離子交換法鎢冶煉過程中廢水處理技術的研究

熊 慶

（贛州華興鎢制品有限公司，江西 贛州 341000）

中國的鎢資源儲量占到全球的70%以上，是名副其實的鎢礦資源大國。我國現有的煉鎢企業大部分都采用堿分解-離子交換的工藝方法進行鎢的冶煉，即將鎢精礦進行堿煮，制成粗鎢酸鈉，之后配制交前液，并使用離子交換柱吸附，產生大量交后廢水，此時溶液中的含砷化合物就會同時進入鎢酸鈉溶液，在之后的進料吸附過程中便進入交后廢水中。目前，含砷及氨氮含廢水在處理時一般采用物理法、化學法及生物法等方法。該文主要介紹離子交換法鎢冶煉過程分析，鐵鹽沉淀-次氯酸鈉氧化相結合的廢水處理方法，冶煉過程節水方案，并在實驗中探索最佳處理工藝，以期對離子交換法鎢冶煉廢水處理工作提供一定參考。

1 離子交換鎢冶煉過程分析

離子交換技術已在鎢冶煉中得到廣泛應用。鎢冶煉中是用強堿性陰離子交換樹脂將粗鎢酸鈉溶液凈化除雜并轉型成鎢酸銨溶液，其工藝過程包括磨礦、堿分解、交換、蒸發結晶、干燥包裝。本工藝可同時完成凈化除砷、磷、硅、錫等雜質并將鎢酸鈉轉型成鎢酸銨，雜質分離主要是基于水溶液中各種陰離子對強堿性陰離子交換樹脂的親和力不同，達到離子分離并進入交后廢水中。

離子交換法處理粗鎢酸鈉溶液凈化并轉型制取鎢酸銨工藝具有設備簡單、流程短、勞動條件好、操作穩定、投資少、金屬回收率高，易于實現自動化控制等優點。用陰離子交換樹脂提鎢雖可分離除硅、磷、砷等雜質，但不可分離鉬，適用于鉬量低的黑鎢精礦。社會制度和生產過程的變換，一開始設計的使用要求和設計標準與現在的冶煉設備結構和使用要求不適應。錯誤劣質的設計、施工和建設使得冶煉設備不能滿足正常使用，在冶煉設備存在使用不當等原因。

2 含砷及氨氮廢水處理分析

2.1 實驗內容

該實驗考察不同鐵鹽種類和溶液pH值對于鎢冶煉廢水中砷和氨氮的去除效果。

2.2 結果與分析

（1）溶液pH值及鐵鹽種類對除砷效果的影響。實驗方法：三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵3種鐵鹽溶液分別進行除砷實驗，每次實驗都將廢水中Fe/As值固定在6～8左右，使用氫氧化鈉和鹽酸來調節廢水溶液中的pH值，再將溶液放置在磁力攪拌器上均勻攪拌約15 min，靜置后將沉淀過濾。

實驗結果：當pH值被調整至7左右的時候，鐵鹽除砷的效果最佳；當溶液偏堿性時，砷酸根與鐵結合的沉淀溶解，砷重新返溶到溶液中；當溶液偏酸性時，砷酸根不與鐵結合。從不同鐵鹽的除砷效果對比看來，三價鐵鹽效果優于二價鐵鹽，當溶液pH值被控制在7～8之間時，三價鐵鹽的除砷率均達到95%以上，能達到排放標準的0.5mg/l以下，且三價鐵鹽中，氯化鐵在水溶液中的溶解性優于硫酸鐵。

（2）溶液pH值對氨氮去除效果的影響。實驗方法：取之前經過氯化鐵沉淀后的廢水5份，分別加入相同量的含有效氯11%左右的次氯酸鈉，按1mg氨氮投加0.085ml次氯酸鈉，使用氫氧化鈉和鹽酸調節pH值，將實驗廢水的pH值分別調節為4、6、8、10、12。

實驗結果：氨氮的去除率與pH值成反比，即溶液pH值越低，廢水中氨氮的去除效果就越好。

3 鎢冶煉過程節水方案

離子交換鎢冶煉生產過程中的廢水量是通過具體的生產工藝來進行決定的，因此我們可以改進生產工藝來減少排放，主要有以下幾個重要的方面。

（1）使生產主要過程中少用水。這個方法較難解決，我們需要從根本上對冶煉企業的生產工藝來進行改進，通過原材料以及冶煉企業設備的改進來的讓用水量減少，對磨礦加水體積嚴格按照工藝要求執行，在保證樹脂吸附能力的要求下嚴格控制交前液的鎢度減少廢水的產生[1]。

（2）使生產洗滌過程中少用水。在生產過程中，為了保證產品仲鎢酸銨的質量，我們需要對吸附鎢的交換樹脂和產品洗滌來將雜質除去，這是一個非常費水的過程，我們需要對其進行改進，能夠使其降低成本。

（3）通過對冷卻用水的管理來節水。鎢冶煉過程中由于要滿足工藝上的要求，需要采用冷卻水來進行降溫與冷卻，但是這種水源除了容易受到熱污染與輻射污染方面，水的質量還是比較好的，因此我們可以對其進行重復利用，冷卻水是工業節水的重要考慮因素，具體的措施主要有以下幾種：①改直流式用水系統為循環用水系統。②選高效節能和性能優良的冷卻構筑物。③控制循環水水質 循環水的主要控制指標為其污垢與化學元素的含量，我們需要將其存在的微生物進行殺死，然后把濃縮倍數進行控制，同時防止其對設備產生腐蝕，但是這種水不能投入到生活當中。

（4）生產廢水的循環利用。由于工業用水的標準是不一樣的，因此，我們可以把一些環節中不需要的廢水，來作為另一環節里面可以使用的水，從而來實現水資源節約的目的，如：純水洗柱水用來粗鎢酸鈉洗滌及離子交換柱一次洗滌；離子交后廢水用來反洗離子交換柱；壓濾機洗滌進行逆流洗滌回用。在工業生產當中，作為冷卻水利用時，要對其成分進行檢查，如果其鈣鎂離子比較多的話，可能會影響設備的運行，因為其可能會產生大量的水垢，這是我們應當重點注意的[2]。

4 結論

鐵鹽沉淀法對除砷有較好的效果，三價鐵鹽除砷效果明顯優于二價鐵鹽，pH控制在7 ～8之間除砷效果最佳，且三價鐵鹽中三氯化鐵在運行過程和實際操作中更適合，Fe/As比6 ～8，反應時間15min左右；次氯酸鈉氧化法能有效去除氨氮，且pH越低氨氮去除效果越佳，考慮環境與操作因素pH控制10左右最適合，1mg氨氮投加含有效氯11%次氯酸鈉0.085ml，反應時間20min左右。

要對于冶煉實際的生產水平要進行大幅度的提升，不斷優化生產工藝，減少鎢冶煉過程中廢水的產生，并做好對廢水重復利用的工作，對于可以使用的資源要進行回收，對于排放過的水資源要進行觀察，使得其不再污染環境，所以對于這些不同種類的水資源，要進行合理的歸類，通過適宜的方法，讓它們最大化自身的價值。