申请日2017.02.24
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F9/08; C21B3/06; C02F103/10
摘要
本发明公开了一种含磷铁矿选矿废水的处理方法，步骤是：(1)制备改性赤泥：将赤泥置于盐酸中，在水浴锅中搅拌，将沉淀物质用蒸馏水洗后置于炉中焙烧;(2)制备改性膨润土：将膨润土浸泡于碳酸钠溶液中搅拌，置于炉中焙烧;(3)制备可见光响应型光催化剂：a. 向装有无水乙醇的器皿中加入钛酸丁酯，得透明溶液A;b. 取另一器皿，加入无水乙醇、去离子水、聚乙二醇等，得溶液B;c. 将B溶液滴入A溶液中，搅拌，得二氧化钛黄色溶胶;(4)将改性赤泥、改性膨润土和光催化剂混合均匀;(5)在光源照射下，装有含磷铁矿选矿废水的搅拌箱里加入混合材料，搅拌静置。处理效果好、操作简单、成本低廉、处理周期短、处理后净水和铁渣可回用。
权利要求书
1.一种含磷铁矿选矿废水的处理方法，其步骤是：
(1)制备改性赤泥：
按铝业废渣赤泥：盐酸质量浓度为5～10%=50g～100g：1L，将赤泥置于盐酸中，在60～100℃的水浴锅中充分搅拌1～2h，静置;倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5～10次后置于马弗炉中于400～500℃下焙烧1～2h;然后取出冷却至室温，得改性赤泥;
(2)制备改性膨润土：
将膨润土浸泡于碳酸钠溶液质量分数8～12%中于60～80℃搅拌l～2h，将其置于马弗炉中于450～500℃条件下焙烧1～2h，得改性膨润土;
(3)制备可见光响应型光催化剂：
a.向装有10～15体积的无水乙醇的器皿中加入5～8体积的钛酸丁酯，搅拌直至其混合均匀，得黄色透明溶液A;
b.取另一器皿，向其中分别加入5～8体积的无水乙醇、1～2体积的去离子水、2～4体积的冰乙酸、0.5～1体积的聚乙二醇、0.5～1硝酸铒、0.5～1硝酸亚铈、0.5～1硝酸镧和0.5～1硝酸铁晶体，搅拌直至其混合均匀，得溶液B;
c.将B溶液滴入A溶液中，边滴边搅拌，滴加完成后密闭陈化20～24h，得到一种稳定、均匀、澄清透明的二氧化钛黄色溶胶;将二氧化钛黄色溶胶放入控温炉中以3～5℃/min热处理至550℃，然后在550℃条件下处理1～2h，完成晶型转化制得可见光响应型光催化剂;
(4)将一定质量分数的改性赤泥70%-80%、改性膨润土15%-25%和光催化剂5%-10%混合均匀，获得一种混合材料;
(5)在光源照射条件下，在装有含磷铁矿选矿废水的搅拌箱里按照每升废水中加入5～20g混合材料，搅拌1～2h后静置，上清液为回用于选矿过程的净化水，沉淀物为还原后可回收利用的铁渣。
2.根据权利要求1所述的一种含磷铁矿选矿废水的处理方法，其特征在于：所述的一种混合材料它由以下质量分数组成：
3.根据权利要求1所述的一种含磷铁矿选矿废水的处理方法，其特征在于：所述的光源是紫外光、高压汞灯、自然光、荧光中的任意一种或任意二种以上的混合光源。
说明书
一种含磷铁矿选矿废水的处理方法
技术领域
本发明属于选矿废水处理的技术领域，更具体涉及一种铁矿选矿废水的处理方法，适用于高含磷选矿废水的处理和资源化利用。
背景技术
含磷铁矿的开采加工过程中会产生大量的高含磷废水，近几十年来，由于很多选矿含磷废液未经有效处理便直接大量排入湖泊、河流、沿海水域和远海中，导致了水体的严重污染，增加了水体的营养负荷,破坏水生生态平衡，造成水体感官性能变差、自净能力减弱、水质下降、供水成本提高，严重影响食物链，甚至使人类、动物、家畜等中毒死亡。寻求廉价、高效的磷去除技术是含磷铁矿开采过程中选矿废水处理技术面临的一项重要难题。
目前对于高含磷废水的处理，国内外常用的处理方法可分为生化法、化学沉淀法、吸附法。生化法运行费用低，但操作要求严格、稳定性差;化学沉淀法是迄今为止最有效、稳定性最好的除磷技术，但药剂成本昂贵，污泥产量大;吸附法除磷则因高效、快速、设备简单、运行可靠而逐渐受到人们的重视。赤泥是氧化铝工业生产的废渣，属于三废之一。由于赤泥主要成分是二氧化硅、氧化钙和铁铝金属氧化物，这些物质的存在使赤泥对特定的化学物质产生特定的去除作用。赤泥中含有一定量二氧化钛，有一定的催化性能，将赤泥改性后结合光催化剂和改性膨润土用于处理含磷铁矿选矿废水，可充分发挥赤泥和改性膨润土的吸附特性，仅需补充少量光催化剂便可高效发挥其催化性能，在吸附去除磷的同时将氧化铁还原成零价铁，经其处理后废水和铁渣均可资源化回收利用。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种含磷铁矿选矿废水的处理方法，该方法具有处理效果好、工艺操作简单、成本低廉、处理周期短、处理后净水和铁渣可回用等特点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种含磷铁矿选矿废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)制备改性赤泥：
按铝业废渣赤泥：盐酸(质量浓度为5～10%)=50g～100g：1L，将赤泥置于盐酸中，在60～100℃的水浴锅中充分搅拌1～2h，静置;倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5～10次后置于马弗炉中于400～500℃下焙烧1～2h;然后取出冷却至室温(20-25℃，以下相同)，得改性赤泥;
(2)制备改性膨润土：
将膨润土浸泡于碳酸钠溶液(质量分数8～12%)中于60～80℃搅拌l～2h，将其置于马弗炉中于450～500℃条件下焙烧1～2h，得改性膨润土;
(3)制备可见光响应型光催化剂：
a.向装有10～15体积的无水乙醇的器皿中加入5～8体积的钛酸丁酯，维持搅拌直至其混合均匀，得黄色透明溶液A;
b.取另一器皿，向其中分别加入5～8体积的无水乙醇、1～2体积的去离子水、2～4体积的冰乙酸、0.5～1体积的聚乙二醇、0.5～1硝酸铒、0.5～1硝酸亚铈、0.5～1硝酸镧和0.5～1硝酸铁晶体，维持搅拌直至其混合均匀，得溶液B;
c.将B溶液滴入A溶液中，边滴边搅拌，滴加完成后密闭陈化20～24h，得到一种稳定、均匀、澄清透明的二氧化钛黄色溶胶;将二氧化钛黄色溶胶放入控温炉(NWTX-17C)中以3～5℃/min热处理至550℃，然后在550℃条件下处理1～2h，完成晶型转化制得可见光响应型光催化剂。
(4)将一定质量分数的改性赤泥70%-80%、改性膨润土15%-25%和光催化剂5%-10%混合均匀，获得一种混合材料;
一种混合材料它由以下质量分数组成：
(5)在光源照射条件下，在装有含磷铁矿选矿废水的搅拌箱里按照每升废水中加入5～20g上述混合材料，搅拌1～2h后静置，上清液即为可回用于选矿过程的净化水，沉淀物为还原后可回收利用的铁渣。
所述的光源是紫外光、高压汞灯、自然光、荧光中的任意一种或任意二种以上的混合光源。
本发明将赤泥改性后结合光催化剂和改性膨润土用于处理含磷铁矿选矿废水，可充分发挥赤泥和改性膨润土的吸附特性，仅需补充少量光催化剂便可高效发挥其催化性能，在吸附去除磷的同时将氧化铁还原成零价铁，经其处理后废水除磷率高，可直接用于选矿废液在线循环与资源化高效利用，很大程度上节省了选矿工艺中水的用量，并明显减少了废水排放所造成的选矿污染问题，废渣中还原的铁渣含铁量高达90%以上，可直接用作炼钢、炼铁、烧结原料，实现厂内循环利用，通过资源化利用“以废代矿”降低生产成本、减少废渣污染。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、以改性赤泥和改性膨润土作为磷吸附剂，以废治废，脱磷剂成本低廉，废物资源化利用，具有广阔的应用前景，可实现资源化有效利用;
2、改性赤泥结合光催化剂和改性膨润土用于处理含磷铁矿选矿废水，可充分发挥赤泥和改性膨润土的吸附特性，仅需补充少量光催化剂便可高效发挥其催化性能，在吸附去除磷的同时将氧化铁高效还原成零价铁;
3、工艺操作简单，成本低廉，处理周期短，处理后净水和铁渣可回用。
4、含磷铁矿选矿废水的脱磷率可达到95%以上，出水pH为6.5-8.0，出水浊度小于2NTU，可直接用于选矿废液在线循环与资源化高效利用。废渣中还原的铁渣的品味达90%以上，可直接用作炼钢、炼铁、烧结等原料。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种含磷铁矿选矿废水的处理方法，其步骤是：
(1)制备改性赤泥：
按铝业废渣赤泥：盐酸(质量浓度为10%)=50g：1L，将赤泥置于盐酸中，在60℃的水浴锅中充分搅拌2h，静置;倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5次后置于马弗炉中于400℃下焙烧1h;然后取出冷却至室温，得改性赤泥;
(2)制备改性膨润土：
将膨润土浸泡于碳酸钠溶液(质量分数12%)中于60℃搅拌2h，将其置于马弗炉中于500℃条件下焙烧2h，得改性膨润土;
(3)制备可见光响应型光催化剂：
a.向装有10体积的无水乙醇的器皿中加入5体积的钛酸丁酯，维持搅拌直至其混合均匀，得黄色透明溶液A;
b.取另一器皿，向其中分别加入8体积的无水乙醇、2体积的去离子水、4体积的冰乙酸、1体积的聚乙二醇、0.5体积的硝酸铒、1体积的硝酸亚铈、1体积的硝酸镧和0.5体积的硝酸铁晶体，维持搅拌直至其混合均匀，得溶液B;
c.将B溶液滴入A溶液中，边滴边搅拌，滴加完成后密闭陈化20h，得到一种稳定、均匀、澄清透明的二氧化钛黄色溶胶;放入程序控温炉以5℃/min热处理至550℃，然后在550℃条件下处理2h，完成晶型转化制得可见光响应型光催化剂。
(4)将一定比例质量分数的改性赤泥70%、改性膨润土25%和光催化剂5%混合均匀，得到一种混合材料;
(5)在125W的高压汞灯照射条件下，在装有含磷铁矿选矿废水的搅拌箱里按照每升废水中加入5g上述混合材料，搅拌2h后静置。上清液为可回用于选矿过程的净化水，沉淀物为还原后可回收利用的铁渣。含磷铁矿选矿废水的脱磷率达到96.2%，出水pH为7.6，出水浊度2NTU。废渣中还原的铁渣的品味为92.1%。
实施例2：
一种含磷铁矿选矿废水的处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)制备改性赤泥：
按铝业废渣赤泥：盐酸(质量浓度为10%)=100g：1L，将赤泥置于盐酸中，在100℃的水浴锅中充分搅拌1h，静置;倒出上清液，将沉淀物质用蒸馏水洗5次后置于马弗炉中于400℃下焙烧1h;然后取出冷却至室温，得改性赤泥;
(2)制备改性膨润土：
将膨润土浸泡于碳酸钠溶液(质量分数12%)中于60℃搅拌2h，将其置于马弗炉中于450℃条件下焙烧1h，得改性膨润土;
(3)制备可见光响应型光催化剂：
a.向装有10体积的无水乙醇的器皿中加入5体积的钛酸丁酯，维持搅拌直至其混合均匀，得黄色透明溶液A;
b.取另一器皿，向其中分别加入5体积的无水乙醇、1体积的去离子水、2体积的冰乙酸、1体积的聚乙二醇、0.5体积的硝酸铒、0.5体积的硝酸亚铈、1体积的硝酸镧和1体积的硝酸铁晶体，维持搅拌直至其混合均匀，得溶液B;
c.将B溶液滴入A溶液，边滴边搅拌，滴加完成后密闭陈化20h得稳定、均匀、澄清透明的二氧化钛黄色溶胶;放入程序控温炉以5℃/min热处理至550℃，然后在550℃条件下处理2h，完成晶型转化制得可见光响应型光催化剂。
(4)将改性赤泥、改性膨润土和光催化剂按以下质量分数混匀;
将上述改性赤泥、改性膨润土、光催化剂混合均匀(在该范围内的一定比例，改性赤泥、改性膨润土、光催化剂相加等于100%)，得到一种混合材料;
(5)在20W的紫外灯照射条件下，在装有含磷铁矿选矿废水的搅拌箱里按照每升废水中加入10g上述混合材料，搅拌2h后静置。上清液为可回用于选矿过程的净化水，沉淀物为还原后可回收利用的铁渣。含磷铁矿选矿废水的脱磷率达到98.6%，出水pH为7.2，出水浊度2NTU。废渣中还原的铁渣的品味为92.9%。
