一種萃取法處理含鋅廢水工藝

楊明華

（江西自立環保科技有限公司，江西 撫州 341000）

廢水回用是節水減排的重要手段，廢水中的有價金屬回收利用也能為企業創造價值。在鋅冶煉過程中，不可避免地會產生各種含鋅廢水，含鋅廢水具有毒性大、污染嚴重等特點，進入環境后不能被生物降解，對生態環境和人體健康具有嚴重危害。在處理廢水的同時回收鋅資源具有明顯的經濟效益和環保效益［1～3］。

1 目前處理含鋅廢水技術現狀

1.1 復合絮凝劑沉降法

復合絮凝劑沉降法采用絮凝劑水解后產生的膠體電荷與廢水中的金屬離子進行配位形成穩定的絮凝物質沉降后除去廢水中的金屬離子。該方法中普遍使用的是有機絮凝劑聚丙烯酰胺類，而無機絮凝劑常用的是聚合氯化鋁，聚合氯化鐵、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵等，此方法主要適用于廢水中含重金屬量很低的廢水［4，5］，對含金屬量多時，試劑用量大，效果有限，同時產生的渣需要送火法冶煉企業進行處理。

1.2 石灰法處理

石灰中和法是工業處理廢水的常用辦法，操作簡單，設備投入小，可以將廢水中的鋅轉化為碳酸鋅或氫氧化鋅，但直接單一處理會導致得到的含鋅渣中鈣很多，同時產出的渣量大，無法直接回收鋅。同時得到的渣需要進一步處理并存在生產過程中儲存渣、轉運渣的困難［6，7］。

1.3 膜分離法

膜技術主要是通過膜的孔隙來攔截大分子、而小分子通過的一種物理方法。多級膜處理廢水中的重金屬，經過多級處理重金屬去除率也可以很高，但膜處理對廢水中的鈣、鎂金屬離子及懸浮物、有機物等要求高，同時膜處理后的水也很難回用，膜處理技術很大程度上可以將廢水中的金屬離子進行富集，得到高溶度的廢水后，再進行深度處理［8］。

目前還有電解、樹脂交換、生物吸附等其它方法［9～14］，每種方法都有它的利弊及適應性。這里介紹的是一種采用萃取加MVR蒸發結晶方式處理含鋅廢水的方法，此方法能夠很好地將廢水中的鋅轉變為鋅電解液進行電解得到金屬鋅錠，創造可觀的經濟價值，而廢水中的鹽通過MVR蒸發結晶系統也能很好地將水中的鉀、鈉鹽進行回收，同時產出的蒸餾水完全達到生產回用水標準且系統沒有外排水，做到“零排放”，同時采用萃取法更適合含有價金屬濃度高的廢水，回收有機金屬效果好，創造價值更高。

2 回收含鋅廢水工藝介紹

2.1 主要工藝流程

該工藝主要采用中和、萃取、凈化、MVR蒸發結晶處理工藝，外置輔料主要為工業碳酸鈣、工業碳酸鈉，部分產出的碳酸鈣回用，反萃用的酸為電解系統中的電解貧液，主要流程如圖1所示。

圖1 含鋅廢水處理工藝圖

2.2 含鋅廢水的主要成分

該工藝處理的含鋅廢水主要成分見表1。

表1 含鋅廢水成分 g／L

2.3 工藝中運用的主要原理

工藝中主要涉及到中和、除鈣、萃取，蒸發結晶。中和通過生石灰中和料液中的游離酸，形成穩定的硫酸鈣固體，除鈣則主要利用碳酸鈣的溶解度低的特點，用碳酸鈉與溶液中的鈣形成難溶物將鈣離子除去。萃取是溶液中的鋅離子跟P204萃取劑螯合時取代了P204上的氫形成更穩定的螯合物，而取代的氫變成游離酸。蒸發主要是通過對溶液的加熱將溶液的水分減少從而提高溶液鹽的濃度。結晶則主要是利用鹽在水中的不同溫度下鹽的溶解度的大小不一樣，利用溫度變化對不同鹽的溶解度的差異對鹽進行結晶分離。

工藝中主要涉及的化學式如下：

2.3.1 中和

工藝中有兩段中和，兩段中和的目的都是中和液中的游離酸，常用的中和劑有碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸鈣、氫氧化鈣。考慮生產成本采用生石灰處理，采用帶式過濾機對中和后的渣進行過濾，中和的pH值終點控制在3.0～3.5即可，過濾后的渣為石膏渣。由于廢水中含有氯離子，所以廢水中的鈣離子要比純硫酸體系中的鈣離子要高，鈣離子高對后續萃取及蒸發結晶系統都有影響，在鈣離子的存在時，水中的氟離子也基本上以氟化鈣的形式進渣。

2.3.2 萃取

工序中萃取系統是回收鋅的關鍵步驟，含鋅廢水與P204萃取劑經過多級逆流萃取混合后鋅離子被萃到P204有機上，再通過高酸進行反萃將萃取劑中的鋅反萃下來得到單一的硫酸鋅溶液，并作為電解鋅的電解液。此工藝有機物是循環使用，而反酸可以使電解廢液循環利用。萃取后的反萃后液硫酸鋅的成分見表2。

表2 硫酸鋅成分 g／L

反萃后得到硫酸鋅溶液完全達到電解鋅原液的要求。

2.3.3 凈化

由于廢水中含有氯離子，所以廢水中的鈣離子要比純硫酸體系中的鈣離子要高，鈣離子高對后續的蒸發結晶系統影響大，鈣在蒸發過程中容易形成垢堵塞管道，同時影響管道傳熱。碳酸鈣的溶解度極低，用碳酸鈉將溶液中的鈣離子以碳酸鈣的形式析出，溶液的鈣離子能除到0.01 g／L以下，達到送蒸發器的要求，而加入的碳酸鈉中的鈉離子進入蒸發結晶系統以鈉鹽的形式析出。

2.3.4 MVR蒸發結晶

MVR蒸發結晶工序是回收廢水中的鉀、鈉和水的主要工序。廢水中的鉀、鈉經過蒸發結晶濃縮離心后分離出鉀、鈉鹽，蒸發出來的蒸餾水收集返回生產系統回用。本工藝特點是整個過程中金屬得到回收，水得到回用，系統閉合生產。該工藝對廢水中含鋅量適應性強，同時為回收金屬廢水提供一個好的途徑，上述的部分工序可以結合自身的生產需要作出適當改變，對廢水中含其它金屬也可以采取合適的萃取劑分次進行回收處理。

3 結 論

1.采用萃取法回收廢水中的有價金屬鋅時，其特點更能適應廢水中含鋅高的問題，有價金屬越高回收的金屬更有經濟價值。但對于廢水中含金屬量在0.1 g／L內的廢水，其萃取效果和經濟效果不佳。工藝結合MVR濃縮結晶系統目的是實現廢水“零排放”，同時回收廢水中的鹽和水。鋅通過電解系統得到鋅錠，廢水經過MVR濃縮結晶后得到蒸餾水可以返回生產系統回用。整個系統生產穩定，無外排廢水，不形成二次污染。

2.該工藝一次性投資大，配套工序多，工序中技術差異性比較大，設備差異性大，員工操作和管理要求高。