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有色金属工业重金属废水重复利用综合技术

成果类型:: 新技术

发布时间: 2022-11-16 19:41:00

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 欧阳文慧 | 2022-11-16 19:41:00

针对有色重金属废水难以达标排放和回用难题,罗胜联教授深入一线开展工艺分析,发现了有色重金属废水达标排放缺乏有效捕集剂、废水回用极易结垢、回用水中捕集剂和缓蚀剂是否对冶炼工艺存在不利影响等瓶颈问题,提出了构建络合型重金属捕集剂的新思路。运用目标分子设计与Gaussian计算相结合的方法,研发了富含羧基的有机聚合物重金属捕集剂,揭示了重金属与捕集剂的络合与絮凝作用机理,设计了石灰中和-络合-活性渣回流技术系统;通过化学修饰强化分子架桥与耦合作用,在常规阻垢缓蚀剂上创新性引入酰胺官能团,大幅增强了钙镁离子螯合吸附,通过揭示基于官能团诱导的高温、高钙水环境中阻垢缓蚀作用机理,实现了高温状态下高钙镁水的循环利用;深入研究捕集剂和阻垢缓蚀剂存在下电极/溶液界面、极化行为和表面形貌,揭示了回用水中存在的捕集剂与阻垢缓蚀剂有利铅锌溶出,增加阴极还原的极化电压,降低铅锌冶炼电解能耗,反而有利于浸出和电解的工艺过程。利用以上技术首次在有色行业内实现了重金属废水的高效处理与回用。

1、技术特点该技术得到的石灰中和-络合-活性渣回流技术实现了有色重金属废水的达标排放:大幅降低了净化水中钙离子的浓度,与石灰中和法相比絮凝体沉淀速度快了三倍左右,成本持平;浓缩后渣含水率大幅下降,压滤后可直接进行金属提取,可大量节省干燥用煤气、并提高了重金属回收率。该技术目前已全面替代有色企业普遍应用的石灰法处理技术。  2、技术指标该技术实现了控制pH为8.5左右有色重金属废水达标排放,大幅度减少了石灰用量,絮凝体沉淀速度快了近3倍,成本仅为0.98元/吨,重金属回收率大于95%,重金属外排量千吨水为0.5kg左右,净化水回用率大于90%。

本项目研制的有色金属工业重金属废水重复利用综合技术可应用于有色重金属生产企业,有效解决了我国有色重金属企业重金属废水的中重金属离子浓度高、波动大、组分复杂、难以回用等难题,实现了废水在有色冶金生产过程各个工序中回用,使废水总回用率超过90%,渣中重金属通过回转窑得到了有效回收。

技术负责人:罗胜联,博士,教授、博士生导师,主要从事重金属离子在不同介质中特有电化学行为及其生物电化学机理的研究。提出并建立了处理有色重金属废水的络合-活性回流的工艺模型,技术成果开创性地推动了有色重金属废水处理与回用工程。其研究成果"有色金属工业重金属废水重复利用综合技术研究"项目先后获国家科技进步二等奖(排名第1)、湖南省科技进步一等奖(排名第1);“细菌解毒铬渣及其选择性回收铬的新技术”获2006年度教育部科技进步一等奖(排名第二);"有色长沙公司提高工业水重复利用率技术研究"项目获中国有色金属工业总公司科技进步三等奖(排名第2)。先后主持承担国家杰出青年科学基金项目、国家"973"计划项目子项、湖南省重大专项、中国有色金属工业总公司科技计划重点项目、湖南省科技计划重点项目、高等学校博士点基金、湖南省自然科学基金等科研项目20多项。在国内外期刊先后发表论文60多篇,30多篇被SCI、EI、ISTP收录;向有关部门提交有关重要研究报告12份;合作出版著作1部《给水排水项目经济评价与概预算》。 技术骨干:罗旭彪,南昌航空大学党委副书记,博士生导师,国家杰出青年基金与中国青年科技奖获得者,国家重点研发计划首席科学家,国家“万人计划”科技创新领军人才,国家优秀青年基金获得者,国家百千万人才工程人选,教育部新世纪优秀人才支持计划,2021年入选全球高被引学者。长期致力于废水治理与资源化的原理、技术和工程应用研究。先后主持了国家重点研发计划、国家自然科学基金委杰出青年基金、国家自然科学基金委优秀青年基金、国家自然科学基金面上项目、863计划重点项目子课题、江西省重大研发专项、内蒙古自治区科技重大专项等国家省部级项目18项;近5年发表SCI论文152篇,其中第一作者/通讯作者90篇,高被引论文19篇,SCI他引7590次,H指数51(Web of Science),特邀大会报告12次;出版中英专著4部,其中受Elsevier出版社邀请主编英文专著1部;授权发明专利47项(其中,美国发明专利1项),软件著作权1项;相关成果获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖、江西省技术发明一等奖、中国有色金属工业科学技术一等奖、环境保护科学技术一等奖等10项奖励。

有效解决了我国有色重金属企业重金属废水的中重金属离子浓度高、波动大、组分复杂、难以回用等难题,实现了重金属废水的全面回用。

该成果实现了重金属废水的全面回用,已进入批量生产、成熟应用阶段,已在株洲冶炼集团有限责任公司、白银有色金属公司、西北铅锌厂、大冶有色金属公司和水口山有色金属公司等8个国有特大型有色工业企业中应用,建设了1000万吨/年废水处理与回用工程。项目实施以来,累计节水5亿多吨,年减排重金属100多吨。

相关研究成果写入了 “中国工程建设标准:重金属污水化学法处理设计规范”,推动了有色工业企业的环境保护与科技进步,幅射带动作用显著。

转化方式:与有色重金属生产企业合作,以技术服务、合作开发等方式,建设废水处理与回用工程,促进成果转化应用。

转化周期:该技术已经进入批量生产、成熟应用阶段,转化成熟度较高,因此预计转化周期不超过1年。