[发明专利]一种从含铜酸性废水中回收铜、铁并产出石膏的方法

说明书

一.技术领域

本发明涉及废水资源化处理技术领域，尤其是涉及一种从含铜酸性废水中回收铜、铁并产出石膏的方法。

二.背景技术

随着科学技术的进步和经济的发展，国内外对铜产品的需求越来越大。但是世界各地铜矿山中的富矿、易开采矿逐渐减少，同时人们的环保意识逐渐增强，致使火法炼铜面临越来越大的困难。自20世纪80年代以来，新型高效萃取剂的开发成功使铜的“浸出-萃取-电积”技术得到了长足发展。该技术具有流程简单、投资少、成本低、环保好、产品质量高等优点，尤其对于处理复杂低品位矿石更具优势。近20年来，该技术在铜的湿法冶金领域得到了广泛的应用。目前以该技术生产的铜占世界铜总产量的25%左右，而且比例还在不断上升。

在国内湿法炼铜领域内，硫化铜矿的生物堆浸和焙烧浸出具有举足轻重的地位，这两个领域的共同问题是含铜酸性废水的产出。这是一种含铜、铁和硫酸根的酸性废水。目前，国内外对于中高浓度含铜酸性废水常采用“萃取法/硫化法+石灰中和法”组合工艺进行处理，而对于低浓度含铜酸性废水常采用“硫化法/离子交换法/膜法+石灰中和法”组合工艺或石灰中和法进行处理。萃取法/硫化法/离子交换法/膜法存在工艺流程长、投资大、处理成本高等缺点；石灰中和法存在中和渣铜品位低，无再回收价值的缺点。且上述任何一种方法对废水中的铁均无法有效地回收，都将产生大量的含铁中和渣。由于中和渣中含少量重金属铜，故常将中和渣送至尾矿库或中和渣场堆存，这既占用土地，又可能会给环境带来新的潜在影响。因此，假如在达标处理废水的同时能够采取简单有效的方法回收废水中的铜，并且将酸性废水中的主要耗碱成份铁提取出来并制成相应的产品，这不仅可提高铜矿中有价成份的综合利用率，降低环保费用，同时将大大改善中和渣的沉降性能、大大减少中和渣渣量。所以，开发含铜酸性废水铜、铁的综合回收新技术对于降低生产费用、提高资源利用率和节能减排具有重要的意义。

三.发明内容

本发明的目的是提供一种从含铜酸性废水中回收铜、铁并产出石膏的方法，该方法不仅能够有效地回收含铜酸性废水中有价金属铜，而且能够充分利用含铜酸性废水中铁和硫酸根，以较低的成本生产氢氧化铁和石膏，同时避免或减小由此带来的资源浪费和环境影响。

本发明一种从含铜酸性废水中回收铜、铁并产出石膏的方法包括如下几个步骤：

（1）石灰中和沉铁过程：往酸性废水中加入石灰进行中和，酸性废水经石灰中和后将产生含氢氧化铁、石膏的中和渣和含铜酸性液。其中，石灰中和终点pH值控制在3.5～4.5之间。

（2）盐酸酸浸过程：往步骤一产生的中和渣中加入盐酸进行酸浸，中和渣经酸浸后将产生氯化铁浸出液和石膏浸出渣。其中，酸浸终点pH值控制在1.5以下。

（3）石灰再中和沉铁过程：往步骤二产生的浸出液中加入石灰进行中和，浸出液与石灰反应后将产生氯化钙溶液和氢氧化铁沉淀物。其中，石灰再中和终点pH值控制在4～9之间。

（4）硫酸沉钙与盐酸再生过程：往步骤三产生的浸出液中加入硫酸进行硫酸沉钙与盐酸再生，浸出液与硫酸反应后将产生盐酸溶液和硫酸钙沉淀物。由此产生的盐酸则返回用于盐酸酸浸工序。其中，硫酸加入量由浸出液中氯化钙浓度确定，按化学计量1∶1添加。

（5）石灰/片碱中和沉铜过程：往步骤一产生的含铜酸性液中加入石灰或片碱进行中和，经石灰或片碱中和后将产生含氢氧化铜的中和渣。其中，中和终点pH值控制在6～9之间。

（6）硫酸酸浸过程：往步骤五产生的含氢氧化铜中和渣中加入含铜酸性废水或硫酸溶液或含铜酸性废水+硫酸进行酸浸，中和渣经酸浸后将产生含铜浸出液。其中，酸浸终点pH值控制在3.0以下。

本工艺方法的基本原理如下：

（1）石灰中和沉铁过程

金属离子的浓度与溶液的pH值、氢氧化物溶度积之间存在如下关系：因此，可通过控制溶液pH值实现铁与其它金属离子的分离，并且达到联产石膏的目的。其化学反应式为：

Fe2(SO4)3+3Ca(OH)2===2Fe(OH)3↓+CaSO4↓

H2SO4+Ca(OH)2===CaSO4↓+H2O

（2）盐酸酸浸过程

由于硫酸钙在盐酸体系中溶解度较小，因此，往含氢氧化铁和石膏的中和渣中加入盐酸可实现氢氧化铁与硫酸钙的分离，其化学反应式如下：

Fe(OH)3+3HCl===FeCl3+3H2O

Ca(OH)2+2HCl===CaCl2+2H2O

（3）石灰再中和沉铁过程