陈志中

（江西江钨钴业有限公司，江西 赣州 341000）

综述

钨及钴冶炼高氨氮废液处理的实践探讨

陈志中

（江西江钨钴业有限公司，江西 赣州 341000）

通过对钨和钴冶炼技术、高氨氮废液的处理技术的介绍，分析和比较了其中较为常见的几种方法的优缺点，并分别从废水排放达标技术的关键因素和运营成本两方面探讨了高氨氮废液处理技术的应用效果。

钨及钴冶炼 高氨氮废液 废液处理

1 钨及钴的冶炼

1.1 钨的冶炼

开采出的钨矿主要形态为硫化钨矿和钨酸铅矿这两种，钨的冶炼就是将钨矿进行分解、提纯钨粉以及致密钨制取的过程。

1.1.1 钨矿分解的方法

钨矿分解的方法主要包括使用碳酸钠进行烧结（火法分解）和使用碱（酸）的分解（湿法分解）。

其中火法分解是将钨矿和碳酸钠一起在800～900℃的温度中置于回转窑内进行两小时烧结，这一方法分解率高达98%以上。主要进行的化学反应为：

湿法分解法是将钨矿浸泡在110℃以上的氢氧化钠的溶液中，或者在90℃的盐酸中分解浸出。主要产生的化学反应为：

1.1.2 钨化合物的提纯

钨化合物的提纯就是将钨酸钠溶液煮沸后用稀盐酸进行中和，再加入氯化镁（氯化铵）和硫化钠，沉淀后再用盐酸中和，最后加入氯化钙即可得到人造白钨，将使用盐酸分解钨酸钙后得到的工业钨酸在700～800℃的温度中煅烧即可得到工业用纯三氧化钨。

1.1.3 钨粉的制取

钨粉制取一般采用氢还原三氧化钨的方法。首先将三氧化钨在550～800℃中还原成二氧化钨，再将其在750～900℃中还原为钨粉。

1.1.4 致密钨的制取

致密钨的制取主要是通过将钨粉进行成形、烧结以及融化后得到的。

1.2 钴的冶炼

大部分开采出来的钴矿是以砷化物、氧化物以及硫化物的形式存在的。所以原材料的品味相对较低，主要冶炼方法包括从镍锍、从镍精炼的净化渣中提炼、从含钴的黄铁矿中提取以及从砷矿中提取这四种方法。

1）从镍锍中提取。将含钴的铜硫渣经过还原硫化后形成的钴合金或者钴硫加压酸浸后再加入草酸沉淀，再进行煅烧即可得到氧化钴。

2）从镍精炼的净化渣中提炼。钴渣经过还原硫酸的浸出使得钴呈硫酸钴进入特制的溶液，分离杂质后即可获得氯化钴等相关产物。

3）从含钴的黄铁矿中提取。将从黄铁矿中选出的钴硫矿硫酸化焙烧后用水或用酸形成浸出液，去除杂质后进过镍钴分离即可得到纯金的钴。

4）从砷矿中提取。将经过焙烧或熔炼的砷钴矿砂浸入溶液去除杂质后镍钴分离可以得到钴溶液。

2 高氨氮废水处理技术

2.1 高氨氮废水处理的原理

钨及钴等有色金属的冶炼会产生大量的废水，废水中包含了高浓盐类物质、高浓氨氮以及一些重金属等物质，若不经过妥善的处理直接排放会给我们造成不利影响。高氨氮废水主要是由金属离子和氨氮组成的，高氨氮废水处理技术主要采用吹脱法、高级氧化法、高效生物脱氮法以及化学沉淀等方法，操作简单，高效便捷。通过这些方法能去除或中和高浓度的氨氮分子，达到净化水质的效果。

2.2 高氨氮废水处理技术的具体方法

2.2.1 吹脱法

吹脱法是目前应用最广泛的方法之一，是通过调节废水中铵离子的pH值使之转换为氨分子用空气或者使用蒸汽吹出的方法。其中pH值、温度、气液分离空间以及气液比等因素都是影响吹托效果的主要因素。研究显示，在pH值为10到13之间，温度为30～50℃之间进行的吹脱法是效果最好的。这种方法效果稳定、操作简单、便于控制，能有效避免二次污染。

2.2.2 MAP法

也就是化学沉淀法。是将Mg2+和PO4-投入含有铵离子的废水中，从而生成MAP结晶，沉淀后再将其分离。这种方法主要适用于浓度较高的氨氮废水，有效率高达90%以上。研究表明：当pH值为8.6的时候，同时投加Na2HPO4和MgCl2使废水氨氮质量浓度降至6.5 mg/L。这种方法操作方法简单，转化效率高，但是药剂的量以及造成的污染需要注意。

2.2.3 硝化与反硝化法

传统的硝化法是通过好氧菌使废水中的氨氮氧化为硝酸盐，即NH4++2O2→NO3-+2H++H2O。而反硝化法是在无氧的情况下将硝酸盐氮通过反硝化菌的作用还原成为氮气。这种技术因为效率高、费用少，应用最为广泛，但其操作流程复杂，设备较多是它的一个缺点。

2.2.4 离子转换法

目前这种方法中，作为去除氨氮的交换体通常是沸石。通过使用沸石进行静态或动态以及再生的吸附试验，全面系统的对氨氮的浓度、pH值、温度、以及沸石量、时间和水质进行了试验，考察得出静态试验中，氨氮质量浓度是10 mg/L，而pH值是位于7到9之间时，沸石吸附量为1.6 mmol/g。而动态试验中，滤速是2 m3/h，那么在停留的时间为30 min的时候，出水的氨氮质量浓度小于2 mg/L［1］。再生试验中，再生剂为500 mL的5 g/L的NaCl溶液，再生1 h，效果明显。

2.2.5 折点氯化法

这种方法是通过氯气和氨气相反应产生氮气。当废水中含有氨和胺的时候，必须将加氯的量控制为折点之后，以保证废水中的折点氯化法最突出的优点是通过正确控制加氯量和对流量进行均化，废水中的氨和胺能够全部被氯化［2］，但是这种方法的成本较高。所以，这种方法经常用于在进行中的深度脱氮的处理方法，而影响氯气添加量的主要因素为温度、pH值以及废水中的氨氮浓度。而且这种方法很容易会产生副产物比如氯胺等有机物，容易造成二次污染。优点是反应迅速，效果稳定。

2.2.6 传统生物脱氮法

这种方法包括A/O、氧化沟和各种类型的SBR工艺，包括A-SBR法和多级SBR法。在对高氨氮废水进行处理的时候，通常会采用前置物化的脱氮方法将水中的氨氮浓度降低到适宜于生物处理的范围。但是这种方法在处理的过程中必须要增加供氧量，也就是说会增加基建的投资和供氧的费用，对于某些缓冲能力相对较差的高氨氮废水的处理还必须增加碱来维持一定的pH范围。而一些高氨氮水中还会因为存有很多的游离氨从而抑制生物的活性，导致除污效果不明显，这种情况下就必须要增加大量的碳源才可以满足需求，而这样做势必会造成企业的处理成本升高，造成效益的降低。

3 高氨氮废水处理技术的应用效果

3.1 废水排放达标

从20世纪60年代开始，富营养化的现象开始出现在全球的各个水域，80年代之后各水域的污染日益加重，特别是来源于冶炼、化工、化肥等行业的浓度极高的氨氮废水，随着经济的不断发展，废水的排放量也逐渐加大，产生的毒性也越来越大，对环境的污染也越来越大。随着氨氮废水污染的治理问题成为现今社会极度关注的问题。氨氮废水处理技术也开始广泛使用起来，它通过吹脱法、高级氧化法、高效生物脱氮法以及化学沉淀等方法或分离或中和废水中的氨氮离子和杂质，对废水进行净化，从而使废水中的各项检测项目符合我国《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》的规定。我国某企业使用高氨氮废水处理技术的工艺流程：生产废水→调节池→反应池→沉淀池→吹脱塔→回调池→SBR反应池→达标排放。

技术关键参数有合理规范吹脱水中的pH范围，规范控制沉淀池的负荷等参数，规范控制吹脱塔的相关负荷等参数，合理控制SBR反应的相关负荷参数。流程完结后排放水的各项检测指标见下页表1。

表1 排放水的标准

3.2 运营成本减少

企业运营最主要的目的就是为了企业效益，很多企业对废水不加处理直接排放的一个很直接的原因就是为了节省企业的运营成本［3］。通过高氨氮废液处理技术的方法，能够对氨氮进行提纯或回收再利用［4］，不仅可挽救环境危机，更节约了原材料的成本消耗，带来更多的企业效益。该企业实施高氨氮废液处理技术的主要经济指标见表2。

表2 实施高氨氮废液处理技术后的各项指标

4 结语

环境污染已经成为了世界性的难题，但是环境污染的治理却依然很难。目前采用的各种废液处理方法，相对来说都有一定的治理成效，但也各有缺点。在高氨氮废液处理的方法中，折点氯化的方法虽然操作简单有成效，但还是存在一些安全问题，甚至因为操作不当还会引发二次污染，另一方面对于企业效益来讲，操作的成本相对较高。而化学沉淀的缺点是沉淀剂的成本相对较高，并且对最佳操作条件的控制难度较高，所以很多企业为了效益并不会选择这一方法。吹脱法，包括空气法和蒸汽法都很容易造成二次污染，操作较难把握。离子转换法中，用于操作的树脂再生问题目前还没有解决的方法。虽然目前高氨氮废液处理的相关方法还存在诸多缺陷，但是目前对环境的发展和企业的经营来说，这些方法仍然是目前相对安全、有效的方法。

［1］ 陈冰芳，胡艳丽.高氨氮废液处理技术［J］.矿冶工程，2009（6）：14-16.

［2］ 崔树军，谷立坤，张建云.高氨氮废液处理技术及研究应用现状［J］.中国给水排水，2010，26（14）：26-29.

［3］ 黄海明，晏波，陈启华.稀土废水中高浓度氨氮水处理与回收试验研究［J］.环境工程学报，2008（5）：652-655.

［4］ 钟金松，闵育顺，肖贤明.浅谈高浓度氨氮废水处理的可持续发展方向［J］.环境科学与技术，2008，31（2）：94-92.

（编辑：张伟）

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

陈志中（1968—），男，冶金高级工程师，研究方向：冶金工艺。E-mail:ksrz88@163.com