王 虎

（青海昆侖黃金有限公司）

我國(guó)冶金工業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來了大量的冶煉廢水。冶煉廢水含有大量的金屬離子（銅、鉛、鋅等）和重金屬離子以外的其他有害物質(zhì)，如不加以處理，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，對(duì)冶煉廢水進(jìn)行處理和綜合回收具有重要意義［1］。

針對(duì)某黃金冶煉廢水，開展了氫氧化物沉淀、硫化物沉淀等廢水處理工藝研究，旨在尋找一種高效、可持續(xù)的金冶煉廢水綜合處理與回收技術(shù)。

1 實(shí)施背景

某黃金冶煉廠精煉原料為鋅粉置換金泥，金泥冶煉為控電氯化提金工藝，主要生產(chǎn)流程為酸浸除雜—氯化分金—金液還原—熔煉鑄錠。

冶煉廢水來源主要有二：一是酸浸除雜階段，根據(jù)金銀與其他賤金屬雜質(zhì)的性質(zhì)和電位差異，在鹽酸體系下通過控制電位對(duì)氰化金泥進(jìn)行預(yù)浸，將其所含銅鉛鋅等雜質(zhì)部分或全部溶解進(jìn)入液相而除去，金不溶解，銀以單質(zhì)或部分轉(zhuǎn)化成不溶的氯化銀固體，過濾后含銅鉛鋅等雜質(zhì)的預(yù)浸液經(jīng)過藥劑還原處理后的廢水。二是預(yù)浸后的金泥在鹽酸體系下通過控制電位，將金及少量雜質(zhì)溶入液相，銀全部轉(zhuǎn)化成氯化銀，然后過濾提金，液體經(jīng)深度還原，含有微量金及大部分雜質(zhì)的廢液及工藝生產(chǎn)中處理廢銀電解液、置換后液等產(chǎn)生的廢水。

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢水具有pH 值低、重金屬離子（Cu、Pb、Zn 等）濃度高等特點(diǎn)［2］。由于采用的是生產(chǎn)水零排放工藝，全部循環(huán)利用，目前冶煉廢水經(jīng)過堿中和后直接返回氰化流程。冶煉廢水中的計(jì)價(jià)金屬未得到有效回收，一方面不符合資源綜合利用的宗旨，另一方面廢水中的重金屬離子返回氰化流程，給氰化工藝指標(biāo)帶來了不利影響。

2 冶煉廢水主要處理工藝

含重金屬離子的廢水處理方法主要有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、還原—沉淀法、溶劑萃取分離法、吸附法、膜分離法、電滲析法、隔膜電解法等［3］。

2.1 氫氧化物沉淀法

采用氫氧化物為沉淀劑，使工業(yè)廢水中的多種重金屬離子生成氫氧化物沉淀而得以去除，這種方法稱為氫氧化物沉淀法。

2.2 硫化物沉淀法

工業(yè)廢水中的許多重金屬離子可以形成硫化物沉淀而得以去除。由于大多數(shù)金屬硫化物的溶解度比其氫氧化物小得多，因此生成硫化物可較完全地去除重金屬離子。硫化物沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是所產(chǎn)生的泥渣金屬品位高，有利于回收利用；此外沉淀的pH范圍寬，可在酸性條件下把多種金屬離子和砷去除［4］。

2.3 還原—沉淀法

還原—沉淀法的原理是用還原劑將重金屬?gòu)U水中的重金屬離子還原為金屬單質(zhì)或者低價(jià)態(tài)的金屬離子，先通過過濾收集金屬，再通過添加石灰乳使還原態(tài)的重金屬離子以氫氧化物的形式沉淀下來。這種方法可以回收利用銅和汞等，也可用于含鉻廢水的處理。該工藝的常用還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、鐵粉等。

根據(jù)廢水回收回用處理原則，結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)情況及工藝流程，針對(duì)冶煉廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，確定采用分步多級(jí)沉淀工藝［5］。

3 分步多級(jí)沉淀工藝

3.1 試驗(yàn)原理

水中的難溶鹽類服從溶度積原則，即在一定溫度下、在含難溶鹽的飽和溶液中，各種離子濃度的乘積為一常數(shù)，稱為溶度積常數(shù)。為了去除廢水中的金屬離子，可以向其中投加特定的化合物（通常稱具有這種作用的化學(xué)物質(zhì)為沉淀劑），使其形成沉淀，從而降低廢水中金屬離子的濃度。

金屬氫氧化物的生成與否與溶液的pH 值關(guān)系密切，而冶煉廢水中金屬離子較多，性質(zhì)較復(fù)雜，實(shí)際pH 值需要通過試驗(yàn)確定［6］。在金屬離子中，除少數(shù)堿金屬外，大多數(shù)金屬的氫氧化物都屬難溶物。

基于大多數(shù)金屬硫化物的溶解度比其氫氧化物的溶解度要低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，即金屬硫化物即使在酸性溶液中也不易溶解，因此，硫化沉淀比氫氧化物沉淀更完全。

在分步多級(jí)沉淀工藝中，沉淀劑的選擇是影響沉降效果和后續(xù)處理工藝的關(guān)鍵因素。綜合生產(chǎn)實(shí)際情況，試驗(yàn)采用工業(yè)氫氧化鈉為pH 調(diào)整劑、硫化鈉為沉淀劑。

3.2 pH值條件試驗(yàn)

冶煉廢水的水質(zhì)分析結(jié)果見表1。取150 mL 廢水置于燒杯內(nèi)，向燒杯內(nèi)加入氫氧化鈉溶液，分別控制中和液終點(diǎn)的pH 值為2.5、4.5、5、6、7，反應(yīng)1 h 后進(jìn)行固液分離，對(duì)分離后的液體進(jìn)行成分分析，結(jié)果見表2。

從表2 可以看出，試驗(yàn)過程中，隨著氫氧化鈉的加入，生成了金屬氫氧化物沉淀；pH=5 時(shí)，體系中的銅沉淀比較完全；pH=7 時(shí)，體系中的鉛、鋅沉淀比較完全。從成本和去除率情況考慮，反應(yīng)過程中需精確控制體系的pH值。

由于公司生產(chǎn)用水實(shí)行零排放制度，冶煉廢水處理完后返回氰化流程循環(huán)利用，因此，為節(jié)省藥劑成本，最終出水水質(zhì)允許存在部分金屬離子。

3.3 硫化鈉用量試驗(yàn)

由于廢水水質(zhì)較復(fù)雜，干擾因素較多，pH值試驗(yàn)沉淀金屬離子不夠完全。根據(jù)金屬硫化物溶度積比其氫氧化物小得多的特點(diǎn)，采用硫化物沉淀可使金屬離子得到更完全的沉淀。由于本試驗(yàn)的鉛離子濃度較低，且最終氫氧化物沉淀也比較完全，而鐵離子沉淀的pH=8.5～9.5，因此，硫化鈉用量試驗(yàn)暫不考慮對(duì)這2種離子的影響。

調(diào)節(jié)冶煉廢水的pH=5 和7，分別加入沉淀銅、鋅理論值0.8 倍、1.0 倍、1.2 倍的硫化鈉，攪拌后靜置30 min，然后進(jìn)行固液分離，分別化驗(yàn)各濾液及濾渣的Cu、Pb、Zn含量，結(jié)果見表3。

從表3可以看出，硫化鈉的添加量達(dá)到理論值的1 倍時(shí)，廢水中的金屬離子即可達(dá)到較高的回收率，其中分離出的含銅渣銅品位達(dá)到14.75%，可作為銅精礦銷售，含鋅渣鋅品位14.22%，可與公司的鉛鋅精礦配礦銷售。

4 工藝流程

根據(jù)公司冶煉廢水水質(zhì)特點(diǎn)，采用分步多級(jí)沉淀工藝，分別調(diào)節(jié)廢水的pH 為5 和7 后添加硫化鈉，廢水中的金屬離子得到較完全的沉淀，一方面實(shí)現(xiàn)了廢水的循環(huán)利用，另一方面綜合回收了廢水中的有價(jià)金屬，進(jìn)一步提高了資源的回收率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。工藝流程見圖1。

5 結(jié)論

（1）對(duì)于不同的重金屬離子廢水，金屬離子的去除應(yīng)控制適宜的pH 值；多種金屬離子同時(shí)存在時(shí)，金屬離子的濃度不同、水質(zhì)不同均會(huì)影響金屬離子沉淀的pH 值及沉淀效果。所以，要達(dá)到預(yù)期效果，應(yīng)根據(jù)不同金屬離子去除的要求進(jìn)行分步、分段實(shí)施。多工藝聯(lián)合應(yīng)用能夠取得更好的處理效果及經(jīng)濟(jì)效益。

（2）本研究的有價(jià)金屬回收率達(dá)90%以上，為廢水循環(huán)利用創(chuàng)造了理想的效果。