有色冶炼污酸深度处理工艺的实际案例

以下是国内外有色冶炼行业污酸深度处理工艺的典型工程案例，涵盖不同技术路线和应用场景，结合资源化回收与无害化处置目标，为行业提供可复制的解决方案：

一、硫化氢分段沉淀法 —— 云南某铜业公司技术路线

采用自主研发的硫化氢气体替代硫化钠工艺，通过分段沉淀实现铜砷分离与硫酸回用：

酸性段（pH 1-2）：硫化氢优先与铜反应生成硫化铜渣（Cu＞50%），直接返回冶炼系统回收金属，铜回收率＞95%；

中性段（pH 5-6）：剩余硫化氢与砷生成 As₂S₃沉淀（砷去除率＞99%），滤液砷浓度＜0.5mg/L；

硫酸回用：母液经三效蒸发浓缩至 50% 硫酸，返回制酸系统循环利用，回用率＞85%。

工程数据

处理规模：450m³/d

进水水质：硫酸浓度 8%、砷 280mg/L、铜 1200mg/L

处理成本：吨酸处理成本 180 元（较硫化钠法降低 50%），硫酸回用创造收益 320 元 / 吨

环境效益：年减少中和渣 1.2 万吨，危险废物产生量降低 90%

二、硫化 - 蒸馏 - 结晶三联工艺 —— 山东恒邦股份技术集成

通过硫化脱砷 - 多效蒸馏 - 冷冻结晶协同实现污酸资源化：

硫化预处理：投加 FeS 去除 95% 以上砷，生成硫化砷渣（As＞30%）；

四效蒸馏系统：硫酸浓度从 5% 提浓至 60%，冷凝水回用（氟＜10mg/L）；

冷冻结晶：蒸馏残液分离硫酸钠晶体（纯度＞98%），用于造纸行业。

工程成效

处理规模：1000m³/d

资源回收：年回收硫酸 1 万吨、硫酸钠晶体 8000 吨，直接经济效益超 1200 万元；

环保效益：中和渣产生量从传统工艺的 3 万吨 / 年降至 0.3 万吨 / 年，吨酸处理成本降低至 150 元

三、膜蒸馏技术 —— 江苏某电极箔企业工艺创新

采用平板式真空多效膜蒸馏系统处理含硫酸 / 硫酸铝混合酸液：

扩散渗析：分离硫酸与金属离子，回收 50% 浓度硫酸；

膜蒸馏浓缩：将残液（硫酸 10%）提浓至 25%，铝离子浓度提升至 143g/L，作为絮凝剂原料；

余热利用：集成水源热泵，吨水产水电耗仅 80kWh。

应用数据

处理规模：192m³/d

水质指标：产水硫酸浓度＜20mg/L，满足回用水标准；

材料突破：石墨烯改性 PTFE 膜使用寿命＞5 年，通量提升 30%

四、智能梯级硫化系统 —— 江西某铜冶炼厂技术亮点

基于数字孪生与量子点传感器实现精准控制：

微观检测：实时分析砷形态（As³⁺/As⁵⁺）及价态分布，动态调整硫化氢投加量；

梯级反应：分三级硫化罐（砷浓度＞20000mg/L、10000-20000mg/L、20-10000mg/L），分级控制反应条件；

智能决策：通过 ORP-pH 联动 PID 系统，硫化氢用量降低 40%，滤液砷浓度稳定＜0.1mg/L。

工程案例

处理规模：800m³/d

进水水质：砷 35000mg/L、硫酸 12%

技术突破：砷渣含砷量从传统工艺的 15% 提升至 45%，资源化价值显著

五、低压蒸馏 - 电渗析耦合工艺 —— 金川集团技术路径

针对高氟氯污酸开发低温蒸发与离子分离协同工艺：

硫化脱砷：投加 Na₂S 去除 95% 砷，生成硫化砷渣；

三效蒸馏：硫酸浓度从 5% 提浓至 40%，冷凝水回用（氟＜200mg/L）；

电渗析除盐：分离 Cl⁻/SO₄²⁻，产水氟氯浓度＜100mg/L，满足冶炼冷却水标准。

应用成效

处理规模：300m³/d

资源回收：年回收硫酸 1.2 万吨，氟氯回收率＞95%；

环保效益：中和渣产生量减少 80%，吨酸处理成本较传统工艺降低 30%

六、再生硫酸工艺 —— 加拿大 Teck Resources技术特色

采用高温裂解法处理含高浓度有机物的污酸：

热分解：将废硫酸加热至 850℃，分解为 SO₂、O₂和 H₂O；

催化合成：通过接触法将 SO₂转化为新硫酸（纯度＞98%）；

有机物降解：高温氧化分解残留的酚类、氰化物，TOC 去除率＞99%。

工程数据

处理规模：200m³/d

适用场景：处理含砷（500mg/L）、有机物（TOC 2000mg/L）的污酸；

经济效益：再生硫酸成本较采购新酸低 20%，年节省化学品费用超 500 万美元

七、生物电化学系统 —— 瑞典 Boliden 公司技术创新

利用 ** 微生物燃料电池（MFC）** 同步脱砷与产电：

阳极反应：有机物在产电菌作用下分解，释放电子并还原 As⁵⁺为 As³⁺；

阴极沉淀：As³⁺与 Fe²⁺生成 FeAsO₃沉淀，砷去除率＞90%；

能源回收：吨污酸产电约 0.5kWh，满足系统 50% 能耗需求。

应用案例

处理规模：100m³/d

水质指标：砷从 200mg/L 降至 15mg/L，COD 从 1000mg/L 降至 100mg/L；

环境效益：无化学药剂投加，碳排放较传统工艺降低 60%

八、深度除铊技术 —— 湖南某铅锌冶炼厂工艺组合

采用氧化 - 螯合 - 共沉淀协同工艺处理含铊污酸：

氧化破络：投加 KMnO₄将 Tl⁺氧化为 Tl³⁺，同时破除 EDTA 等络合剂；

靶向螯合：使用 CT-300 药剂（巯基 - 氨基双官能团）与 Tl³⁺形成稳定螯合物；

固液分离：板框压滤机滤饼含水率＜60%，浸出毒性检测铊浓度＜0.001mg/L。

工程成效

处理规模：3000m³/d

进水水质：铊 1.8mg/L、硫酸 10%

技术突破：药剂用量仅为传统硫化法的 60%，吨水成本降低 40%

关键技术参数对比工艺类型处理规模 (m³/d)硫酸回收率 (%)砷残留 (mg/L)吨酸成本 (元)废渣量 (t/t 酸)

硫化氢分段沉淀	450-1000	85-90	＜0.5	150-180	0.1-0.3
低压蒸馏	200-500	80-85	＜1.0	200-250	0.05-0.1
膜蒸馏	100-300	70-80	＜0.1	250-300	0.02-0.05
再生硫酸	200-500	98+	＜0.1	300-400	0.01-0.03

技术趋势与挑战

智能化升级：数字孪生模型动态优化蒸发参数（蒸汽利用率提升 15-20%），量子点传感器实现砷形态实时监测；

材料创新：MOFs 吸附剂对铊的选择性吸附容量达 500mg/g，石墨烯改性膜通量提升 30%；

循环经济：从污酸中回收铼、镓等稀散金属，单吨污酸收益可达数千元；

现存瓶颈：氟氯结垢导致膜蒸馏系统效率下降 30-40%，需开发自清洁涂层技术。

通过化学沉淀、膜分离、蒸发浓缩、生物处理等技术的协同应用，有色冶炼污酸处理已从单纯的污染控制转向资源回收与循环经济模式。未来，随着智能化与新材料技术的发展，污酸处理将进一步向精准化、低碳化、高值化方向演进。