生物氧化提金液中有價(jià)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(qiáng)酸性、高砷、鐵等特點(diǎn)，屬于強(qiáng)腐蝕性、有毒工業(yè)廢水，必須通過(guò)治理，達(dá)標(biāo)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(lèi)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(jì)、技術(shù)等方面的原因，長(zhǎng)期以來(lái)這類(lèi)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(xiǎn)，還使得有價(jià)元素白白扔掉，浪費(fèi)了資源。探索一種經(jīng)濟(jì)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(jià)元素，具有重要的理論和實(shí)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(duì)象，通過(guò)兩種不同的工藝路線，對(duì)生物氧化提金廢液中的主要有價(jià)元素砷、鐵、硫進(jìn)行回收、高值化利用研究，實(shí)現(xiàn)無(wú)害化、減量化和資源化的統(tǒng)一。主要研究?jī)?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(xué)沉積行為的特性，以輕燒鎂為沉淀劑進(jìn)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(duì)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(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、碳酸鈉過(guò)量系數(shù)和陳化時(shí)間等工藝條件對(duì)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(yīng)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(guò)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(jìn)入液相，固相中砷的含量為0.17％，實(shí)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(shí)間對(duì)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(biāo)達(dá)到一級(jí)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的透明鐵紅。
　　在熱力學(xué)分析基礎(chǔ)上進(jìn)行了超聲波外場(chǎng)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(guò)量系數(shù)、溫度、超聲波強(qiáng)度等工藝參數(shù)對(duì)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(yīng)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(jìn)行二次還原，砷總回收率達(dá)到91.77％;
　　實(shí)驗(yàn)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(guò)程動(dòng)力學(xué)研究:利用不可逆過(guò)程熱力學(xué)原理中不同限

6、制步驟的動(dòng)力學(xué)方程擬合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到不同溫度和攪拌速度下的動(dòng)力學(xué)方程，確定了不同階段反應(yīng)的限制步驟及反應(yīng)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(chǎng)作用下單質(zhì)砷制備過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研究，探索了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律，確定了相關(guān)的動(dòng)力學(xué)參數(shù):
　　反應(yīng)的速率表達(dá)式為-(dC/dt)=k'C1.17 AsO3-4
　　其中k與溫度的關(guān)系lnk'=-1.927-(2.531×103)/T

7、>　　反應(yīng)的表觀活化能為21.05 kJ·mol-1，指前因子A=0.15
　　超聲外場(chǎng)作用縮短了反應(yīng)的感應(yīng)期，明顯提高了反應(yīng)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(jìn)一步以砷酸銅和硫酸鈣的形式回收母液中的砷和硫。考察了工藝條件對(duì)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(yīng)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(shí)現(xiàn)了鐵的回收及鐵、砷的有效分離。
　　(2)利用不可逆過(guò)程熱力學(xué)原理進(jìn)行了選擇性沉淀鐵的動(dòng)力學(xué)研究，得到不同溫度和不同攪拌速度下選擇性沉淀鐵的動(dòng)力學(xué)方程;探討了反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)親和力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)選擇性沉鐵過(guò)程中攪拌速度增大至600 rpm以上消除了擴(kuò)散傳質(zhì)影響時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率大小才主要取決于化學(xué)反應(yīng)親和力的大小。