鎢及鈷冶煉高氨氮廢液處理的實踐探討

陳志中

（江西江鎢鈷業有限公司，江西 贛州 341000）

綜述

鎢及鈷冶煉高氨氮廢液處理的實踐探討

陳志中

（江西江鎢鈷業有限公司，江西 贛州 341000）

通過對鎢和鈷冶煉技術、高氨氮廢液的處理技術的介紹，分析和比較了其中較為常見的幾種方法的優缺點，并分別從廢水排放達標技術的關鍵因素和運營成本兩方面探討了高氨氮廢液處理技術的應用效果。

鎢及鈷冶煉 高氨氮廢液 廢液處理

1 鎢及鈷的冶煉

1.1 鎢的冶煉

開采出的鎢礦主要形態為硫化鎢礦和鎢酸鉛礦這兩種，鎢的冶煉就是將鎢礦進行分解、提純鎢粉以及致密鎢制取的過程。

1.1.1 鎢礦分解的方法

鎢礦分解的方法主要包括使用碳酸鈉進行燒結（火法分解）和使用堿（酸）的分解（濕法分解）。

其中火法分解是將鎢礦和碳酸鈉一起在800～900℃的溫度中置于回轉窯內進行兩小時燒結，這一方法分解率高達98%以上。主要進行的化學反應為：

濕法分解法是將鎢礦浸泡在110℃以上的氫氧化鈉的溶液中，或者在90℃的鹽酸中分解浸出。主要產生的化學反應為：

1.1.2 鎢化合物的提純

鎢化合物的提純就是將鎢酸鈉溶液煮沸后用稀鹽酸進行中和，再加入氯化鎂（氯化銨）和硫化鈉，沉淀后再用鹽酸中和，最后加入氯化鈣即可得到人造白鎢，將使用鹽酸分解鎢酸鈣后得到的工業鎢酸在700～800℃的溫度中煅燒即可得到工業用純三氧化鎢。

1.1.3 鎢粉的制取

鎢粉制取一般采用氫還原三氧化鎢的方法。首先將三氧化鎢在550～800℃中還原成二氧化鎢，再將其在750～900℃中還原為鎢粉。

1.1.4 致密鎢的制取

致密鎢的制取主要是通過將鎢粉進行成形、燒結以及融化后得到的。

1.2 鈷的冶煉

大部分開采出來的鈷礦是以砷化物、氧化物以及硫化物的形式存在的。所以原材料的品味相對較低，主要冶煉方法包括從鎳锍、從鎳精煉的凈化渣中提煉、從含鈷的黃鐵礦中提取以及從砷礦中提取這四種方法。

1）從鎳锍中提取。將含鈷的銅硫渣經過還原硫化后形成的鈷合金或者鈷硫加壓酸浸后再加入草酸沉淀，再進行煅燒即可得到氧化鈷。

2）從鎳精煉的凈化渣中提煉。鈷渣經過還原硫酸的浸出使得鈷呈硫酸鈷進入特制的溶液，分離雜質后即可獲得氯化鈷等相關產物。

3）從含鈷的黃鐵礦中提取。將從黃鐵礦中選出的鈷硫礦硫酸化焙燒后用水或用酸形成浸出液，去除雜質后進過鎳鈷分離即可得到純金的鈷。

4）從砷礦中提取。將經過焙燒或熔煉的砷鈷礦砂浸入溶液去除雜質后鎳鈷分離可以得到鈷溶液。

2 高氨氮廢水處理技術

2.1 高氨氮廢水處理的原理

鎢及鈷等有色金屬的冶煉會產生大量的廢水，廢水中包含了高濃鹽類物質、高濃氨氮以及一些重金屬等物質，若不經過妥善的處理直接排放會給我們造成不利影響。高氨氮廢水主要是由金屬離子和氨氮組成的，高氨氮廢水處理技術主要采用吹脫法、高級氧化法、高效生物脫氮法以及化學沉淀等方法，操作簡單，高效便捷。通過這些方法能去除或中和高濃度的氨氮分子，達到凈化水質的效果。

2.2 高氨氮廢水處理技術的具體方法

2.2.1 吹脫法

吹脫法是目前應用最廣泛的方法之一，是通過調節廢水中銨離子的pH值使之轉換為氨分子用空氣或者使用蒸汽吹出的方法。其中pH值、溫度、氣液分離空間以及氣液比等因素都是影響吹托效果的主要因素。研究顯示，在pH值為10到13之間，溫度為30～50℃之間進行的吹脫法是效果最好的。這種方法效果穩定、操作簡單、便于控制，能有效避免二次污染。

2.2.2 MAP法

也就是化學沉淀法。是將Mg2+和PO4-投入含有銨離子的廢水中，從而生成MAP結晶，沉淀后再將其分離。這種方法主要適用于濃度較高的氨氮廢水，有效率高達90%以上。研究表明：當pH值為8.6的時候，同時投加Na2HPO4和MgCl2使廢水氨氮質量濃度降至6.5 mg/L。這種方法操作方法簡單，轉化效率高，但是藥劑的量以及造成的污染需要注意。

2.2.3 硝化與反硝化法

傳統的硝化法是通過好氧菌使廢水中的氨氮氧化為硝酸鹽，即NH4++2O2→NO3-+2H++H2O。而反硝化法是在無氧的情況下將硝酸鹽氮通過反硝化菌的作用還原成為氮氣。這種技術因為效率高、費用少，應用最為廣泛，但其操作流程復雜，設備較多是它的一個缺點。

2.2.4 離子轉換法

目前這種方法中，作為去除氨氮的交換體通常是沸石。通過使用沸石進行靜態或動態以及再生的吸附試驗，全面系統的對氨氮的濃度、pH值、溫度、以及沸石量、時間和水質進行了試驗，考察得出靜態試驗中，氨氮質量濃度是10 mg/L，而pH值是位于7到9之間時，沸石吸附量為1.6 mmol/g。而動態試驗中，濾速是2 m3/h，那么在停留的時間為30 min的時候，出水的氨氮質量濃度小于2 mg/L［1］。再生試驗中，再生劑為500 mL的5 g/L的NaCl溶液，再生1 h，效果明顯。

2.2.5 折點氯化法

這種方法是通過氯氣和氨氣相反應產生氮氣。當廢水中含有氨和胺的時候，必須將加氯的量控制為折點之后，以保證廢水中的折點氯化法最突出的優點是通過正確控制加氯量和對流量進行均化，廢水中的氨和胺能夠全部被氯化［2］，但是這種方法的成本較高。所以，這種方法經常用于在進行中的深度脫氮的處理方法，而影響氯氣添加量的主要因素為溫度、pH值以及廢水中的氨氮濃度。而且這種方法很容易會產生副產物比如氯胺等有機物，容易造成二次污染。優點是反應迅速，效果穩定。

2.2.6 傳統生物脫氮法

這種方法包括A/O、氧化溝和各種類型的SBR工藝，包括A-SBR法和多級SBR法。在對高氨氮廢水進行處理的時候，通常會采用前置物化的脫氮方法將水中的氨氮濃度降低到適宜于生物處理的范圍。但是這種方法在處理的過程中必須要增加供氧量，也就是說會增加基建的投資和供氧的費用，對于某些緩沖能力相對較差的高氨氮廢水的處理還必須增加堿來維持一定的pH范圍。而一些高氨氮水中還會因為存有很多的游離氨從而抑制生物的活性，導致除污效果不明顯，這種情況下就必須要增加大量的碳源才可以滿足需求，而這樣做勢必會造成企業的處理成本升高，造成效益的降低。

3 高氨氮廢水處理技術的應用效果

3.1 廢水排放達標

從20世紀60年代開始，富營養化的現象開始出現在全球的各個水域，80年代之后各水域的污染日益加重，特別是來源于冶煉、化工、化肥等行業的濃度極高的氨氮廢水，隨著經濟的不斷發展，廢水的排放量也逐漸加大，產生的毒性也越來越大，對環境的污染也越來越大。隨著氨氮廢水污染的治理問題成為現今社會極度關注的問題。氨氮廢水處理技術也開始廣泛使用起來，它通過吹脫法、高級氧化法、高效生物脫氮法以及化學沉淀等方法或分離或中和廢水中的氨氮離子和雜質，對廢水進行凈化，從而使廢水中的各項檢測項目符合我國《中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準》的規定。我國某企業使用高氨氮廢水處理技術的工藝流程：生產廢水→調節池→反應池→沉淀池→吹脫塔→回調池→SBR反應池→達標排放。

技術關鍵參數有合理規范吹脫水中的pH范圍，規范控制沉淀池的負荷等參數，規范控制吹脫塔的相關負荷等參數，合理控制SBR反應的相關負荷參數。流程完結后排放水的各項檢測指標見下頁表1。

表1 排放水的標準

3.2 運營成本減少

企業運營最主要的目的就是為了企業效益，很多企業對廢水不加處理直接排放的一個很直接的原因就是為了節省企業的運營成本［3］。通過高氨氮廢液處理技術的方法，能夠對氨氮進行提純或回收再利用［4］，不僅可挽救環境危機，更節約了原材料的成本消耗，帶來更多的企業效益。該企業實施高氨氮廢液處理技術的主要經濟指標見表2。

表2 實施高氨氮廢液處理技術后的各項指標

4 結語

環境污染已經成為了世界性的難題，但是環境污染的治理卻依然很難。目前采用的各種廢液處理方法，相對來說都有一定的治理成效，但也各有缺點。在高氨氮廢液處理的方法中，折點氯化的方法雖然操作簡單有成效，但還是存在一些安全問題，甚至因為操作不當還會引發二次污染，另一方面對于企業效益來講，操作的成本相對較高。而化學沉淀的缺點是沉淀劑的成本相對較高，并且對最佳操作條件的控制難度較高，所以很多企業為了效益并不會選擇這一方法。吹脫法，包括空氣法和蒸汽法都很容易造成二次污染，操作較難把握。離子轉換法中，用于操作的樹脂再生問題目前還沒有解決的方法。雖然目前高氨氮廢液處理的相關方法還存在諸多缺陷，但是目前對環境的發展和企業的經營來說，這些方法仍然是目前相對安全、有效的方法。

［1］ 陳冰芳，胡艷麗.高氨氮廢液處理技術［J］.礦冶工程，2009（6）：14-16.

［2］ 崔樹軍，谷立坤，張建云.高氨氮廢液處理技術及研究應用現狀［J］.中國給水排水，2010，26（14）：26-29.

［3］ 黃海明，晏波，陳啟華.稀土廢水中高濃度氨氮水處理與回收試驗研究［J］.環境工程學報，2008（5）：652-655.

［4］ 鐘金松，閔育順，肖賢明.淺談高濃度氨氮廢水處理的可持續發展方向［J］.環境科學與技術，2008，31（2）：94-92.

（編輯：張偉）

Practice of High Ammonia-nitrogen Wastewater Treatment by Tungsten and Cobalt Smelting

Chen Zhizhong
（Jiangxi Cobalt Industry Co.，Ltd.，Ganzhou Jiangxi 341000）

Based on smelting technology of tungsten and cobalt and introduction of high ammonia-nitrogen wastewater treatment technology，this paper analyzes and compares the advantages and disadvantages of several common methods，and explores the application effect of high ammonia-nitrogen processing technology separately from the key elements and operation cost of wastewater emission standard technology.

tungsten and cobalt smelting，waste liquid with high ammonia-nitrogen，liquid waste processing

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.04

F407.3

A

1672-1152（2015）06-0009-03

2015-07-21

陳志中（1968—），男，冶金高級工程師，研究方向：冶金工藝。E-mail:ksrz88@163.com