申请日2015.12.14
公开(公告)日2016.04.20
IPC分类号C02F9/04; C02F1/36; C02F103/10
摘要
本发明公开了一种提高石灰中和矿山酸性废水利用率的方法通过超声波振荡产生的空化作用，把石灰中和矿山酸性废水过程中在石灰颗粒表面形成包裹的钙离子盐和金属氢氧化物沉淀物打散剥落使石灰颗粒裸露并与废水接触致使中和反应彻底;操作步骤是先将石灰配制成含量20%-50%的石灰乳，再在机械搅拌与超声波振荡条件下往矿山酸性废水中加入石灰乳至pH6.5-7.5，最后采用混凝沉降、浓密沉降、真空过滤、常压过滤和加压过滤方法中的一种或几种方法的联合进行固液分离。采用本发明技术可以降低矿山酸性废水处理成本，减轻或基本消除设备与输送管路的结垢与腐蚀，实现对金属矿山的环境治理与保护。
摘要附图
权利要求书
1.一种提高石灰中和矿山酸性废水利用率的方法，其特征是：通过超声波振荡产生的空化作用，把石灰中和矿山酸性废水过程中在石灰颗粒表面形成包裹的钙离子盐和金属氢氧化物沉淀物打散剥落，让石灰颗粒裸露并与废水相接触，使中和反应彻底;具体操作步骤如下：
(1)石灰用水配制成含量20%-50%(质量浓度)的石灰乳;
(2)在机械搅拌与超声波振荡条件下，在矿山酸性废水中加入石灰乳至pH6.5-7.5;
(3)采用混凝沉降、浓密沉降、真空过滤、常压过滤和加压过滤方法中的一种或几种方法的联合进行固液分离。
2.根据权利要求1所述提高石灰中和矿山酸性废水利用率的方法，其特征是：所述操作第二步中超声波的频率≥20kHz，超声波发生元件可一个或多个，其功率密度0.2-20w/cm2，作用方式包括但不限于反应槽内部或外部，反应物料在超声波区域水力停留时间≥15min。
3.根据权利要求2所述提高石灰中和矿山酸性废水利用率的方法，其特征是：所述超声波频率的优选范围是20-30kHz。
4.根据权利要求2所述提高石灰中和矿山酸性废水利用率的方法，其特征是：所述反应物料在超声波区域水力更佳的停留时间为15-30min。
5.根据权利要求1或2或3或4所述提高石灰中和矿山酸性废水利用率的方法，其特征是：所述矿山酸性废水为硫酸、氢氟酸或磷酸酸性废水，废水中游离酸与金属离子产生的总酸度以硫酸计的总耗碱量≥15g/L。
说明书
提高石灰中和矿山酸性废水利用率的方法
技术领域
本发明涉及矿山废水处理技术，具体涉及利用石灰中和矿山酸性废水时提高石灰利用率的方法。
背景技术
金属矿山采、选、冶过程中，常产生含重金属、砷等有害成分的酸性废水如硐坑水等，尤其是金属湿法冶金过程，往往产生大量含高浓度金属离子的酸性废水。如铜的生物浸出-萃取-电积提铜过程，产生大量含硫酸、铜、铁、铝、砷等物质的酸性浸出液，浸出液经提取其中的铜后循环使用，但随着溶液中铁、酸的累积，将严重影响萃取电积提铜工艺，因此每天要对大量萃取余液开路外排并进行处理，目前普遍采用石灰中和法处理此类废水，其主要优点在于工艺简单、吨水处理成本低廉，但其缺点也是显而易见的：中和过程中产生的硫酸钙、砷酸钙、金属氢氧化物等沉淀物易于包裹石灰颗粒，阻断中和反应，从而使石灰得不到充分利用，另外，处理好的含渣废水在后续转移、固液分离等过程中，由于包裹的石灰缓慢地溶出，导致溶液pH与钙离子升高，使出水pH难以控制，设备与输送管路容易结垢、堵塞，同时，石灰中和处理酸性废水虽然单位成本较为低廉，但矿山酸性废水往往水量大，总体成本并不低廉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高石灰中和矿山酸性废水石灰利用率的方法，以降低矿山酸性废水处理成本，减轻或基本消除设备与输送管路的结垢与腐蚀，实现对金属矿山的环境治理与保护。
为实现以上目的，本发明提高石灰中和矿山酸性废水利用率的方法通过超声波振荡产生的空化作用，把石灰中和矿山酸性废水过程中在石灰颗粒表面形成包裹的钙离子盐和金属氢氧化物沉淀物打散剥落，让石灰颗粒裸露并与废水相接触，使中和反应彻底;具体操作步骤如下：
(1)石灰用水配制成含量20%-50%(质量浓度)的石灰乳;
(2)在机械搅拌与超声波振荡条件下，在矿山酸性废水中加入石灰乳至pH6.5-7.5;
(3)采用混凝沉降、浓密沉降、真空过滤、常压过滤和加压过滤方法中的一种或几种方法的联合进行固液分离。
所述矿山酸性废水为硫酸、氢氟酸或磷酸酸性废水，废水中游离酸与金属离子产生的总酸度(总耗碱量)≥15g/L(以硫酸计)。
所述的超声波频率≥20kHz，超声波发生元件可一个或多个，其功率密度0.2-20w/cm2，作用方式包括但不限于反应槽内部或外部，反应物料在超声波区域水力停留时间≥15min。
所述反应物料在超声波区域水力更佳的停留时间为15-30min。
所述的超声波频率的优选范围是20-30kHz。
废水中游离酸与金属离子产生的总酸度(总耗碱量)的优选范围是15-50g/L(以硫酸计)。
本发明通过利用超声波的压缩、拉升交互高频变换作用，在液体中空化形成小真空泡，并生长、破裂，释放出强大的冲击能量，破碎、打散石灰中和硫酸或氢氟酸或磷酸等酸性含多种金属离子废水过程中包裹于石灰表面的硫酸钙(或氟化钙、或磷酸钙)、砷酸钙、金属氢氧化物等沉积物，使石灰颗粒裸露于废水中得以充分反应，从而提高石灰利用率。针对于游离酸与金属离子产生的总酸度(总耗碱量)不小于15g/L(以硫酸计)的废水，石灰利用率不小于85%。
