CN103408046A - 一种从红土镍矿冶炼一次废水中分离钠镁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及从红土镍矿冶炼产生的一次废水中分离钠镁的方法，该方法首先将红土矿镍冶炼产生的硫酸镁-硫酸钠型一次废水蒸发浓缩至镁离子浓度达到3～3.5mol／L，然后将该溶液在七水硫酸镁结晶器中冷却至12～20℃进行结晶，过滤后得到七水硫酸镁固体；过滤后的母液即二次废水，向该母液中加入一次废水兑料至溶液中的镁离子浓度降至1.5～2mol／L，之后将溶液在十水硫酸钠结晶器中进一步冷却至-5～5℃进行结晶，过滤后得到十水硫酸钠固体，分离十水硫酸钠的母液返回与一次废水混合进入下一个循环。本发明的方法工艺简单，并从镍冶炼废水中分离出了可出售的化工产品，经济性好；同时采用了母液循环的方式，工艺过程无废液排放，环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及湿法冶金废水处理和无机盐结晶领域，特别涉及一种从红土镍矿冶炼产生的硫酸镁-硫酸钠型一次废水中分离钠镁的方法。
背景技术
高压酸浸法是我国红土镍矿湿法冶炼提镍流程中一个重要的工艺，它具有能耗低、回收率高的特点，多用于处理含镁较低的褐铁矿型红土矿。该方法一般是将褐铁矿型红土矿，然后用硅镁镍矿浆去中和浸出液中多余的酸。在镍的酸浸过程中，矿中的镁大部分会随着镍一起溶出进入溶液，在随后的碱中和沉淀分离氢氧化镍过程中，将产生大量低浓度的含镁废水，该废水经一次净化除去重金属离子后会形成低浓度的钠镁废水。这些钠镁废水的溶液成份依旧较为复杂，直接通过传统的蒸发结晶只能得到硫酸钠和硫酸镁的复盐，无法实现钠镁分离，而且处理费用较高，通常作为废水废弃，这不仅造成环境污染，同时也是一种资源浪费。因此，开发工艺将红土镍矿冶炼产生的镁钠废水综合利用是非常有必要的。
目前，针对红土镍矿湿法冶炼废水的利用问题，周建平等曾在其专利201110215796.9提出了一种红土镍矿湿法冶炼废水的综合处理方法。该方法采用化学反应的方式实现溶液钠镁的分离。首先将净化后的红土镍矿冶炼废水进行蒸发浓缩、冷却结晶分离部分镁，然后向溶液中加入碳酸钠与镁反应沉淀得到碱式碳酸镁将其中的镁完全分离，之后将母液完全蒸发后得到十水硫酸钠。该方法能够将钠镁彻底分离，但是该专利采用的反应沉淀的方式增加了工艺过程的复杂性；而且红土镍矿冶炼废水中杂质离子较多，使得沉淀产物碱式碳酸镁纯度较低，产品价值大大降低，往往不能够抵消加入的碳酸钠产生的费用，影响了工艺的经济性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，为了解决红土镍矿湿法冶炼过程中产生的废水利用问题，从而提供一种以红土镍矿湿法冶炼产生的硫酸镁-硫酸钠型一次废水为原料通过冷却结晶分离钠镁制备七水硫酸镁和十水硫酸钠的方法。
本发明的从红土镍矿冶炼一次废水中分离钠镁的方法，是以红土镍矿湿法冶炼产生的硫酸镁-硫酸钠型一次废水为原料，先通过蒸发和冷却结晶分离七水硫酸镁，然后通过兑料调整所得母液组成，最后继续冷却结晶得到十水硫酸钠，该工艺包括以下步骤：
1)将红土矿镍冶炼产生的一次废水置于蒸发器中蒸发脱水，在蒸发器中溶液镁离子浓度达到3～3.5mol／L停止蒸发，得到母液I；
2)将母液I置于七水硫酸镁结晶器中冷却结晶，结晶温度控制在12～20℃，同时加入七水硫酸镁晶种，控制结晶时间在20～90分钟，得到浆液I；
3)将浆液I过滤分离，得到七水硫酸镁固体和二次废水；向二次废水中加入红土矿镍冶炼产生的硫酸镁-硫酸钠一次废水进行兑料，直至溶液中镁离子浓度降至1.5～2mol／L，得到母液II；
4)将母液II置于十水硫酸钠结晶器中冷却结晶，结晶温度控制在-5～5℃，同时加入十水硫酸钠晶种，控制结晶时间在30～120分钟，得到浆液II；
5)将浆液II过滤分离，得到十水硫酸钠固体和母液III；将母液III返回蒸发器入口与一次废水混合进入下一循环。
在上述的技术方案中，步骤1)和步骤3)中所述的一次废水来自红土镍矿硫酸法提镍流程，为沉淀氢氧化镍并除去重金属离子后的钠镁废液，该废液为硫酸钠和硫酸镁的水溶液，其中，镁离子浓度为0.6～2mol／L，钠离子浓度为0.15～0.6mol／L。
在上述的技术方案中，步骤2)和步骤4)中所述的晶种按0.5～3g／L浆液的量加入。
本发明的方法是依据硫酸镁-硫酸钠相图原理实现红土镍矿湿法冶炼废水中硫酸镁和硫酸钠的分离的。该方法将蒸发浓缩后处于七水硫酸镁结晶区的废水冷却，结晶分离得到七水硫酸镁；然后通过兑料将所得母液二次废水的组成调整至十水硫酸钠结晶区，冷却结晶后分离得到十水硫酸钠。本发明的方法工艺简单，便于操作，易于工业化。
本发明的优点和积极作用在于：
(1)利用相图原理分离红土镍矿冶炼废水中的硫酸镁和硫酸钠，有效解决了红土镍矿湿法冶炼一次废水的处理问题。同时采用母液循环的方式，工艺过程无废液排放，环境友好。
(2)通过冷却结晶的方式制得七水硫酸镁和十水硫酸钠产品，其中七水硫酸镁的纯度不低于90％，十水硫酸钠的纯度不低于85％，两者均可以直接出售，也可以经进一步提纯加工成高纯度产品，增加了工艺的经济性。
附图说明
图1.本发明的工艺流程示意图；
图2.实施例1的工艺原理示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做详细地说明
实施例1
本实施例的具体工艺流程请参见图1。
为更好的对本实施例进行说明，图2中给出了此实施例的工艺原理图。本实施例选用的原料废水为红土镍矿湿法冶金冶炼过程中产生的一次废水，溶液中不含有除钠、镁离子外的其他阳离子，溶液中镁离子浓度为0.6mol／L，钠离子为0.15mol／L。将1000mL一次废水放入蒸发器中，在沸腾状态下将溶液蒸发至镁离子浓度达到3.5mol／L，得到母液I，此时对应的溶液组成点为图2中h点；将母液I转移到七水硫酸镁结晶釜中，并将其冷却至15℃，此时按0.5g／L的量向七水硫酸镁结晶釜加入七水硫酸镁晶种，在搅拌的情况下继续结晶90分钟，得到浆液I，这一过程中溶液组成点由图2中h点沿hc连线逐渐变化至c点；将浆液I过滤后固体经干燥得到纯度为92％的七水硫酸镁60g，过滤后的母液即为二次废水；向二次废水中加入一次废水25mL进行兑料，得到母液II，此时溶液中镁离子浓度为1.8mol／L，溶液组成对应图2中的g点；将母液II转移至十水硫酸钠结晶釜中，并将其冷却至0℃，同时按0.5g／L的量加入十水硫酸钠晶种，在搅拌情况下继续结晶60分钟，得到浆液II，此时溶液组成逐渐由图2中g点沿gb连线变化至b点；将浆液II过滤后固体经干燥得到纯度为88％的十水硫酸钠26g，分离后的母液III返回蒸发器与一次废水混合后进入下一循环。
实施例2
本实施例的具体工艺流程请参见图1。
本实施例选用的原料废水为红土镍矿湿法冶金冶炼过程中产生的一次废水，溶液中不含有除钠、镁离子外的其他阳离子，溶液中镁离子浓度为2mol／L，钠离子为0.6mol／L。将500mL一次废水放入蒸发器中，在沸腾状态下将溶液蒸发至镁离子浓度达到3mol／L；将母液I转移到七水硫酸镁结晶釜中，并将其冷却至20℃，此时按3g／L的量向七水硫酸镁结晶釜加入七水硫酸镁晶种，在搅拌的情况下继续结晶20分钟，得到浆液I；将浆液I过滤后固体经干燥得到纯度为95％的七水硫酸镁98g，过滤后的母液即为二次废水；向二次废水中加入一次废水10mL进行兑料，得到母液II，此时溶液中镁离子浓度为2mol／L；将母液II转移至十水硫酸钠结晶釜中，并将其冷却至-5℃，同时按3g／L的量加入十水硫酸钠晶种，在搅拌情况下继续结晶120分钟，得到浆液II；将浆液II过滤后固体经干燥得到纯度为85％的十水硫酸钠53g，分离后的母液III返回蒸发器与一次废水混合后进入下一循环。
实施例3
本实施例的具体工艺流程请参见图1。
本实施例选用的原料废水为红土镍矿湿法冶金冶炼过程中产生的一次废水，溶液中不含有除钠、镁离子外的其他阳离子，溶液中镁离子浓度为1mol／L，钠离子为0.3mol／L。将1000mL一次废水放入蒸发器中，在沸腾状态下将溶液蒸发至镁离子浓度达到3mol／L；将母液I转移到七水硫酸镁结晶釜中，并将其冷却至12℃，此时按2g／L的量向七水硫酸镁结晶釜加入七水硫酸镁晶种，在搅拌的情况下继续结晶90分钟，得到浆液I；将浆液I过滤后固体经干燥得到纯度为90％的七水硫酸镁100g，过滤后的母液即为二次废水；向二次废水中加入一次废水30mL进行兑料，得到母液II，此时溶液中镁离子浓度为1.5mol／L；将母液II转移至十水硫酸钠结晶釜中，并将其冷却至5℃，同时按1g／L的量加入十水硫酸钠晶种，在搅拌情况下继续结晶30分钟，得到浆液II；将浆液II过滤后固体经干燥得到纯度为85％的十水硫酸钠50g，分离后的母液III返回蒸发器与一次废水混合后进入下一循环。
Claims (3)
1.一种从红土镍矿冶炼产生的一次废水中分离钠镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将红土矿镍冶炼产生的一次废水置于蒸发器中蒸发脱水，在蒸发器中溶液镁离子浓度达到3～3.5mol／L停止蒸发，得到母液I；
2)将母液I置于七水硫酸镁结晶器中冷却结晶，结晶温度控制在12～20℃，同时加入七水硫酸镁晶种，控制结晶时间在20～90分钟，得到浆液I；
3)将浆液I过滤分离，得到七水硫酸镁固体和二次废水；向二次废水中加入红土矿镍冶炼产生的硫酸镁-硫酸钠一次废水进行兑料，直至溶液中镁离子浓度降至1.5～2mol／L，得到母液II；
4)将母液II置于十水硫酸钠结晶器中冷却结晶，结晶温度控制在-5～5℃，同时加入十水硫酸钠晶种，控制结晶时间在30～120分钟，得到浆液II；
5)将浆液II过滤分离，得到十水硫酸钠固体和母液III；将母液III返回蒸发器入口与一次废水混合进入下一循环。
2.根据权利要求1所述的从红土矿镍冶炼产生的一次废水中分离钠镁的方法，其特征在于，步骤1)和步骤3)中所述的一次废水来自红土镍矿硫酸法提镍流程，为沉淀氢氧化镍并除去重金属离子后的钠镁废液，该废液为硫酸钠和硫酸镁的水溶液，其中，镁离子浓度为0.6～2mol／L，钠离子浓度为0.15～0.6mol／L。
3.根据权利要求1所述的从红土矿镍冶炼产生的一次废水中分离钠镁的方法，其特征在于，步骤2)和步骤4)中所述的晶种按0.5～3g/L浆液的量加入。
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