高效節(jié)能離心萃取機(jī)處理稀土濕法冶金廢水

高效節(jié)能離心萃取機(jī)處理稀土濕法冶金廢水

????摘要:對(duì)稀土礦物氟碳缽礦、獨(dú)居石和氟碳缽礦的混合礦濕法冶金分解和分離過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水進(jìn)行了分類。綜述了不同的冶金工藝所采用的廢水處理方法，認(rèn)為對(duì)稀土冶金廢水的處理應(yīng)注意分類治理，回收副產(chǎn)品;以廢治廢，降低成本，提高廢水回用率;開(kāi)展清潔冶金工藝研究，從源頭解決污染問(wèn)題。

????關(guān)鍵詞:稀土;氟碳缽礦;獨(dú)居石;濕法冶金;廢水處理

稀土濕法冶金過(guò)程中的廢水污染問(wèn)題受到各方面的關(guān)注。我國(guó)稀土濕???冶金的原料主要是氟碳飾礦、氟碳飾礦和獨(dú)居石的混合礦(以下簡(jiǎn)稱混合稀土精礦)及廣東、江西等地的離子吸附型稀土礦。離子吸附型稀土礦采用原地浸礦、碳鉸沉淀工藝制備碳酸稀土產(chǎn)品，氟碳飾礦主要采用氧化焙燒工藝分解，而混合稀土精礦主要采用濃硫酸高溫焙燒分解(以下簡(jiǎn)稱酸法分解工藝)和液堿法分解兩種工藝制備碳酸稀土和氯化稀土初級(jí)產(chǎn)品，然后由初級(jí)產(chǎn)品再通過(guò)萃取分離生產(chǎn)不同純度的單一稀土產(chǎn)品。本文對(duì)稀土礦物的3種分解工藝及萃取分離制備單一稀土工藝等濕法冶金過(guò)程中的廢水分類及研究現(xiàn)狀作簡(jiǎn)單綜述。1稀土濕法冶金過(guò)程廢水的分類

1.1混合稀土精礦的分解

1.1.1酸法分解工藝

混合稀土精礦濃硫酸高溫焙燒分解工藝是以混合稀土精礦為原料的稀土企業(yè)的主體分解工藝。該工藝在冶金過(guò)程中產(chǎn)生酸性廢水A( p(F-) = 2一5g/L ，P(H2SO4)=15一25 g/L和含硫酸鉸的氨氮類廢水B (pH=7一8,?P(NH4+)=5一18 g/L。初級(jí)產(chǎn)品碳酸稀土還可以進(jìn)一步萃取分離單一稀土產(chǎn)品并產(chǎn)生相應(yīng)的廢水。

1.1. 2液堿法分解工藝

????液堿法分解工藝是分解混合稀土精礦的另一個(gè)主要工藝，目前仍有少部分企業(yè)采用該工藝生產(chǎn)。該工藝產(chǎn)生兩種廢水:酸性廢水C(含鈣鎂離子和鹽酸，鹽酸濃度約1一2 mol/L)和堿性廢水D(含NaOH , ?Na3P0、和NaF等，P(F)=0.4一0.6 g/L ,p( NaOH)=100一400 g/L，P (Na2C O3)=20一30 g/L，pH = 10一11)。初級(jí)產(chǎn)品氯化稀土還可以進(jìn)一步萃取分離出單一稀土產(chǎn)品。1. 2氟碳飾礦的分解—氧化焙燒分解工藝

氧化焙燒分解工藝是四川氟碳飾礦的主要分解工藝，主要產(chǎn)生兩種廢水，一種是酸性廢水E,P(F-)=4一6 g/L, ?P(Fe2(SO4)3}=25一35 g/L,、(H2SO4) = 8%一10%和Na2SO、及少量的PzOs等;一種為堿性廢水F，主要是含Na2SO4, p(Na2SO4)=40一50 g/L, ?p(F-)=0.3一0.8 g/L , pH=9一10,同時(shí)還有少量氟。少飾氯化稀土還可以繼續(xù)萃取分離單一稀土產(chǎn)品。

1. 3萃取分離制備單一稀土產(chǎn)品工藝

我國(guó)稀土企業(yè)分離單一稀土產(chǎn)品主要是萃取分離工藝，由于各企業(yè)的具體萃取工藝不同產(chǎn)生的廢水種類較多，主要是大量的各種含氨氮類廢水G,pH=3一5, ?p(NH4+)= 8一15 g/L ,氯化鉸;少量酸性廢水H, c (HCl)= 1.0一2.0 mol/L, ?p ( H2C204}= 12一15 g/L;氨氮類廢水I, ?pH = 7一8,??P(NH4+)= 8一15 g/L ,氯化氨。

2稀土濕法冶金過(guò)程廢水處理的主要方法

2.1酸法分解工藝廢水的處理

硫酸法處理混合稀土精礦尾氣噴淋吸收得到的二次酸性廢水A，主要污染物是氟和硫酸，其中PW)為2一5 g/L, ?p ( H2SO4)為15一25 g/L。常規(guī)方法是采用熟石灰中和沉淀法處理，處理后廢水可達(dá)標(biāo)排放。該法處理工藝簡(jiǎn)便易行，適合于小型企業(yè)，但成本較高，產(chǎn)生的大量廢渣處理不當(dāng)會(huì)造成二次污染。文獻(xiàn)報(bào)道了在廢水中加入SiO2和硫酸鈉反應(yīng)合成回收氟硅酸鈉和硫酸，或加入SiO2,氫氧化鋁和碳酸鈉合成回收氟鋁酸鈉和硫酸，回收處理后的少量廢水(約原廢水量的10%采用中和絮凝處理達(dá)標(biāo)排放的綜合回收利用的處理工藝。該工藝在處理廢水的同時(shí)回收氟硅酸鈉或氟鋁酸鈉以及硫酸，既處理了廢水又回收了其中的有價(jià)物質(zhì)，當(dāng)處理稀土精礦能力大于5 000 t/a時(shí)采用該工藝處理廢水具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2. 2堿法分解工藝廢水的處理

????堿性廢水D的處理有比較成熟的工藝，可采用濃縮一苛化法，先濃縮使Na2CO3, Na3PO、和NaF結(jié)晶析出，過(guò)濾分離NaOH液和晶體，再以水溶解晶體，加入石灰進(jìn)行苛化，過(guò)濾得到NaOH，堿的總回收率達(dá)到96%以上。回收的堿返回堿分解工序再利用。

酸性廢水C一般采用中和混凝沉淀處理，處理后的廢水達(dá)標(biāo)排放，己得到工業(yè)應(yīng)用。

2. 3氧化焙燒分解工藝廢水的處理

對(duì)酸性廢水E和堿性廢水F，文獻(xiàn)一牛及道了用鐵屑反應(yīng)一濃縮結(jié)晶法回收工業(yè)硫酸亞鐵治理酸性廢水E，濃縮結(jié)晶法回收工業(yè)Na2SO、處理堿性廢水F，處理后的酸性母液和堿性母液混合后加入硫酸鋁回收冰晶石?；厥盏牧蛩醽嗚F和硫酸鈉都是冶煉過(guò)程中需要的化工原材料，可用于再生產(chǎn)。硫酸、硫酸鈉和氟的回收率分別達(dá)到了75% , 80%和86%，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于酸性廢水E也可以采用中和混凝沉淀處理工藝使其達(dá)標(biāo)排放，流程簡(jiǎn)單，處理效果穩(wěn)定。（高效節(jié)能離心萃取機(jī)處理稀土濕法冶金廢水）

2. 4萃取分離工藝廢水的處理

????萃取分離工藝中主要產(chǎn)生各類氨氮廢水，該類廢水是稀土濕法冶金過(guò)程中產(chǎn)生的主要廢水，占稀土企業(yè)廢水總量的60%一70%，只要涉及稀土濕法冶金幾乎都要產(chǎn)生氨氮廢水。氨氮廢水的處理歷來(lái)是污水處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，隨氨氮廢水的種類、氨氮含量的不同主要有物理化學(xué)法、化學(xué)法、生物法等多種處理工藝。對(duì)于稀土企業(yè)含氨氮的廢水目前尚無(wú)理想的處理工藝。對(duì)該類廢水的治理可以采用蒸發(fā)濃縮法、電滲析一蒸發(fā)濃縮法、堿性蒸氨法和化學(xué)沉淀法等。

????①蒸發(fā)濃縮法:廢水直接蒸發(fā)濃縮回收鉸鹽，工藝簡(jiǎn)單，廢水可以回用實(shí)現(xiàn)“零排放”，對(duì)各類氨氮廢水均適用，但因能耗高，未見(jiàn)有企業(yè)應(yīng)用的報(bào)道。

????②電滲析一蒸發(fā)濃縮法{9{:是對(duì)蒸發(fā)濃縮法的改進(jìn)，采用電滲析的方法使廢水中的鉸鹽濃縮，處理后的廢水可以直接回用，滲析得到的濃縮液經(jīng)進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮回收鉸鹽。該方法己完成了處理氨氮類廢水G的工業(yè)實(shí)驗(yàn)，但該工藝對(duì)廢水水質(zhì)要求苛刻，對(duì)鈣鎂雜質(zhì)較高的硫酸鉸廢水B不適用，且電滲析設(shè)備一次性投資高.

????③堿性蒸氨法:包括蒸汽吹脫法和空氣吹脫法，其機(jī)理是高濃度氨氮在堿性條件下轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x氨，被氣體由液相吹到氣相而分離的方法。蒸汽吹脫法氨氮去除效率高，可以回收氨水加以利用，空氣吹脫法相對(duì)比較經(jīng)濟(jì)，操作方便，但氨氮去除效率比前者低，尤其是高濃度的氨氮廢水不能夠一次吹脫達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。該工藝在北方地區(qū)冬季需保溫廠房，增加了一次性投資。未見(jiàn)工業(yè)應(yīng)用報(bào)道。（高效節(jié)能離心萃取機(jī)處理稀土濕法冶金廢水）

????④化學(xué)沉淀法:該法是上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的處理氨氮廢水的新方法，利用NH4+和Mg2+， ?PO 3_4在適當(dāng)?shù)膒H值下可以生成MgNH4PO、沉淀而去除氨氮，經(jīng)筆者對(duì)碳鉸沉淀工藝氯化鉸廢水I的研究表明，該法對(duì)氨氮的去除率可達(dá)98%以上，得到的MgNH4PO、是一種長(zhǎng)效緩釋復(fù)合肥，肥效利用率高，對(duì)作物無(wú)傷害，可做堆肥和花園土壤、也可以作為結(jié)構(gòu)制品的阻燃劑或做耐火磚等。處理后的水偏堿性，可用于酸性廢水的中和、尾氣噴琳吸收等。該法對(duì)于稀土濕法冶金中產(chǎn)生的幾類氨氮廢水(硝酸鉸除外)都可以適用，是一個(gè)比較好的處理方法，尚未工業(yè)應(yīng)用。

????另外:還有人研究了離子交換法，采用天然??石做吸收劑吸附氨氮，對(duì)氨氮的去除率只有50%。由于該法適合于低濃度的氨氮廢水，對(duì)高濃度的稀土氨氮廢水的處理不適用，可以作為一種輔助方法考慮使用。

稀土分離過(guò)程中草酸沉淀得到的酸性廢水H,主要含c (HCL)= 1.5一2.0 mol/L, ?p ( H2C2O4)?= 12-15 g/L。蔡采用蒸餾冷凝、濃縮結(jié)晶的方法回收鹽酸和草酸，鹽酸和草酸的回收率分別為93%和98%，回收的鹽酸和草酸再回用于生產(chǎn)中，有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但對(duì)設(shè)備的耐腐蝕性要求比較高。

3對(duì)稀土濕法過(guò)程中廢水處理的建議

????稀土濕法冶金工業(yè)因生產(chǎn)工藝的不同、處理稀土原料的不同和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同所產(chǎn)生的廢水的種類是不同的，因此不可能有統(tǒng)一的廢水處理模式，對(duì)不同的企業(yè)應(yīng)該有不同的處理工藝來(lái)優(yōu)化處理廢水問(wèn)題。目前雖然有很多廢水處理的研究和成熟的處理工藝，