为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0分别加入相应量的偏铝酸钠,考察不同用量对硫酸根去除效果的影响,试验结果见图4。

图4 偏铝酸钠添加量对硫酸根去除效果的影响图

从图4可以看出，当摩尔比为1时,溶液中剩余的硫酸根浓度最低。通过试验，钙矾石法处理稀释后液体中的硫酸根的优化条件为：反应温度为25℃，反应时间为15min，钙离子、铝离子和硫酸根摩尔比为3:1:1。

（5）硫酸根浓度对去除效果的影响。在优化条件下，考察不同初始硫酸根浓度对硫酸根去除效果的影响。试验结果见图5。

图5 不同初始浓度下硫酸根浓度及去除率变化图

从图5可以看出，当液体中硫酸根浓度大于20g/L时，去除率大幅下降。所以，钙矾石法不适宜处理硫酸根浓度高于20g/L液体。

3.3 氯化钙处理试验

（1）氯化钙用量试验。取中和液1000ml，分别加入氯化钙0、10、20、30、40、50、60g，在浸出搅拌机中搅拌时间3min。过滤后对滤液进行分析，试验结果见图6。

图6 不同药剂添加量试验结果图

从图6可以看出，在药剂添加量为10g/L～50g/L范围内，硫酸根浓度随着药剂加入量的增加而降低，当药剂用量为50g/L时，硫酸根浓度可降低至5g/L以下。

（2）反应时间试验。在1000ml中和液中加入氯化钙50g，在反应时间分别为1、3、5、7、10min条件下试验，确定最优反应时间，试验结果见图7。

图7 反应时间结果图

通过图7可以看出，在中和液中加入氯化钙后反应速度较快，5min后反应基本停止，继续延长反应时间硫酸根浓度变化很小。所以，确定试验反应时间为5min。

4 结论

①在酸化液中和试验中，处理后液体中的硫酸根浓度为47.08g/L,继续加入石灰后，浓度不再继续降低。②试验中，超高石灰铝法仅适合处理硫酸根浓度低于20g/L的液体，氯化钙法可将中和液中硫酸根浓度分别降至5g/L以下。③在生产中，用石灰处理酸化液、氯化钙处理中和液的方法可实现硫酸根的快速、低成本处理。