《冶炼多金属废酸资源化治理关键技术》

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我国是世界冶炼第一大国,行业废酸排放量高达2000万3/年。废酸中常含有铼、铊、铜、锌、铋、汞、铬等有价金属与砷、氟、氯等有害元素,组分极为复杂,其高效治理与资源化是国际上行业公认的技术难题。国内外普遍采用的化学沉淀工艺产生大量危废堆积、二次污染问题突出、废酸中有价资源流失严重,无法适应环境政策日趋严格的发展态势,直接影响企业生存和行业的绿色发展。因此,开辟废酸治理新途径,探索大规模废酸多金属直接回收、污染物深度净化、全面实现废酸回用,就成为项目发明与创新的首要攻坚任务。

立足国家污染治理与资源利用的重大需求,该项目以资源最大化、污染最小化为目标,以废酸多组分梯级深度分离为主线,在国家水专项等支持下,历经十余年,产学研用相结合,独创全新的技术、工艺和装备,实现了多金属废酸的资源化治理。发明点如下:

1.针对废酸中多金属高效分离回收技术瓶颈,揭示低溶度积多组分气液硫化反应规律,发明硫化氢分压调控多金属分离方法,研制多级强化硫化喷射式气液反应器,反应速率较现行硫化钠法提高10倍。国际上首次实现废酸中多组分的直接分离,极难分离的铜砷分离率大于99%。

2.针对废酸中微量稀散金属富集回收难题,揭示了氮杂环结构对金属酸根离子的吸附机制,发明了高选择性长链氮杂环吸附材料一步制备技术,开发了铼、硒等高效富集回收装置,富集效率与国内外现行技术相比提高20倍以上。

3.针对影响废酸回用的高氟氯去除难题,阐明了强酸体系硫酸根置换氟氯新机制,开发了三维异构电极法脱除高氟氯的新技术,发明了脉冲式电场强化酸浓缩装置。氟氯脱除率97.5%以上,酸浓缩4.7倍。

4.发明“选择性吸附-气液硫化-电场强化净化”新工艺,率先实现大规模废酸中多金属的直接回收及酸回用,铜锌铋汞铼等回收率大于96%,废酸回收率90%,危废量较国际现行方法削减高达90%以上。开发的废酸资源化治理大型成套设备处理量达2000m3/d,建成2万m2生产基地,建立模块化设备及安全的生产标准。

申请发明专利83件、授权41件,软件著作权5项,发表ESI论文77篇、ESI1%高被引论文2篇,出版专著2部,编制《排污许可证申请与核发技术规范有色金属工业-铜、镍、钴冶炼》(HJ863.3-2017、HJ934-2017、HJ937-2017)。在紫金矿业集团、江铜集团、宝武集团等国内十多家特/大型铜、锌、钢铁冶炼企业工业化应用,已与紫金集团海外项目签订合作协议在刚果(金)推广。近三年应用共处现废酸373万m3,减排危废6.73万吨,节支、回收金属及产品销售等新增利润2.13亿元。行业著名专家鉴定“整体技术达到国际领先水平”,国际权威机构International Zinc Association认为“新技术可应对国际挑战,满足行业需求”。国际上首次探索出冶炼废酸大规模资源化新途径,实现了废酸的低成本高效治理,引领了冶金环境工程的技术进步,大幅提升了国内外影响力。成果已列入《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2017年版)》,具有极为广阔的推广应用前景,经济、社会以及环境效益重大。

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