生物氧化提金液中有價元素回收利用研究.pdf

1、生物氧化提金工藝產(chǎn)生的大量酸性含砷廢液，具有強酸性、高砷、鐵等特點，屬于強腐蝕性、有毒工業(yè)廢水，必須通過治理，達標后才能排放。目前，黃金生產(chǎn)企業(yè)主要采用石灰-鐵鹽法處理此類廢液，使砷生成較穩(wěn)定的FeAsO4沉淀從溶液中除去。由于經(jīng)濟、技術(shù)等方面的原因，長期以來這類砷鐵渣一直采取就地掩埋的方式處理，不僅存在二次污染的潛在危險，還使得有價元素白白扔掉，浪費了資源。探索一種經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的酸性含砷生物氧化提金液綜合處理工藝，有效回收利用其

2、中的有價元素，具有重要的理論和實際意義。
　　本論文以某企業(yè)的酸性含砷生物氧化提金液為研究對象，通過兩種不同的工藝路線，對生物氧化提金廢液中的主要有價元素砷、鐵、硫進行回收、高值化利用研究，實現(xiàn)無害化、減量化和資源化的統(tǒng)一。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1、砷、鐵回收:根據(jù)不同pH值溶液中砷、鐵離子化學沉積行為的特性，以輕燒鎂為沉淀劑進行砷、鐵共沉研究，考察了pH值、攪拌速度、溫度等工藝參數(shù)對砷、鐵一次回收率的影響;共沉渣以

3、氫氧化鈉和碳酸鈉聯(lián)合浸出使砷、鐵分離，考察了pH值、液固比、反應時間、反應溫度、碳酸鈉過量系數(shù)和陳化時間等工藝條件對砷、鐵分離效果的影響。結(jié)果表明:
　　(1)砷、鐵共沉的最佳工藝條件為:pH值3.5，攪拌速度500 rpm，反應溫度25℃。此條件下砷、鐵一次回收率分別為99.56％、98.71％。
　　(2)氫氧化鈉和碳酸鈉聯(lián)合浸出的合適工藝條件為:碳酸鈉過量系數(shù)1.2，液固比6.5∶1，pH值13.5，80℃浸出2h，陳

4、化1.0 h。此條件下二次浸出，94.58％的砷進入液相，固相中砷的含量為0.17％，實現(xiàn)了砷、鐵的有效分離。
　　2、砷、鐵高值化利用:砷、鐵分離后的固相產(chǎn)物制備透明氧化鐵紅的研究中，考察了焙燒溫度和焙燒時間對鐵紅品質(zhì)的影響;確定了制備透明氧化鐵紅的合適工藝條件為900℃焙燒2h。制備出主要技術(shù)指標達到一級品國家標準的透明鐵紅。
　　在熱力學分析基礎上進行了超聲波外場作用下水合肼還原砷酸鈉濕法制備單質(zhì)砷的研究，考察了水合肼

5、的稀釋倍數(shù)、pH值、水合肼過量系數(shù)、溫度、超聲波強度等工藝參數(shù)對砷一次回收率的影響。得到制備單質(zhì)砷的最佳條件為:pH值7，反應溫度80℃，超聲功率160 W。此條件下砷一次還原率為62.9％。40％的次亞磷酸鈉進行二次還原，砷總回收率達到91.77％;
　　實驗條件下水合肼還原砷酸鈉制備單質(zhì)砷是可行的，且不能產(chǎn)生AsH3有毒氣體，是制備單質(zhì)砷的綠色冶金工藝;
　　3、選擇性浸砷過程動力學研究:利用不可逆過程熱力學原理中不同限

6、制步驟的動力學方程擬合實驗結(jié)果，得到不同溫度和攪拌速度下的動力學方程，確定了不同階段反應的限制步驟及反應的表觀活化能和指前因子分別為25.78kJ·mol-1和9.39;
　　4、超聲波外場作用下單質(zhì)砷制備過程的動力學研究，探索了反應的動力學規(guī)律，確定了相關的動力學參數(shù):
　　反應的速率表達式為-(dC/dt)=k'C1.17 AsO3-4
　　其中k與溫度的關系lnk'=-1.927-(2.531×103)/T

7、>　　反應的表觀活化能為21.05 kJ·mol-1，指前因子A=0.15
　　超聲外場作用縮短了反應的感應期，明顯提高了反應的速率。
　　5、砷、鐵、硫的選擇性回收、分別高值化利用工藝路線:廢液中加入含PO43-的化合物，選擇性沉出磷酸鐵，進一步以砷酸銅和硫酸鈣的形式回收母液中的砷和硫?？疾炝斯に嚄l件對鐵、砷、硫回收效果的影響。結(jié)果如下:
　　(1)以磷酸氫二銨為沉淀劑，選擇性沉淀鐵的最佳工藝條件為:pH值2.5，反

8、應溫度45℃，攪拌速度500 rpm。該工藝條件下鐵的回收率為99.83％，液相中砷的存留率98.64％，實現(xiàn)了鐵的回收及鐵、砷的有效分離。
　　(2)利用不可逆過程熱力學原理進行了選擇性沉淀鐵的動力學研究，得到不同溫度和不同攪拌速度下選擇性沉淀鐵的動力學方程;探討了反應速率與化學反應親和力的關系，實驗發(fā)現(xiàn)選擇性沉鐵過程中攪拌速度增大至600 rpm以上消除了擴散傳質(zhì)影響時，化學反應速率大小才主要取決于化學反應親和力的大小。