有色金屬廢水可分為酸性廢水、鹼性廢水、重金屬廢水、含氰廢水和含油廢水等。酸性廢水中含有大量的硫酸、鉛、鋅、銅、砷和鐵等重金屬離子，如果這些廢水未經處理進入環境中，會造成水體pH值降低，影響水生動植物生存環境，破壞生態平衡。重金屬離子會在動植物體內富集，通過食物鏈危害人類健康。廢水中有些物質是可以被利用的，只要探索到合適的工藝，它們就是資源。本文以某冶煉廠的酸性廢水為例，結合有色冶金廢水處理辦法，將廢酸資源化利用，生產出硫酸鋅產品，對該工藝的應用進行分析和探討。
1.廢水基本情況
某冶煉廠酸性廢水中硫酸含量約為12～18%（取樣廢酸的實際濃度可能會有波動，以實際測定為準），氯離子含量約為3000mg/L，氟離子含量約為1000mg/L，此外還有鐵、鉛、鋅、銅、鎘、砷等重金屬離子。取某一時段排出的廢水作為工藝試驗水樣，分析結果見表1。
表 1 某冶煉廠酸性廢水組分
2.工藝流程2.1 工藝流程
廠區各個車間的廢水在酸性廢水混合槽混合均勻，和氧化鋅廢渣反應生成硫酸鋅，經過除重金屬和除氟工藝，再根據溶液中各種鹽的溶解度不同，將硫酸鋅從溶液中析出，純化，乾燥，得到純度較高的硫酸鋅產品。工藝流程見圖1。
圖 1 冶金廢水資源化工藝流程
2.2 生成硫酸鋅
用氧化鋅廢渣和冶金酸性廢水中的硫酸反應，生產硫酸鋅，這是冶金酸性廢水資源化利用技術的主反應，將廢水和廢渣中的主要成分充分利用，生成硫酸鋅。這一步中要嚴格控制好pH值，反應完成後，溶液的pH值在1左右，為下一步除溶液中的重金屬做準備。
2.3 除重金屬
冶金酸性廢水中鐵、砷、鎘、銅和鉛，氧化鋅廢渣中也含有少量氧化銅，氧化銅和稀硫酸反應，生成硫酸銅，會使溶液中銅離子增多。
在酸性條件下，硫化鈉溶液中的硫離子可以和大多數重金屬離子反應生成沉澱。在溶液中加入適量的硫化鈉可除去鐵、砷、鎘、鉛和銅，除重金屬後，要將金屬硫化沉澱排出，防止流入後續工段。否則，隨著pH升高，部分硫化物會反溶，重金屬離子會重新回到溶液裡面。
2.4 除氟
除重金屬後，加入氧化鋅粉，使溶液的pH值到6左右。根據溶液中重金屬離子的量，加入適量石灰乳把溶液充分攪拌，注意溶液的pH值不要超過7，再加入硫酸鋁溶液，充分反應後將沉澱物排出。
2.5 製取硫酸鋅產品
除重金屬和氟離子後，溶液中會有少量氯離子和鈉離子，通過蒸髮結晶裝置，在廠用蒸汽較低情況下可選用MDE蒸發濃縮和結晶，在廠用蒸汽較高、電價較低情況下可選用MVR蒸髮結晶，將溶液蒸發到一定濃度使硫酸鋅析出，將析出的硫酸鋅晶體進一步純化，經過乾燥工藝，可製得純度較高的硫酸鋅產品。蒸出的冷凝水可以回用。
3.處理效果
3.1 除重金屬效果
取硫化反應槽出水，分析金屬離子含量，結果如表2所示。
表 2 硫化反應後水質金屬離子分析
除氟後，隨著溶液pH升高，鐵離子也越來越少，測定溶液中的鐵含量為＜0.001mg/L。將表2和表1對比可知，該工藝對重金屬的除去效果良好。
3.2 除氟效果
除氟後取水質分析，測得氟離子含量為1.2mg/L，除氟效果良好。
3.3 硫酸鋅純度分析
對硫酸鋅產品鹽分析，分析結果如表3所示。
表 3 硫酸鋅產品鹽分析
由表3的分析可知，該工藝製取的硫酸鋅產品達到了《HGT 2326-2005 工業硫酸鋅》一類產品的要求。
4.工藝特點
1.採用有色冶金酸性廢水和氧化鋅廢渣作為工藝原料，成本低廉，該工藝有較高的經濟價值。
2.該工藝結合傳統除重金屬和除氟工藝，對重金屬和氟的去除率高，操作工藝簡單，技術成熟，原材料易得。
3.製取硫酸鋅蒸髮結晶過程中，二次蒸汽的冷凝水水質好，可回用到廠區生產車間繼續使用，或者作為中水回用。
4.生產出的硫酸鋅產品純度可達到99.90%，符合國家標準（《HGT 2326-2005 工業硫酸鋅》）一類產品的要求，硫酸鋅產品品質優良，產品附加值高。
5.結語
近年來，隨著我國工業化的迅速發展，有色冶金行業也得到了飛速發展，不僅產品種類較多，產量也位居世界前列，同時在工業生產過程中排放出大量的廢水導致環境汙染。廢水的治理問題關係到企業的長期發展，廢水產生的環境問題關係到人類社會的繁榮穩定甚至生存。國家的環保政策越來越嚴格，有色冶金行業如何長期發展，如何綠色發展，這些問題迫在眉睫。
本文介紹了一種有色冶金酸性廢水資源化利用技術，通過利用廠內自有的氧化鋅廢渣反應生成硫酸鋅，再除重金屬和除氟工藝，然後利用蒸髮結晶技術從而製備高純度硫酸鋅。從某廠酸性廢水治理的實際效果來看，該技術能夠滿足有色冶金酸性廢水治理的要求，同時將廢酸進行利用，生產出純度較高的硫酸鋅產品，取得了良好的經濟效益。該技術對有色冶金酸性廢水的治理開闢了一條新的路徑，對同行業酸性廢水治理有重要的借鑑意義。
來源：合眾技術部