在冶煉生產過程中，含SO?和SO?的煙氣經稀酸洗滌凈化后產生大量污酸，這些污酸富含銅、砷、鐵等重金屬雜質。傳統石灰中和-鐵鹽沉淀法存在處理效果不穩定、渣量大（約為硫化法的20倍）且易產生二次污染等問題。硫化法除砷技術因其高效性、經濟性和環保優勢，已成為解決高砷污酸處理難題的關鍵技術。

硫化法除砷技術原理

硫化法除砷基于金屬硫化物溶度積遠低于氫氧化物的特性。在酸性條件下（pH=1-3），硫化劑（Na?S或NaHS）首先與酸反應生成H?S氣體，隨后H?S與污酸中的砷反應生成As?S?沉淀。該過程同步去除銅、鉛、鎘等重金屬，形成MS型硫化物（M代表金屬離子）。

技術優勢體現在：

高效去除：As去除率可達99.9%，出水ρ(As)<0.3mg/L；

資源回收：處理后的稀酸可直接回用于磷肥/硫酸生產；

危廢減量：渣量僅為石灰法的5%，且As?S?沉淀物可資源化利用；

經濟性：噸水處理成本較傳統方法降低40-60%。

關鍵工藝系統

多級硫化反應系統

針對不同砷濃度采用差異化設計：

高砷污酸（As>500mg/L）：采用兩級硫化反應，一級去除率>95%，二級確保出水達標。湖北某化肥廠案例顯示，兩級系統使As從480mg/L降至0.8mg/L；

低砷污酸：采用大容積單級反應槽，通過延長HRT（≥30min）和優化攪拌（G值50-300s?1）保證去除效果。

氣液強化裝置

創新性氣液強化器通過以下方式提升效率：

壓力控制：維持60-75kPa壓力提升H?S溶解度；

清液循環：摻入As<50mg/L的清液攜帶硫化渣，增大氣液接觸面積；

尾氣回用：含H?S尾氣返回預處理段，實現"以廢治廢"。

運行參數優化

藥劑投加：按S/As摩爾比3-4.5投加，實際用量需考慮重金屬競爭消耗。某工程中NaHS投加量為理論值的1.1-1.2倍時效果最佳；

反應條件：

溫度30-40℃（過高導致H?S逸散，過低減慢反應速率）；

pH值1.5-3.0（過酸降低S2?濃度，堿性生成可溶性硫代酸鹽）；

固液分離：采用FBL過濾器+板框壓濾，污泥含水率≤70%，固含量<10mg/L。

工程應用案例

江蘇某填埋場處理項目（200m3/d規模）實施效果：

進水指標：As=4160mg/L，Cu=35mg/L，電導率40.8mS/cm；

工藝組合：預處理-接觸蒸發-尾氣冷凝三級系統；

處理效能：冷凝液As<35mg/L，濃縮液體積減少85%；

經濟效益：利用填埋氣作熱源，運行成本180元/噸。

技術挑戰與發展

現存問題

鈉鹽積累：Na?S引入的Na?影響酸回用，需配套脫鹽工藝；

安全風險：H?S泄漏風險要求嚴格的氣體監測系統；

殘液處理：濃縮液含鹽量>150g/L，固化填埋成本高。

創新方向

新型硫化劑：采用FeS/FeS?替代Na?S，避免鈉離子引入且緩釋S2?；

智能控制：基于ORP-pH聯動的PID控制系統，加藥誤差從±15%降至±5%；

污泥資源化：酸浸-電解工藝回收Cu（純度99.5%）和Fe?O?磁性材料。

硫化法除砷技術通過硫化物沉淀與氣液傳質強化的協同，為高砷污酸處理提供了高效解決方案。隨著材料革新與智能控制技術的融合，該工藝將在實現"近零排放"與"資源循環"目標中發揮更重要作用。