申请日2015.05.26
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号C02F9/04; C02F103/16
摘要
本发明提供了一种含镁的冶炼废水综合回收的方法。该方法包括用碱性物质调节含硫酸镁的酸性冶炼废水的pH值，得到含氢氧化镁和硫酸钙的浆液;碱性物质为含钙的碱性物质;以及向浆液中通入二氧化碳气体进行碳化，然后进行固液分离得到固体渣和碳酸氢镁溶液。该方法通过中和沉淀和碳化提纯等关键工序，将钙离子转化为硫酸钙和少量碳酸钙沉淀回收利用，大幅度降低回用水中硫酸钙含量，从而有效解决管道、输送泵及储槽等结垢问题;同时将含镁的冶炼废水中的镁离子转化为碳酸氢镁溶液，可以返回用于冶炼分离，既实现生产过程中物料的循环利用，又实现废水的零排放。整个技术路线资源利用率高，经济效益和社会效益好。
权利要求书
1.一种含镁的冶炼废水综合回收的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1，用碱性物质将所述含镁的冶炼废水的pH调节至10.0～12.5，得到含氢氧化镁和硫酸钙的浆液;其中，所述含镁的冶炼废水为含硫酸镁的废水;所述碱性物质为含钙的碱性物质;以及
步骤S2，向所述含氢氧化镁和硫酸钙的浆液中通入二氧化碳气体进行碳化反应，并对碳化后的所述浆液进行固液分离，得到固体渣和碳酸氢镁溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含镁的冶炼废水为冶炼分离中经硫酸化焙烧、水浸、氧化镁中和除杂以及萃取转型工艺处理后所产生的含硫酸镁的废水。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含镁的冶炼废水为含硫酸镁的酸性废水时，所述步骤S1包括：
步骤S11，用所述含钙的碱性物质将所述含镁的冶炼废水的pH值调节至4.0～10.0，得到固液混合物;
步骤S12，对所述固液混合物进行过滤，得到滤液;以及
步骤S13，用所述含钙的碱性物质将所述滤液的pH值调节至10.0～12.5，得到所述含氢氧化镁和硫酸钙的浆液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还包括向所述含镁的冶炼废水中加入硫酸钙晶种的步骤;和/或对含氢氧化镁和硫酸钙的浆液进行陈化处理的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述含氢氧化镁和硫酸钙的浆液进行陈化处理的步骤中，所述陈化的时间为0.5h～6h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
向所述含氢氧化镁和硫酸钙的浆液中通入二氧化碳气体进行碳化，并在所述碳化过程中控制所述浆液的pH值在6.5～8.0范围内，得到碳化后的浆液;以及
对所述碳化后的浆液进行固液分离，得到所述固体渣和所述碳酸氢镁溶液。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述碳酸氢镁溶液中的钙离子浓度为0.01g/L-0.7g/L，优选为0.01g/L-0.4g/L。
8.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述固体渣经酸化处理制备得到硫酸钙，或者返回对冶炼分离产生的酸性废水进行中和处理制备得到硫酸钙。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳气体由工艺废气制备得到，所述工艺废气包括锅炉烟气、草酸盐沉淀和碳酸盐沉淀的焙烧窑气以及碳酸氢镁溶液皂化萃取产生的气体中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述碳酸氢镁溶液用于湿法冶炼工序，所述冶炼工序为矿硫酸焙烧-水浸-中和除杂工序、酸浸-中和除杂工序、溶液萃取转型或沉淀转型工序、溶液萃取分离工序和溶液沉淀工序中的一种或几种。
说明书
含镁的冶炼废水综合回收的方法
技术领域
本发明涉及冶炼分离领域，具体而言，涉及一种含镁的冶炼废水综合回收的方法。
背景技术
湿法冶炼分离生产过程中，产生了大量废水，如包头混合型稀土矿主要采用硫酸焙烧-水浸-氧化镁中和除杂—萃取转型分离工艺，过程中产生的废水主要为硫酸稀土溶液萃取转型过程产生的含硫酸镁酸性废水，废水中的主要成分为硫酸、盐酸、Mg离子、Ca离子、Al离子、F离子以及重金属离子(如Pb、Cd和As)等。
在湿法冶炼厂废水处理过程中，为中和大量的酸性废水，传统的化学中和法是采用加入石灰或电石渣等进行中和处理，产生大量硫酸钙、氟化钙、氢氧化镁等沉淀物，澄清处理后废水达标排放。该处理工艺虽然消耗的主要是石灰、电石渣等中和剂，但沉淀量大、沉淀物复杂且操作环境恶劣，最主要的是，处理后得到的废水的循环利用受到限制。因而这种工艺处理后的废水中钙、镁以及硫酸根含量饱和，在循环使用时，会随着温度的变化在管道、输送泵以及储槽等器件中形成硫酸钙结垢，进而对连续化生产造成了较大影响。此外，这种工艺处理后的废水含盐量极高，直接外排将导致江河水质矿化度提高，给土壤、地表水以及地下水带来严重的污染，进而导致生态环境的进一步恶化。随着新的环保法颁布实施，解决高盐废水问题并使得废水近零排放将是最终目标。
在冶炼废水的循环回收处理的研究和应用上，目前研究较多的是采用膜分离法、蒸发结晶法、汽提法和折点氯化法等。膜分离法是利用选择透过性分离水中的离子、分子或者微粒，处理效果较好，但易造成膜污染。蒸发结晶方法是指含盐废水经蒸发浓缩，达到过饱和状态，使盐在废水中形成晶核，继而逐步生成晶状固体进而实现分离。此方法适用于高盐废水的处理。汽提法是指让废水与水蒸汽直接接触，使废水中的挥发性物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的，主要用于易挥发性污染物的处理。折点氯化法是将一定量的氯气或次氯酸钠加入到废水中，使氨氮被氧化为N2，从而达到去除氨氮的目的。这些方法均具有运行费用较高且投资费用大的缺点，因而在工业上的应用受到了限制。
因此，在冶炼废水的综合回收利用方面，仍需要对现有技术进行改进，以提供一种廉价、环保且处理后的废水能够进行循环利用的废水处理工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种含镁的冶炼废水综合回收的方法，以提供一种廉价、环保且处理后的废水能够进行循环利用的废水处理工艺。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种含镁的冶炼废水综合回收的方法，该方法包括：步骤S1，用碱性物质作为中和剂将含镁的冶炼废水的pH调节至10.0～12.5，得到含氢氧化镁和硫酸钙的浆液;其中，含镁的冶炼废水为含硫酸镁的废水;碱性物质为含钙的碱性物质;以及步骤S2，向含氢氧化镁和硫酸钙的浆液中通入二氧化碳气体进行碳化，并对碳化后的浆液进行固液分离，得到固体渣和碳酸氢镁溶液。
进一步地，含镁的冶炼废水为冶炼分离中经硫酸焙烧、水浸、氧化镁中和除杂以及萃取转型工艺处理后所产生的含硫酸镁的废水。
进一步地，所述含镁的冶炼废水为含硫酸镁的酸性废水时，步骤S1包括：步骤S11，用含钙的碱性物质将含镁的冶炼废水的pH值调节至4.0～10.0，得到固液混合物;步骤S12，对固液混合物进行过滤，得到滤液;以及步骤S13，用含钙的碱性物质将滤液的pH值调节至10.0～12.5，得到含氢氧化镁和硫酸钙的浆液。
进一步地，在步骤S11中，还包括向含镁的冶炼废水中加入硫酸钙晶种的步骤;和/或对含氢氧化镁和硫酸钙的浆液进行陈化处理的步骤。
进一步地，对含氢氧化镁和硫酸钙的浆液进行陈化处理的步骤中，陈化的时间为0.5～6h。
进一步地，步骤S2包括：向浆液中通入二氧化碳气体进行碳化，并在碳化过程中控制浆液的pH值在6.5～8.0范围内，得到碳化后的浆液;以及对碳化后的浆液进行固液分离，得到固体渣和碳酸氢镁溶液。
进一步地，碳酸氢镁溶液中的钙离子浓度为0.01g/L-0.7g/L，优选为0.01g/L-0.4g/L。
进一步地，固体渣经纯化处理得到硫酸钙，或者返回对冶炼分离产生的酸性废水进行中和处理制备得到硫酸钙。
进一步地，二氧化碳气体由工艺废气制备得到，工艺废气包括锅炉烟气、草酸盐沉淀和碳酸盐沉淀的焙烧窑气以及碳酸氢镁溶液皂化萃取产生的气体中的一种或几种。
进一步地，在步骤S2中，碳酸氢镁溶液用于湿法冶炼工序，冶炼工序为矿硫酸焙烧-水浸-中和除杂工序、酸浸-中和除杂工序、溶液萃取转型或沉淀转型工序、溶液萃取分离工序和溶液沉淀工序中的一种或几种。
应用本发明的技术方案，该方法通过向含镁的冶炼废水中加入碱性物质调节pH至10.0～12.5，在将废水中的Mg2+转化为氢氧化镁的同时，将大量的Ca2+转化为硫酸钙沉淀，而经过碳化处理将氢氧化镁转化为可溶性的碳酸氢镁，少量的钙离子进一步的以碳酸钙沉淀形式被去除，实现钙镁离子较为彻底的分离，从而使回收得到的碳酸氢镁水溶液中钙离子浓度低，有效解决了水再利用时管道、输送泵及储槽等结垢问题。
