金剛石俗稱鉆石,是地球上迄今所發現的最硬的物質,也是最昂貴的,隨著社會的發展,建筑業、房地產、裝飾及石材加王和石油鉆探等方面的迅速發展,金剛石大量在其它行業的應用,使得人類對金剛石的用量是越來越大,其需求量遠遠超出了天然金剛石的貯量之范圍,所以人造金剛石工業應運而生。
人造金剛石的生產首先是利用高純度石墨在觸媒的作用下經高溫高壓的作用,使部分石墨的碳結構改變晶體結構轉換成金剛石,合成了人造金剛石與石墨、觸的混合體,即半成品。然后對半成品進行分離提純工藝。其中去除石墨、葉臘石粉的方法是采用硫酸和硝酸的混合酸處理;去除金屬觸媒則大部分采用電解法,用濃硫酸加鹽酸及少量的水配制成電解液,石墨及金剛石單晶落在電解槽底部,經清水漂洗得到人造金剛石。
在人造金剛石的生產過程中,從半成品生產開始,需要酸和水的參與,其中酸的作用是提高反應的速度,使半成品材料變軟及配制電解液。而觸媒材料的除去、金剛石的分離、提純等工序都需要清洗,所以在洗滌廢水中會含有雜質酸、重金屬等。其生產廢水的主要特點如下:濁度大,廢水的顏色深,pH值低,尤其以電解池中帶出的廢液中含有高度的酸、Ni2+、Mm2+等。
因此,人造金剛石的生產過程中產生的廢水直接排入水體也會對水環境造成極大的危害,是一種對環境有害的污染嚴重的生產廢水,故而必須對其進行處理。
人造金剛石生產廢水經初沉池可沉淀原水中的石墨,通過耐酸泵提升進入調節池進行蓄積; 通過真空引水器和污水提升泵進入一級中和槽,一級中和槽出水溢流進入混凝反應池沉淀后出水進入二級中和槽調節pH 值,出水pH 值達到設定值后溢流進入斜板沉淀池,達不到設定值的出水回流至調節池,斜板沉淀池出水自流至終端回調池,終端調節池出水pH值達到設定值后經砂濾池進入回用水池。
在整個系統處理過程中,會產生一定量的污泥,污泥中不僅還有大量的有毒有害物質,還含有部分可回用的重金屬鎳。因此,污泥需要及時得到處理和處置,本系統產生的污泥經螺桿泵進入壓濾機進行處理,濾水回用至調節池,泥餅外運交由危廢部門進行處置。
一級中和槽采用化學中和法,常用的堿性中和劑為生石灰和熟石灰。由于生石灰和熟石灰中有鈣離子在后續處理不易去除,影響全自動化控制效果。氫氧化鈉溶液具有中和效果好、用量少、易自動控制等優點,故選擇氫氧化鈉溶液作為一級中和的藥劑。
混凝反應池采用無機高分子混凝劑聚氯化鋁(PAC) ,PAC具有混凝效果好、用量少、適宜范圍廣等諸多優點,是一種優良的凈水劑,故選擇PAC 作為廢水的混凝藥劑。
二級中和槽采用聚丙烯酰胺(PAM) 和氫氧化鈉溶液調節pH 值,根據槽內水質的變化通過加藥計量泵自動控制加藥量來控制pH 值的變化。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
采用“化學中和+化學沉淀+砂濾池”的工藝對人造金剛石生產廢水進行處理是能夠達標的,管理維護簡單,且出水可以達到回用水要求。
總之該技術上可行,具有良好的社會效益和環境效益,對人造金剛石行業的可持續發展具有重要的意義。(王振)