工业废水处理中废渣的综合处理范文

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钽铌冶炼企业采用HF-H2SO4体系分解钽铌精矿，利用甲基异丁基甲酮（MIBK）萃取体系精炼钽铌［1］，生产过程中产生大量酸性废水，其中含有大量F-、SO42-、NH4+，属于高污染废水［2］，钽业污水处理站采用调解pH至碱性驱氨、引入钙离子降氟、加入聚丙烯酰胺絮凝、碟式分离机过滤等方式进行水处理，处理过程中产生了大量沉淀废渣，废渣中主要含有氟化钙、碳酸钙、硫酸钙及少量二氧化硅和放射性污染物质［3］。由于废渣中富集了钽铌精矿中的部分放射性物质，使得废渣放射性物质超标。据文献报道［4］，其放射性比度达到500~7000Bq/kg，超过国家允许环境排放标准的2~35倍，因此不能随意排放，目前多采用渣场堆储的方式处理［5］。钽铌冶炼企业污水处理厂废渣的主要成分如表1所示。由于生产工艺和污水处理工艺决定了钽业污水处理厂废渣中各种组分的含量，而且其放射性污染决定了不能够通过简单的处理进行排放，因此钽铌冶炼企业污水处理厂废渣必须经过严格处理以确保零污染排放，或者经过处理再回收利用。笔者通过研究取得了回收处理钽铌冶炼企业污水处理厂废渣的实验结果，为进一步的中试研究和初步设计提供依据。

1实验

1.1工艺路线（图1）

1.2实验方法

1.2.1一段酸洗实验研究实验选取pH、酸洗温度、酸洗时间为考察指标，进行3因素3水平L9（33）正交实验。实验因素及水平见表2。准确称取200g搅拌均匀的钽铌冶炼企业污水处理厂废渣样品，在实验温度下滴加体积比为1∶1的盐酸并搅拌，控制pH在合适范围，停止滴加盐酸，保持搅拌规定的时间，抽滤，以40mL蒸馏水洗涤滤饼，洗涤液合并滤液收集，定容至200mL，所得滤饼在300℃下干燥2h。分别检验9个滤饼样品中CaCO3、CaF2、CaSO4、Cl-的含量。分别检验1~9号样品滤液中Ca2+、F-、SO42-、Cl-的含量。

1.2.2二段酸洗实验研究经一段酸洗以后，样品中主要含有CaF2、CaSO4、SiO2等酸不溶物质，为提高样品中CaF2的含量需要做进一步的纯化，主要目的是为了除去样品中的CaSO4。实验选取清洗液pH、酸洗温度、酸洗液用量（酸洗液与样品质量比）为考察指标，进行3因素3水平L9（33）正交实验。按照1.2.1节实验步骤，在最佳实验条件下完成一段酸洗。将一段酸洗后的样品按照表3的实验条件分别进行二段酸洗，酸洗结束后用100mL水清洗滤饼，350℃下干燥2h，分析参数。滤液和洗涤液合并，定容至200mL分析参数。分别检验9个固体样品中CaCO3、CaF2、CaSO4、Cl-的含量。分别检验1~9号液体样品中Ca2+、F-、SO42-的含量。

2结果与讨论

2.1一段酸洗实验结果表4、表5为一段酸洗正交实验结果。由表4、表5可知：1）随着pH的增大，固体样品中CaCO3的含量逐渐提高，Cl-的含量则降低，CaF2、CaSO4的含量随pH的增大变化不大；2）反应时间对固体样品和滤液样品各指标的影响不大；3）随着反应温度的提高，固体样品中CaCO3、CaSO4的含量降低，CaF2的含量变化不大；4）1、2、3号实验的固体样品中Cl-的含量逐步减小，而这3个实验的洗涤液样品中F-含量变化不大，其他组分含量逐步增大；5）随着pH的增大，滤液样品中Ca2+、SO42-、Cl-的含量降低，F-的含量变化不大。6）随着反应温度的升高，滤液样品中Ca2+、SO42-、Cl-的含量提高，F-的含量变化不大。经过对正交实验各实验结果的分析，实验得到较佳的工艺条件：酸洗温度为50℃、反应时间为30min、pH=0.5，同时确定洗涤水与样品质量比100%作为合适的用量。采用最佳实验条件进行3组平行实验，结果见表6。

2.2二段酸洗实验结果表7、表8为二段酸洗正交实验结果。由表7、表8可知：1）随着pH的增大，固体样品中CaCO3的质量分数很小，所以变化不明显，CaF2和CaSO4的含量有所升高，其中CaSO4的升高速度较快，Cl-的含量则降低；2）随着反应温度的提高，固体样品中CaCO3含量变化不明显，CaSO4的含量大幅降低，CaF2的含量则小幅下降；3）随着洗涤液用量的增加，固体样品中CaCO3含量变化不明显，CaF2相对含量升高，CaSO4相对含量降低。4）1~9号实验的洗涤液样品中各指标的变化规律与固体样品相反。经过对正交实验各实验结果的分析，实验得到较佳的工艺条件：酸洗温度为80℃、洗涤液用量为100%、pH=0.5。采用最佳实验条件进行3组平行实验，结果见表9。

3结论

通过正交实验和单因素实验，研究了钽铌冶炼企业污水处理厂废渣的无害化处理技术，在实验室阶段得到了满意的结论，通过处理可以回收底泥中80%以上的重要化工原料氟化钙，同时可以得到副产物氯化钙和碳酸钠。

作者：马小华 高海涛 单位：北方民族大学化学与化学工程学院