硫化-喷射吸收法处理含砷稀酸的工艺研究

摘要

硫酸厂酸洗净化工段会产生含砷稀酸，目前国内常用的中和法会产生大量难以资源化利用的砷渣，长期堆放易造成二次污染;处理后溶液不能回用，外排产生严重环境污染。本文在前人研究基础上，从资源化和减量化角度出发，采用以工业硫化钡（“黑灰”）为原料浸出硫化钡、用硫化钡溶液和硫酸产生硫化氢副产沉淀硫酸钡以及用喷射吸收硫化氢法除砷的工艺，分别研究了上述过程中主要工艺参数对硫化钡浸出率和硫化钡浓度、对沉淀硫酸钡纯度和白度的影响以及对含砷废水处理效果和硫利用情况的影响，获得了如下结论:
　　(1)用“黑灰”为原料浸出硫化钡时，浸出温度、时间、液固比和硫化钡初始浓度是影响硫化钡浸出率和最终硫化钡溶液浓度的主要因素。为获得较高硫化钡浸出率和硫化钡浓度，综合考虑能耗、资源利用率、用水量和生产效率等因素，浸出硫化钡的最佳工艺条件为:液固比为4、浸出时间为30 min、浸出温度为90℃、硫化钡初始浓度为0.217mol/L时，硫化钡浸出率达95.02％，硫化钡溶液浓度为1.156mol/L。
　　(2)在副产硫酸钡的生产工艺中，物料加入顺序、硫酸浓度、硫化钡浓度、加料时间、反应温度等主要因素对沉淀硫酸钡纯度和白度有影响。在硫化钡浓度0.79 mol/L、反应温度为95℃、加料时间为10.00 min、硫酸浓度为0.8 mol/L的优化条件下，硫酸钡的纯度最高为97.21％，达到了工业沉淀硫酸钡合格品95％的纯度要求，硫酸钡的白度为87.3％，接近工业沉淀硫酸钡合格品88％的白度要求。过程中产生的硫化氢气体可供后续除砷工艺使用。
　　(3)用喷射吸收硫化氢法处理含砷稀酸的工艺可行，硫化氢浓度、流量、硫砷摩尔比是影响除砷效果的主要因素。为使处理后的稀酸循环使用、砷渣达工业含砷品位的要求，优化的工艺条件为:硫化氢浓度为1.602 g/L、流量为200 L/h、硫砷摩尔比为2.40时，反应后溶液中砷含量为0.001756％，即17.56 mg/L，除砷率达99.91％，该条件下硫过剩量为8.86g，硫化氢中硫过量7.02％，一级喷射吸收硫利用率为92.98％。处理后稀酸溶液可送至干吸工序作补充液循环使用，过滤所得的砷渣中砷含量高于30％，可作为资源加以利用。
　　该处理工艺可有效处理稀酸废水中的砷，副产的硫酸钡和砷渣可以资源化利用，具有一定的环保效益和经济效益。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述和研究设想

1．1 砷的资源、性质、危害及用途

1．1．1 砷及砷矿资源

1．1．2 砷及化合物的性质

1．1．3 砷及化合物的危害和用途

1．2 硫酸企业中砷的来源

1．3 含砷稀酸的处理技术及现状

1．3．1 化学沉淀法

1．3．2 物理法

1．3．3 生物法

1．4 硫化钡的性质、资源和用途

1．5 硫酸钡的性质、用途和市场前景

1．6 气液反应器简介

1．6．1 鼓泡塔反应器

1．6．2 板式塔反应器

1．6．3 喷射反应器

1．6．4 填料塔反应器

1．6．5 降膜反应器

1．7 研究设想

第二章 理论基础

2．1 “黑灰”浸出原理

2．2 硫酸钡产生过程理论基础

2．3 硫化氢除砷原理

2．4 气液吸收原理

第三章 “黑灰”浸出硫化钡的工艺研究

3．1 前言

3．2 实验工作

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验试剂、设备及装置

3．2．3 实验条件和过程

3．2．4 分析方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 时间对硫化钡浸出效果的影响

3．3．2 温度对硫化钡浸出效果的影响

3．3．3 硫化钡初浓度对硫化钡浸出效果的影响

3．3．4 液固比对硫化钡浸出效果的影响

3．4 小结

第四章 硫酸钡生产的工艺研究

4．1 前言

4．2 实验工作

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验试剂、设备及装置

4．2．3 实验条件和过程

4．2．4 分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 温度对硫酸钡纯度、白度的影响

4．3．2 硫化钡浓度对硫酸钡纯度、白度的影响

4．3．3 加料时间对硫酸钡纯度、白度的影响

4．3．4 硫酸浓度对硫酸钡纯度、白度的影响

4．3．5 硫酸钡颗粒粒度测定结果

4．4 小结

第五章 硫化氢喷射吸收法除砷的工艺研究

5．1 前言

5．2 实验工作

5．2．1 实验原料

5．2．2 实验试剂、设备及装置

5．2．3 实验条件和过程

5．2．4 分析方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 硫砷摩尔比对除砷效果和硫利用情况的影响

5．3．2 硫化氢流量对除砷效果和硫利用情况的影响

5．3．3 硫化氢浓度对除砷效果和硫利用情况的影响

5．3．4 砷渣的物相和成分分析

5．4 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢