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1、第七章 环境保护与“三废”治理7.1 引言在有色冶金工厂设计中，环境污染和环境治理占很重要的地位。有色冶金污染在环境污染中占相当大的比例，工业生产的工业废气、废水和废渣越来越多一处理不当就会污染环境。因此三废的治理和利用，是时时刻刻必须关注的话题，对整个人类的生存和发展有着巨大的作用7.2 钨冶炼过程中三废来源 钨冶炼过程中的三废是指废气、废水和废渣。废气主要来源于萃取过程中的氨气、球磨初期产生的粉尘和少量氯气、干燥过程中产生的煤气，对环境造成了空气污染。而其中的煤气和氨气，都可以回收利用变废为宝，减少环境污染。废水主要来源于离子吸附交换后排出的大量交后液、树脂的洗涤过程中产生的废水和结晶母液
2、的处理过程中产生的废水，各生产工序的炮、冒、滴、漏以及车间的洗涤用水等也是废水的来源之一。废渣主要来源于矿物分解中的渣物，包括主要的矿物原渣中的不溶物，还有加入了沉淀剂之后，很多杂质进入了渣中，从而形成了废渣，其中富集了很多有用的金属，因此需要进行进一步的回收和利用。 7.3 处理钨冶金三废的重要性 钨冶炼过程的废气主要含硫、氮和碳的氧化物。氮和硫的氧化物是酸雨形成的主要原因，碳的氧化物会引起温室效应，从环境保护方面考虑，这些废气必须进行处理。APT 结晶过程产生的氨若不进行回收将使车间的操作环境变坏，同时也将浪费大量的化工原料，使生产成本增高。钨冶炼过程中产生的废水含有大量的碱和盐，直接排放
3、时这些碱和盐将严重改变河流的水质，废水中的碱将使河流水的 PH值升高，将使水中各种生物无法生存，废水中的盐和碱也将使水流中的各种水生植物无法正常生长，引起水的自净能力下降，这将严重影响人类的生存环境，因此钨冶炼过程的废水必须进行处理后才能排放。钨渣中含有大量的有价金属，同时还含有各种放射性元素。直接堆放将占用大量的土地，其中的放射性元素也会对周围的土地和环境带来很大危害。7.4 三废的处理方法 7.4.1 废水处理（a）废水危害生产过程中的废水主要为离子交换过程中产生的含砷、氨、氮废水。砷是以砷酸根(AsO43- ) 或亚砷酸根(AsO33-) 的状态存在，具有很大的毒性，它们能与人体细胞酶系
4、统中的巯基(SH -) 结合，致使酶功能发生障碍，影响细胞的正常代谢，从而出现一系列的神经、心血管、肝、肾等方面的疾病。氨氮(NH3N) 是植物和微生物的主要营养物质，水体中氨氮含量的增加会造成水体的富营养化，使水体发黑变臭引起水质的恶化。 根据冶金行业的现状，污水排放必须达到GB8978-1996污水综合排放标准二级标准，其主要成分见表7.1。表7.1 污水排放标准（二级标准） /mgL-1项目PHCOD氨氮CuZnPbCdAsCr6+含量（不大于）69150251.05.01.00.10.50.5（b）废水处理原理根据姚丽华等人的资料29，采用用石灰亚铁盐除砷、湿式催化氧化吹脱除氮联合处理
5、工艺来进行污水的处理，其原理如下：（1）除砷 在钨冶炼离子交换后产生的废水中，砷是以砷酸根(AsO43 - ) 或亚砷酸根(AsO33 - ) 的状态存在。为了使砷的除去率达到最佳，先将As3 + 氧化成As5 +后加入石灰，生成难溶于水的钙盐沉淀。其反应如下：3Ca2 + + AsO43 - Ca3 (AsO4) 2 然后，再加入铁盐(如硫酸亚铁、氯化铁等) ，铁盐水解生成氢氧化铁，与AsO43-作用，生成难溶的砷酸铁沉淀，主要反应如下：Fe2 + + 2OH- = Fe (OH) 24Fe (OH) 2 + O2 + 2H2O = 4Fe (OH) 3Fe (OH) 3 + AsO43 -
6、FeAsO4 + 3OH-另外，通过铁的氢氧化物对污染物的吸附、卷带、网捕以及共沉淀等作用，达到深度除砷以及除其他污染物的目的。（2）脱氮 氨在水中的溶解度主要取决于液体的温度和氨在液面上的分压。废水中的氨氮，大多以铵离子(NH4 + ) 和游离氨(NH3) 形式存在，并在水中通过下式保持平衡关系：NH4+=NH3 + H+当pH值升高时，平衡向右移动，废水中游离氨的比率增大。氨氮吹脱处理原理是利用废水中所含氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱，使废水中的氨氮等挥发性物质不断由液相转移到气相中，从而达到从废水中去除氨氮的目的。影响氨氮吹脱的因素有pH值、温
7、度、水力负荷和气液比等。在加入催化剂，控制pH值为11，水力负荷3-4 m3 / (m2h)，气液比40004500m3/m3的条件下，可取得较理想的脱氨氮效果。（c）废水处理工艺流程根据废水实际情况，废水处理工艺流程见图7-1。废水首先进入厌氧池进行缺氧预处理，然后用泵从塔顶部泵入吹脱塔，与从塔底送入的空气接触，在催化剂作用下经二级脱氮后进入高效沉淀池，加入石灰、亚铁盐等药剂除去砷等污染物，最后进入尾砂坝与其他废水混合、瀑气和澄清。（d）治理效果根据姚丽华在文献29中的资料，用该工艺处理含砷含氨氮废水，其pH、COD、As、NH3 N指标均符合GB8978-1996 污水综合排放标准二级标准
8、的要求；其中As 和NH3N 的处理效率分别达到99.5 %和93.2 %，效果显著。7.4.2废渣处理（a）废渣处理和利用在生产过程中有大量的渣产生，渣的量约为投入矿量的40%。渣的不合理堆放会给地下水造成严重的污染，同时，钨渣中含有很多可回收利用的金属，如钨、钽、铌等。所以在处理废渣的时候，要在保证环保的前提下，尽量地回收利用其中富含的有价金属，使矿物得以充分的利用。对于富钼渣，在充分回收其中的钼的同时，还可以使沉淀剂得到回收，达到资源的充分利用。（b）废渣处理方法由于生产条件的变化，造成渣中含钨量发生波动，现根据渣中的含钨量进行处理。（1）对含WO33%钨渣：直接将钨渣堆放到尾渣坝中，但
9、是要注意尾渣坝建设的合理性，要注意防渗，以免给地下水造成污染。滤液污 泥尾 气（排放）含砷含氨氮废水缺氧预处理一级催化脱氮二级退化脱氮一级沉淀二级沉淀上清液送尾砂坝处理催化剂达标排放混合、瀑气、澄清药剂1药剂2渣（堆放）压 滤其他废水图7-1 废水处理工艺流程图 （2）对含WO33%钨渣：将这部分钨渣返回到球磨或者中间槽进行重新浸出分解，也可以直接销售给其他的钨渣处理厂家。（3）对于一般意义的钨渣：可以用来制作微晶玻璃，作为玻璃配料的活性添加剂。这样可以充分地利用钨渣，使废物得到充分地利用。（4）对富含钽、铌等稀有金属的钨渣：对其进行综合利用，回收其中所含的有价金属。张立等研究了用酸浸与钠碱熔
10、融法从钨渣中富集和回收钽铌的工艺30。钨渣用5盐酸，在40下浸出30min，盐酸用量为理论用量2.5倍，可除去其中72.1的铁和74.7的锰，此时的钽回收率达92，铌回收率达84.6。将所得酸浸出渣进行钠碱熔融，当钠碱与浸出渣的质量比为3：2、反应温度为800、反应时间60min时，得到Ta2O5、Nb2O5含量分别为0.48及2.74的钽铌富集物，钽的回收率可达83，铌的回收率可达74.8。钽、铌的总回收率分别为76.4和63.3。实验表明钨渣经酸浸与钠碱熔融处理，钽铌能够得到有效富集和回收。（5）对于富钼渣：充分回收其中富含的钼，可以将其卖给生产钼的厂家。7.4.3废气处理（a）含氨废气的
11、危害及其利用 APT蒸发结晶过程中，料液中的氨除部分进入APT外，大部分的氨都随蒸汽逸出，每生产一顿APT大约产生110kg氨。氨对人体皮肤、黏膜有强烈刺激和腐蚀作用，对大气有较大的污染，因此必须进经过净化处理后才能排入大气。氨作为一种资源，在APT生产中消耗量很大，从蒸发废气中回收氨，不仅可以使氨循环利用，保护环境，同时也可以降低企业生产成本。（b）废气中氨回收原理氨气是极性分子，氨溶于水时，发生显著的水合作用，大部分氨与水结合生成一水合氨(NH3H2O)，NH3H2O 可以一小部分电离成NH4+ 和OH-，NH3H2O 很不稳定，受热就会分解成氨和水：NH3 + H2O NH3H2O NH
12、4+ + OH-氨还能与酸化合生成铵盐，如氨和盐酸生成氯化铵：NH3 + HCl = NH4Cl利用氨既极易溶于水又极易从水中逸出、与酸化合成铵盐等特点，采用适当的工艺和设备可以对APT结晶尾气中氨进行回收利用。（c）废气处理工艺流程根据APT液成分较简单以及APT 结晶的工艺特点，采取一级气态氨分离回收尾气中大部分氨， 产出氨水返回流程，二级中和对尾气中的残氨进一步深度净化，中和液经浓缩结晶回收氯化铵，工艺流程见图7-2。中和液返回流程使用APT结晶尾气分 离氨水交换剂净化风机稀盐酸回收氯化铵排空交 换图7-2 废气处理工艺流程图 Fig.5-1 Process flow diagram of r treating wastewate（d）治理效果根据文献31的资料，用该工艺从APT结晶尾气中回收氨技术实施后，APT生产的液氨消耗量降低了56 %，按年产APT600t计算，每年可减少液氨用量28t，价值6万元。7.4.4噪声的治理在冶炼过程中，噪声的产生主要在球磨工序，为了减少噪声污染，可以采取将球磨工序放在一个单独的车间内进行生产，并且远离其他的生产车间。与此同时，球磨车间的墙壁材料可以采用隔音效果较好的材料代替。
