CN103073126A - 一种高岭土选矿废水处理方法 - Google Patents

Abstract

一种高岭土选矿废水处理方法，其特征在于：依次由下列步骤组成：第一步，向高岭土选矿废水中加入工业氧化钙，直到被处理的废水水体的pH值为7~8为止，反应生成沉淀物；第二步，用压滤机进行压滤，得到一次水处理清水；第三步，向所述一次水处理清水中加入工业纯碳酸钠，直到钙离子的去除率大于或等于98%时为止，反应生成沉淀物；第四步，用压滤机进行压滤，最后得到能够进行循环利用的二次水处理清水以及第三步中生成的沉淀物。本发明的水处理方法针对于高岭土选矿废水，能够使选矿废水得以100%循环利用，节约了水资源；水处理过程中得到了纯度很高的副产品碳酸钙，使得该水处理成本降低。

Description

一种高岭土选矿废水处理方法

技术领域

本发明涉及选矿废水处理及其循环利用技术领域，属于非金属矿物加工领域，具体涉及一种高岭土选矿废水处理方法，具体地说就是将含有高浓度SO₄ ^2-、PO₄ ^3-、Fe²⁺离子的高岭土选矿废水进行物理化学处理，使各离子浓度降低到合理范围，pH调节为中性，然后加以循环使用，同时得到副产品CaCO₃。

背景技术

一直以来，由于准入门槛和附加值低的历史原因，国内非金属矿物加工领域对选矿废水的处理大都是简单加碱进行pH值中和，很多小加工厂甚至不处理直接将选矿废水排放，对环境造成了极大的破坏。有些规模较大的高岭土企业，迫于政府压力进行了选矿废水处理，但是没有专业化人员去研究和设计，造成选矿废水处理成本居高不下，使得处理过后的水只能排放，不能做到循环利用，造成了水资源的极大浪费。将选矿废水加以处理进行循环利用，且生成副产品的至今未见报道。

中国高岭土分布广泛，遍布北方和南方区域，但又相对集中，南方的高岭土储量较多，例如广东、福建、江西、江苏等地。在进行高岭土选矿过程中会产生选矿废水，高岭土选矿废水pH值一般在3左右，并且含有高浓度的SO₄ ^2-、PO₄ ^3-、Fe²⁺，通常高岭土选矿废水中SO₄ ^2-离子浓度在2000mg/L以上，PO₄ ^3-离子浓度在400~500 mg/L，Fe²⁺离子浓度在2000mg/L以上，酸性较强且离子浓度较高，使得该废水无法作为高岭土矿物制浆分散和洗涤用水，需要进行处理，因此，如何设计一种高岭土选矿废水处理方法，使其pH达到中性，各离子浓度明显降低，废水能够循环使用，并且得到副产品，降低水处理成本，成为本发明研究的课题。

发明内容

本发明目的是提供一种高岭土选矿废水处理方法，主要解决了目前高岭土选矿废水处理不能做到循环利用以及水处理成本居高不下的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高岭土选矿废水处理方法，针对于呈酸性并且含有离子浓度在2000mg/L以上的硫酸根离子、离子浓度在400~500 mg/L之间的磷酸根离子、离子浓度在2000mg/L以上的铁离子的高岭土选矿废水，依次由下列步骤组成对选矿废水进行处理：

第一步，取工业纯氧化钙作为中和剂，然后向工业纯氧化钙中加水搅拌直至乳化为石灰浆液；静置后，抽取上层清液加入到呈酸性并且含硫酸根离子、磷酸根离子以及铁离子的高岭土选矿废水中，其中，所述工业纯氧化钙的加入量以被处理的废水水体的pH值达到7~8时为准；搅拌直至反应进行彻底，反应生成沉淀物硫酸钙、磷酸钙以及氢氧化铁，反应式如下：

；

第二步，针对第一步处理后的选矿废水，用压滤机进行压滤以去除选矿废水中的沉淀物，得到一次水处理清水；

第三步，向所述一次水处理清水中加入工业纯碳酸钠，其中，加入的工业纯碳酸钠的量以钙离子的去除率大于或等于98%为准，搅拌直至反应进行彻底，反应生成沉淀物碳酸钙；静置沉淀物碳酸钙；

第四步，针对第三步处理后的一次水处理清水，用压滤机进行压滤，使选矿废水与沉淀物分离，最后得到二次水处理清水以及第三步中生成的沉淀物碳酸钙，其中，二次水处理清水被循环利用作为高岭土矿物化浆用水或/和洗涤用水，碳酸钙作为副产品待售。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述第四步中，最终得到了处理后的二次水处理清水，该二次水处理清水能够100%循环利用，即二次水处理清水能够在高岭土选矿过程中再次使用。

本发明设计构思以及有益效果是：一种高岭土选矿废水处理方法，针对于高岭土选矿废水呈酸性并且含有高浓度的SO₄ ^2-、PO₄ ^3-、Fe²⁺，其工艺工程为：第一步，向高岭土选矿废水中加入工业氧化钙，由于氧化钙具有强碱性，加入氧化钙既能够使Ca²⁺与选矿废水中的高浓度的SO₄ ^2-、PO₄ ^3-以及Fe²⁺反应生成沉淀，又能够起到中和酸性选矿废水的作用，化学反应式如下：

第二步，压滤，以除去选矿废水中的沉淀废渣。第三步，通过第一步中氧化钙的初步处理，选矿废水中大部分杂质离子都被去除，特别是Fe²⁺被完全去除，但也混入了大量Ca²⁺，该离子对高岭土矿的分散化浆效果有较大的影响，必须加以去除。综合考虑各方面因素，选用工业Na₂CO₃来去除Ca²⁺，其去除率达98%以上，并且生成了纯度很高的副产品CaCO₃，根据X射线衍射仪（简称：XRD）和透射电子显微镜（简称：TEM）结果显示该产品纯度达99%以上，粒度分布均匀，其副加值在600~800元/吨，可以抵消大部分水处理成本。

本发明的水处理方法针对于高岭土选矿废水，使选矿废水中SO₄ ^2-离子浓度降到50mg/L以下，PO₄ ^3-离子浓度降到50 mg/L以下，Fe²⁺离子浓度降到0mg/L（即完全去除），选矿废水呈中性（即pH值在7~8之间），这样能够使选矿废水得以100%循环利用，节约了水资源，减少了对环境的污染；水处理过程中得到了纯度很高的副产品碳酸钙，水处理成本降低为0.5元/吨，使得该水处理成本降低。

附图说明

附图1为本发明高岭土选矿废水处理方法的工艺流程图；

附图2为本发明最佳实施例的副产品碳酸钙的XRD图谱；

附图3为本发明最佳实施例的副产品碳酸钙的透射电镜图

附图4为本发明最佳实施例的副产品碳酸钙的元素分析图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种高岭土选矿废水处理方法

针对于呈酸性并且含有离子浓度在2000mg/L以上的硫酸根离子、离子浓度在400~500 mg/L之间的磷酸根离子、离子浓度在2000mg/L以上的铁离子的高岭土选矿废水，依次由下列步骤组成对选矿废水进行处理，工艺流程参见附图1所示：

第一步，取工业纯氧化钙作为中和剂，然后向工业纯氧化钙中加水搅拌直至乳化为石灰浆液；静置后，抽取上层清液加入到呈酸性并且含硫酸根离子、磷酸根离子以及铁离子的高岭土选矿废水中，其中，所述工业纯氧化钙的加入量以被处理的废水水体的pH值达到7~8时为准；搅拌30分钟左右，使反应进行彻底，反应生成沉淀物硫酸钙、磷酸钙以及氢氧化铁，反应式如下：

用精密pH计测处理后水的pH，当pH为7时停止搅拌；

第二步，针对第一步处理后的选矿废水，用板框压滤机进行压滤以去除选矿废水中的沉淀物，得到一次水处理清水；

第三步，向所述一次水处理清水中加入工业纯碳酸钠，其中，加入的工业纯碳酸钠的量以钙离子的去除率大于或等于98%为准，搅拌直至反应进行彻底，反应生成沉淀物碳酸钙；静置沉淀物碳酸钙；其中副产品CaCO₃的纯度很高，根据X射线衍射（简称XRD）和透射电镜（简称TEM）结果显示该产品纯度达98%以上，其中，由附图2的X-衍射图谱可知，图中有典型的方解石结构的衍射峰：

2θ=23°（012）；2θ=29°（104）；2θ=36°（110）；2θ=39°（113）；

2θ=43°（202）；2θ=47.5°（018）；2θ=48.5°（118）；而且，峰型明显，无其它杂质峰，说明该晶体为纯度很高的方解石晶体；又由附图3可知，粒度分布均匀，碳酸钙为规则的方解石结构，颗粒度小于2微米的粒径的含量为75.54%；根据透射电镜的元素分析得知，参见附图4所示，钙元素的含量最高，其次是氧元素的含量，也表明该沉淀是纯度较高的碳酸钙。由于得到的碳酸钙纯度较高，碳酸钙的副加值在600~800元/吨，可以抵消大部分水处理成本。

第四步，针对第三步处理后的一次水处理清水，用板框压滤机进行压滤，使选矿废水与沉淀物分离，最后得到二次水处理清水以及第三步中生成的沉淀物碳酸钙，其中，二次水处理清水被循环利用作为高岭土矿物化浆用水或/和洗涤用水，碳酸钙作为副产品待售。

上述实施例中的有关内容解释如下：

1、在以上实施例中，在第一步后，用EDTA络合滴定法测定Fe²⁺浓度，EDTA铅滴定法测定SO₄ ^2-浓度，磷铋钼蓝比色法测定PO₄ ^3-浓度。根据检测结果，氧化钙处理后水中：Fe²⁺：未检出；SO₄ ^2-浓度：38mg/L；PO₄ ^3-浓度：11mg/L；Ca²⁺：1140mg/L。

2、以上实施例中XRD的测定采用X-射线多晶衍射仪，型号为X Pert-Pro MPD，生产厂家： 荷兰帕纳科公司。透射电镜实验采用TecnaiG220 电子显微镜，生产厂家：美国FEI公司，该仪器特点是能反映样品的内部结构。

3、以上实施例中所述工业纯氧化钙中有效钙含量为85%，粒度为325目，购自于徐州水处理研究所；所述工业纯碳酸钠中有效碳酸钠含量为98%，粒度为100目，购自于 昆山东南化工材料有限公司。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高岭土选矿废水处理方法，其特征在于：针对于呈酸性并且硫酸根离子浓度在2000mg/L以上、磷酸根离子浓度在400~500 mg/L之间、铁离子浓度在2000mg/L以上的高岭土选矿废水，依次由下列步骤组成对选矿废水进行处理：

第一步，取工业纯氧化钙作为中和剂，然后向工业纯氧化钙中加水搅拌直至乳化为石灰浆液；静置后，抽取上层清液加入到呈酸性并且含硫酸根离子、磷酸根离子以及铁离子的高岭土选矿废水中，其中，所述工业纯氧化钙的加入量以被处理的废水水体的pH值达到7~8时为准；搅拌直至反应进行彻底，反应生成沉淀物硫酸钙、磷酸钙以及氢氧化铁，反应式如下：

；

第二步，针对第一步处理后的选矿废水，用压滤机进行压滤以去除选矿废水中的沉淀物，得到一次水处理清水；

第三步，向所述一次水处理清水中加入工业纯碳酸钠，其中，加入的工业纯碳酸钠的量以钙离子的去除率大于或等于98%为准，搅拌直至反应进行彻底，反应生成沉淀物碳酸钙；静置沉淀物碳酸钙；

第四步，针对第三步处理后的一次水处理清水，用压滤机进行压滤，使选矿废水与沉淀物分离，最后得到二次水处理清水以及第三步中生成的沉淀物碳酸钙，其中，二次水处理清水被循环利用作为高岭土矿物化浆用水或/和洗涤用水，碳酸钙作为副产品待售。

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