CN102085473A - 一种铁硫化物矿石的用途及用铁硫化物矿石吸附水中微量磷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁硫化物矿石的用途及用铁硫化物矿石吸附水中微量磷的方法，其中铁硫化物矿石的用途是将铁硫化物矿石作为吸附材料吸附水中的微量磷；其使用方法是将铁硫化物矿石粉碎、过筛得到粒径为0.1-1mm的粒料或者加粘结剂造粒得到粒径0.1-1mm的粒料，将所述粒料装填成过滤柱，用含磷质量浓度小于3ppm的水注入所述过滤柱内，控制滤液的流速为0.1-6m/h，收集滤液即可。本发明可以使水中磷含量从0.5-3ppm降低到0.1ppm以下，使生活污水排水磷浓度降低到地面水体的磷浓度标准以内，经过铁硫化物处理的水可以作为景观水使用，从而实现污水资源化。

Description

一种铁硫化物矿石的用途及用铁硫化物矿石吸附水中微量磷的方法

一、技术领域

本发明涉及矿石的新用途，具体地说是一种铁硫化物矿石的用途及用铁硫化物矿石吸附水中微量磷的方法。

二、背景技术

铁硫化物主要包括黄铁矿、磁黄铁矿和白铁矿，是自然界产出最广泛的硫化物。单一黄铁矿产出的矿床称为硫铁矿，铁硫化物包括黄铁矿和磁黄铁矿常常与有色金属半生，在矿石精选后得到选矿的副产品。在我国铁硫化物主要用来生产硫酸，当因含有杂质或者过剩不能用于硫酸生产时，铁硫化物只能作为废物储存在尾矿库中，铁硫化物在地表风化氧化产生矿山酸性排水，引起严重的环境问题。因此，如何合理地利用铁硫化物矿石资源，是需要研究解决的问题之一。

由于我国经济快速发展、城市化进程加快，大量营养元素氮磷进入湖泊等水体，导致诸如巢湖、太湖、滇池等湖泊以及城市景观水体严重的富营养化。为了控制环境污染，国家投入巨资进行城市污水处理设施建设，提高城市生活污水的处理率。然而，目前城市生活污水处理普遍采用好氧活性污泥法工艺，国内外学者也大力研究生物除磷技术，但是生物除磷后水中总磷的浓度仍然达到0.3-3.0mg/L，是湖泊水体二类标准的10-50倍。生活污水处理虽然达到排水标准，但对于已经富营养化的水体，已经没有任何氮磷环境容量，需要对废水进行更严格的脱氮除磷才能保证水体的生态环境。另外，随着城市发展，缺水现象越来越严重，废水的资源化是发展趋势，生活污水处理厂二级处理出水要用于循环冷却水、城市景观水体等资源化应用，都需要进一步的除磷才能满足废水资源化应用要求。廉价的高效除磷材料和技术是环境保护的迫切需求。

废水中高浓度磷的处理一股用石灰沉淀法、铁盐沉淀法、铝盐沉淀法处理。钙磷酸盐溶度积较大，用石灰处理低浓度磷不能达到预期效果。当水中磷浓度很低时铁、铝离子与磷酸根形成溶胶，溶解度大，很难从水中分离出来，为了达到除磷处理效果投加药剂量大，导致铁、铝金属离子残留量高，产生二次污染问题。因此，铁盐和铝盐不能直接用于低浓度磷的沉淀处理。

吸附法因除磷工艺简单，除磷效果好而受到很多国内外研究者更多的关注。国内外已有很多学者在吸附法除磷方面做了很多的研究，常用的除磷吸附剂主要有沸石、方解石、膨润土、凹凸棒石、蛭石、赤泥、LDH、粉煤灰等天然矿物质和固体废物。这些材料对磷有一定的吸附作用，但是吸附容量低，尤其是对低浓度磷的吸附效率不高。为了提高除磷吸附剂的吸附能力，很多学者进行除磷复合材料的制备研究，包括用有机废物作载体负载La、Ce、Fe等金属离子，用石英砂、蒙脱石、凹凸棒石、沸石等矿物做载体负载La、Al、Fe制备改性吸附剂，这些复合吸附剂具有较高的除磷吸附作用。从国内外研究结果来看，上述复合材料具有较好吸附作用的原因是吸附剂表面活性组分Fe³⁺、Al³⁺、La³⁺、Ce³⁺氢氧化物与磷酸根具有较强的化学键合作用。用稀土元素改性的吸附材料除磷效率高，但是价格昂贵，推广应用的前景不大。表面复合Fe³⁺、Al³⁺氢氧化物，或者能够不断释放活性铁、铝离子的廉价矿物材料在废水深度除磷吸附剂方面将具有更大的潜力，铁硫化物即是在好氧环境中可以不断缓慢释放铁离子的廉价矿物材料，在除磷吸附剂方面应具有潜力。

三、发明内容

本发明是为了避免上述现有技术的不足之处，提供一种铁硫化物矿石的用途及用铁硫化物矿石吸附水中微量磷的方法，从而简单高效的实现污水的资源化。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种铁硫化物矿石的用途的特点是将铁硫化物矿石作为吸附材料吸附水中的微量磷。

本发明一种铁硫化物矿石的用途的特点也在于：所述铁硫化物矿石为磁黄铁矿矿石、黄铁矿矿石。

本发明一种用铁硫化物矿石吸附水中微量磷的方法，其特征在于按以下步骤操作：

a、除磷：将铁硫化物矿石粉碎、过筛得到粒径为0.1-1mm的粒料或者加粘结剂造粒得到粒径0.1-1mm的粒料，将所述粒料装填成过滤柱，用含磷质量浓度小于3ppm的水注入所述过滤柱内，控制滤液的流速为0.1-6m/h，收集滤液；

b、再生：当所述滤液中磷的质量浓度大于0.1ppm后，用混合液注入所述过滤柱内进行再生处理5-12小时，控制滤液的流出速度为0.1-6m/h；

所述混合液为质量百分比为1-5％的亚硫酸钠溶液和质量百分比为1-5％的盐酸溶液混合所得。

经发明人实验研究发现，含铁矿石中含有的铁硫化物具有很高的化学活性，在有溶解氧的水溶液中铁硫化物缓慢氧化，表面不断产生铁氢氧化物膜。铁硫化物表面新生的铁氢氧化物膜对水中低浓度的磷具有很强的吸附沉淀作用，动态实验柱实验结果表明，含低浓度的水以正常过滤通过铁硫化物滤柱，可以使0.5-3mg/L的磷含量降低到0.1ppm以下，使生活污水排水磷浓度降低到地面水体的磷浓度标准以内，保证处理出水满足地面三类水体的质量标准。经过铁硫化物处理的水可以作为景观水使用，从而实现污水资源化。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明可以使水中磷含量从0.5-3ppm降低到0.1ppm以下，使生活污水排水磷浓度降低到地面水体的磷浓度标准以内，经过铁硫化物处理的水可以作为景观水使用，从而实现污水资源化。

2、本发明使用的吸附材料容易得到，吸附方法简单，只需简单地过滤，就可高效地深度去除水中的磷，水处理设备简单，运行周期长，再生工艺简单，有利于产业化。

四、具体实施方式

现以实验室模拟试验为例，非限定实施例叙述如下：

实施例1：

把磁黄铁矿矿石破碎，筛分选取0.1-1mm的颗粒，将颗粒装填到直径10mm、长1000mm的玻璃管中形成过滤柱。用含磷质量浓度为0.50ppm的水注入过滤柱内，控制滤液流速为0.1m/h，收集滤液即可。定期抽取过滤柱滤液用分光光度法测定磷浓度。连续运行4个月，出水磷浓度小于0.1ppm。

当出水浓度大于0.1ppm后，用质量百分比为3％的亚硫酸钠和质量百分比为3％的盐酸的混合溶液，以3m/h的滤速再生处理8小时，溶解铁硫化物表面形成的铁磷沉淀物，即可恢复系统除磷功能。

实施例2：

把黄铁矿矿石破碎，筛分选取0.1-0.5mm的颗粒。把制备的颗粒装填到直径10mm、长1000mm的玻璃管构成的过滤柱中，用磷浓度为1.50ppm的水注入过滤柱内，控制滤液流速为6m/h，收集滤液即可。定期取滤柱出水，分光光度法测定磷浓度，连续运行6个月，出水磷浓度小于0.1ppm。

当出水浓度大于0.1ppm后，用质量百分比为5％的亚硫酸钠和质量百分比为5％的盐酸的混合溶液，以6m/h的滤速再生处理5小时，溶解铁硫化物表面形成的铁磷沉淀物，即可恢复系统除磷功能。

实施例3：

以水玻璃作为粘结剂，将黄铁矿精矿粉成球造粒，得到粒径0.1-1mm的颗粒。把制备的颗粒装填到直径50mm、长1000mm的玻璃管构成的过滤柱中，用磷浓度为3ppm的水注入过滤柱内，控制滤液流速为3m/h，收集滤液即可。定期取滤柱出水，分光光度法测定磷浓度，运行周期超过3个月，出水磷浓度小于0.1ppm。

当出水浓度大于0.1ppm后，用质量百分比为1％的亚硫酸钠和质量百分比为1％的盐酸的混合溶液，以0.1m/h的滤速再生处理12小时，溶解铁硫化物表面形成的铁磷沉淀物，即可恢复系统除磷功能。

本实施例中使用的黄铁矿精矿粉为市购得到。

Claims (3)

1.一种铁硫化物矿石的用途，其特征是将铁硫化物矿石作为吸附材料吸附水中的微量磷。

2.根据权利要求1所述的铁硫化物矿石的用途，其特征在于：所述铁硫化物矿石为磁黄铁矿矿石、黄铁矿矿石。

3.一种用铁硫化物矿石吸附水中微量磷的方法，其特征在于按以下步骤操作：

a、除磷：将铁硫化物矿石粉碎、过筛得到粒径为0.1-1mm的粒料或者加粘结剂造粒得到粒径0.1-1mm的粒料，将所述粒料装填成过滤柱，用含磷质量浓度小于3ppm的水注入所述过滤柱内，控制滤液的流速为0.1-6m/h，收集滤液；

b、再生：当所述滤液中磷的质量浓度大于0.1ppm后，用混合液注入所述过滤柱内进行再生处理5-12小时，控制滤液的流出速度为0.1-6m/h；

所述混合液为质量百分比为1-5％的亚硫酸钠溶液和质量百分比为1-5％的盐酸溶液混合所得。