李光勝

（1．山東黃金集團有限公司，山東 濟南 250000；2．山東黃金礦業(yè)科技有限公司選冶實驗室分公司，山東 萊州 261400）

在某黃金冶煉廠的生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，含氰水系統(tǒng)中的硫酸根濃度逐漸升高。酸化液中硫酸根濃度已經(jīng)高達76.89g/L，當溫度降低時，產(chǎn)生硫酸鈉結(jié)晶，堵塞管路，嚴重時影響正常生產(chǎn)。在冬季,為了保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運行，采用管路加熱等方式防止結(jié)晶生成，每年增加生產(chǎn)成本100余萬元。

1 硫酸根處理研究現(xiàn)狀

目前，硫酸根脫除的方法有很多種[1,2]，主要有物理法、化學法、生物法、離子交換法、膜分離法、吸附法等。其中，物理法和化學沉淀法在工業(yè)中應用較多。生物法處理高濃度硫酸鹽廢水時，存在工藝啟動時間較長、處理速度慢、效率低、有機物消耗量大等問題。離子交換技術(shù)主要應用于氯堿工業(yè)生產(chǎn)過程鹽水中硫酸根的脫除，在工業(yè)循環(huán)水處理領域的研究及應用報道較少。膜分離技術(shù)處理效果較好，但其成本及能耗相對較高，主要用于低濃度硫酸根處理。吸附法雖然處理有一定效果，但其吸附劑消耗量較大，容易產(chǎn)生大量廢渣，造成二次污染。

2 硫酸根處理試驗

（1）試驗樣品。試驗樣品為該冶煉廠酸化液，樣品中多元素分析結(jié)果如表1所示。

表1 試驗樣品多元素分析表

從表1可以看出，試驗樣品中硫酸根濃度為76.89g/L。

（2）試驗過程。在酸化液中加入石灰調(diào)節(jié)液體pH值為12（±0.5），對反應后的懸濁液進行過濾，測定濾液（中和液）中的硫酸根含量。在中和液中分別用超高石灰鋁法、氯化鈣法對硫酸根進行處理。

3 試驗

3.1 酸化液中和試驗

在酸化液中加入石灰，調(diào)節(jié)液體pH值為12，反應時間20min，試驗結(jié)果見表2。

表2 酸化液中和試驗硫酸根濃度變化表

從表2可以看出，酸化液中硫酸根濃度為76.89g/L,經(jīng)過石灰中和后（中和液）硫酸根濃度為47.08g/L，濃度降低29.81g/L。在中和液（1000ml）中繼續(xù)加入不同質(zhì)量的石灰，反應時間20min，溶液中硫酸根濃度變化見表3。

表3 中和液中不同石灰用量硫酸根濃度結(jié)果表

從表3可以看出，在中和液中加入石灰后，硫酸根濃度變化不大。

3.2 超高石灰鋁法處理試驗

在試驗中，用稀釋后的中和液（10g/L）進行試驗，對反應時間、反應溫度、藥劑添加量等因素進行探索。

（1）反應時間影響試驗。鈣離子、鋁離子和硫酸根按照摩爾比為5:3:1條件下，按照理論需要量加入氧化鈣和偏鋁酸鈉,反應溫度為25℃,考察反應時間對硫酸根去除效果的影響。試驗結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出，反應時間大于15 min時,隨著時間的增加,反應后溶液中硫酸根的質(zhì)量濃度無明顯變化,確定反應時間為15min。

圖1 反應時間對硫酸根去除效果的影響圖

（2）反應溫度影響試驗。鈣離子、鋁離子和硫酸根摩爾比為5:3:1的條件下，加入理論需要量的氧化鈣和偏鋁酸鈉,以溫度為變量,反應時間為15min,試驗結(jié)果見圖2。

圖2 反應溫度對硫酸根去除效果的影響圖

由圖2可以看出,隨著溫度的變化,處理后液體中硫酸根濃度變化不大，說明溫度變化對于硫酸根濃度的降低影響較小。

（3）石灰添加量對硫酸根去除效果的影響。在反應時間15min、反應溫度25℃，鋁離子與硫酸根離子摩爾比為3:1的條件下，鈣離子與硫酸根摩爾比分別按照1、2、3、4、5,考察不同石灰用量條件對硫酸根去除效果的影響,試驗結(jié)果見圖3。

圖3 石灰添加量對硫酸根去除效果的影響

從圖3可以看出，當鈣離子與硫酸根摩爾比為3時，較為適宜。

（4）偏鋁酸鈉添加量對去除效果的影響。在以上最優(yōu)條件下，分別按照鋁離子與硫酸根摩爾比為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0分別加入相應量的偏鋁酸鈉,考察不同用量對硫酸根去除效果的影響,試驗結(jié)果見圖4。

圖4 偏鋁酸鈉添加量對硫酸根去除效果的影響圖

從圖4可以看出，當摩爾比為1時,溶液中剩余的硫酸根濃度最低。通過試驗，鈣礬石法處理稀釋后液體中的硫酸根的優(yōu)化條件為：反應溫度為25℃，反應時間為15min，鈣離子、鋁離子和硫酸根摩爾比為3:1:1。

（5）硫酸根濃度對去除效果的影響。在優(yōu)化條件下，考察不同初始硫酸根濃度對硫酸根去除效果的影響。試驗結(jié)果見圖5。

圖5 不同初始濃度下硫酸根濃度及去除率變化圖

從圖5可以看出，當液體中硫酸根濃度大于20g/L時，去除率大幅下降。所以，鈣礬石法不適宜處理硫酸根濃度高于20g/L液體。

3.3 氯化鈣處理試驗

（1）氯化鈣用量試驗。取中和液1000ml，分別加入氯化鈣0、10、20、30、40、50、60g，在浸出攪拌機中攪拌時間3min。過濾后對濾液進行分析，試驗結(jié)果見圖6。

圖6 不同藥劑添加量試驗結(jié)果圖

從圖6可以看出，在藥劑添加量為10g/L～50g/L范圍內(nèi)，硫酸根濃度隨著藥劑加入量的增加而降低，當藥劑用量為50g/L時，硫酸根濃度可降低至5g/L以下。

（2）反應時間試驗。在1000ml中和液中加入氯化鈣50g，在反應時間分別為1、3、5、7、10min條件下試驗，確定最優(yōu)反應時間，試驗結(jié)果見圖7。

圖7 反應時間結(jié)果圖

通過圖7可以看出，在中和液中加入氯化鈣后反應速度較快，5min后反應基本停止，繼續(xù)延長反應時間硫酸根濃度變化很小。所以，確定試驗反應時間為5min。

4 結(jié)論

①在酸化液中和試驗中，處理后液體中的硫酸根濃度為47.08g/L,繼續(xù)加入石灰后，濃度不再繼續(xù)降低。②試驗中，超高石灰鋁法僅適合處理硫酸根濃度低于20g/L的液體，氯化鈣法可將中和液中硫酸根濃度分別降至5g/L以下。③在生產(chǎn)中，用石灰處理酸化液、氯化鈣處理中和液的方法可實現(xiàn)硫酸根的快速、低成本處理。