CN103922454A - 一种酸性沉钒废水除锰的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酸性沉钒废水除锰的方法，调节酸性沉钒废水的pH值至5～7，再加入草酸铵，然后过滤得到草酸锰沉淀和上清液，其中，所述上清液中含有小于0.05g/L的Mn2+。本发明的酸性沉钒废水除锰的方法具有工艺简单易用、回收锰资源、设备要求低、操作方便、环保等优势，具有很好的社会效益和经济效益。此外，除锰后得到的硫酸铵可用于沉钒，冷凝水可以直接循环使用，能够有效地利用资源。

Description

一种酸性沉钒废水除锰的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，更具体地讲，涉及一种钙化焙烧后浸出沉钒得到的酸性沉钒废水除锰的方法。
背景技术
当前从含钒矿物中提取钒的方法主要有钠化焙烧提钒方法和钙化焙烧提钒方法。
其中，在钙化焙烧中通常采用硫酸对熟料进行浸出得到酸性含钒浸出液，由于在该酸性含钒浸出液中含有大量的锰元素，所以利用铵盐对该酸性含钒浸出液沉钒后的沉钒废水中含有大量的二价锰离子游离于沉钒废水中，这不利于后期的废水处理和再利用。
目前对上述沉钒废水普遍采用的一种处理方法是采用石灰中和的方法，但是该方法会将其中的金属离子全部沉淀，并且在生成的沉淀中有大量的硫酸钙与氢氧化锰在一起，无法进一步的分离并且也不能直接应用，因此无法单纯的除去锰，所获得的沉淀物和废水均无法再有效利用，因此还需要提供一种新的酸性沉钒废水除锰的方法。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的一个或多个。
本发明的目的在于提供一种工艺简单易用、能够回收锰资源、设备要求低、操作方便且环保的酸性沉钒废水除锰的方法
为了实现上述目的，本发明提供了一种酸性沉钒废水除锰的方法，调节酸性沉钒废水的pH值至5～7，再加入草酸铵，然后过滤得到草酸锰沉淀和上清液，其中，所述上清液中含有小于0.05g/L的Mn2+。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，所述酸性沉钒废水是由钒渣钙化焙烧后的熟料经硫酸浸出、沉钒后得到的。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，所述酸性沉钒废水中至少含有小于0.5g/L的V5+、大于5g/L的Mn2+、5～50g/L的NH4 +、20～200g/L的SO4 2+，并且所述酸性沉钒废水的pH值为2～4。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，所述方法还包括将所述上清液加热浓缩并冷却结晶得到硫酸铵和冷凝水的步骤。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，所述方法还包括将所述硫酸铵用于沉钒并且将所述冷凝水用于浸出钒渣钙化焙烧后的熟料。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，在加入草酸铵之前，控制所述酸性沉钒废水的温度为25～60℃。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，按照所述草酸铵中的C2O4 2-与所述酸性沉钒废水中的Mn2+的摩尔比为1～1.5:1添加所述草酸铵。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，所述加热浓缩的温度为90～100℃，并且将所述上清液加热浓缩后得到的硫酸铵浓度大于300g/L；所述冷却结晶的温度为0～10℃。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，采用氧化钙、氢氧化钙、碳酸铵、碳酸氢铵调节所述酸性沉钒废水的pH值。
根据本发明的酸性沉钒废水除锰的方法的一个实施例，加入草酸铵后搅拌30～120min，再沉降10～60min后再过滤。
本发明的酸性沉钒废水除锰的方法具有工艺简单易用、回收锰资源、设备要求低、操作方便、环保等优势，具有很好的社会效益和经济效益。此外，除锰后得到的硫酸铵可用于沉钒，冷凝水可以直接循环使用，沉淀得到的草酸锰中的锰含量高并且杂质很少，可直接作为产品进行出售并可以直接用作油漆和清漆的干燥剂，能够有效地利用资源。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例对本发明的酸性沉钒废水除锰的方法进行详细说明。
根据本发明的示例性实施例，所述酸性沉钒废水除锰的方法具体为调节酸性沉钒废水的pH值至5～7，再加入草酸铵，然后过滤得到草酸锰沉淀和上清液，，其中，所述上清液中含有小于0.05g/L的Mn2+。
优选地，将所得的上清液加热浓缩并冷却结晶得到硫酸铵和冷凝水。其中，所得硫酸铵可以继续用于含钒浸出液的沉钒，所得冷凝水可以继续用于钒渣钙化焙烧所得熟料的浸出。
下面结合本发明的原理对上述步骤进行具体的说明和描述。
需要指出的是，本发明所述的酸性沉钒废水是由钒渣钙化焙烧后的熟料经硫酸浸出、沉钒后得到的，其主要含有Fe、Al、Mg、Mn、P、V等离子，还含有铵根离子、硫酸根离子等。根据本发明的一个实施例，上述酸性沉钒废水中至少含有小于0.5g/L的V5+、大于5g/L的Mn2+、5～50g/L的NH4 +、20～200g/L的SO4 2+，并且该酸性沉钒废水的pH值为2～4。
首先，将上述酸性沉钒废水的pH值调节至5～7以获得进行锰离子沉淀的最佳条件，在pH值为5～7的条件下进行后续的除锰，所得的草酸锰沉淀的溶度积较小，可以使得沉淀后分离得到的上清液中的锰离子浓度小于0.05g/L，若pH值过高会导致二价锰离子直接生成沉淀，若pH值过低则会使得大量锰离子得不到沉淀并溶解部分后续生产的草酸锰沉淀。根据本发明，采用氧化钙、氢氧化钙、碳酸铵、碳酸氢铵等无还原性的碱或盐调节酸性沉钒废水的pH值，以防止与沉钒废水中的钒、铬等杂质离子发生反应，从而生成四价钒、三价铬并继而生成沉淀，影响草酸锰的纯度，其中，氧化钙、氢氧化钙、碳酸铵、碳酸氢铵等无还原性的碱或盐可以以粉末或者水溶液的方式加入。
并且，为了得到较佳的草酸锰的沉淀条件，控制酸性沉钒废水的温度为25～60℃，优选地为50℃，若该温度过高，草酸锰的溶解度会增大，增加除锰后上清液中锰的浓度，若该温度过低，则会影响沉淀反应的动力学，使得草酸锰的沉淀时间很长。其中，在调节pH值之前或之后控制酸性沉钒废水的温度均可，不会对反应结果有不良影响。
然后，向调节pH值之后的酸性沉钒废水中加入除锰剂以使其中的二价锰离子以沉淀物的形式沉淀下来，再通过过滤的方式除去。根据本发明，该除锰剂为草酸铵，采用草酸铵作为除锰剂是因为其不会引入钾、钠等杂质元素从而有利于后续处理，并且其能够与二价锰离子反应得到草酸铵沉淀。若将草酸钾、草酸钠等作为除锰剂的话，会引入杂质，影响后续处理。加入草酸铵之后，草酸铵与硫酸锰发生复分解反应并生成难溶于水的草酸锰，发生的主要化学反应为：Mn2++C2O4 2-=MnC2O4↓。
根据本发明，按照草酸铵中的C2O4 2-与酸性沉钒废水中的Mn2+的摩尔比为1～1.5:1添加所述草酸铵，采取上述摩尔比是为了使得沉淀草酸锰更加完全，若摩尔比过高则会造成草酸铵的浪费，若摩尔比过低则会使得锰离子沉淀不完全。
优选地，加入草酸铵后持续搅拌以增大反应物的接触反应几率，提高锰的去除率。其中，搅拌时间为30～120min，更优选地为60min。待反应完后，沉降10～60min后再过滤，以确保大部分的沉淀物沉淀下来并被过滤除去。根据本发明，所得的上清液中含有小于0.05g/L的Mn2+。
在加热浓缩和冷却结晶的步骤中，控制加热浓缩的温度为90～100℃以提高硫酸铵的浓缩率。根据本发明的一个实施例，将上清液加热浓缩后得到的硫酸铵浓度大于300g/L。同时，控制冷却结晶的温度为0～10℃，以提高硫酸铵的结晶率。
之后可以将所得的硫酸铵与冷凝水进行后续的循环利用，以有效利用资源，但本发明不限于此。
在上述操作中，采取如加大搅拌强度、延长沉降时间、加入絮凝剂与吸附剂等的措施均能提高锰的去除率，具体可以根据实际情况进行操作步骤的调整。
此外，由于沉淀得到的草酸锰中的锰含量高并且杂质很少，可直接作为产品进行出售并可以直接用作油漆和清漆的干燥剂，能够进一步有效地利用资源。
下面结合示例对本发明作进一步的阐述，示例仅用于说明本发明，而不对本发明进行限制。
其中，以下示例1-3中所用的酸性沉钒废水均为表1所列成分的沉钒废水，其pH值为3.5。
表1酸性沉钒废水的主要化学成分/g·L-1
示例1：
向2000mL洁净烧杯中加入1000mL具有表1所列成分的酸性沉钒废水，搅拌并保持该酸性沉钒废水的温度为25℃，采用氧化钙调节该酸性沉钒废水的pH值为5.0，然后加入0.24mol的草酸铵，反应30min后冷却沉降30min，过滤得到草酸锰沉淀和上清液。经检测，所得上清液中的锰离子小于0.05g/L。将所得上清液在90℃下加热浓缩，使得浓缩后上清液中的硫酸铵浓度大于300g/L，再在0℃下冷却结晶得到硫酸铵，得到的冷凝水可直接用于钒渣钙化焙烧熟料的浸出。
示例2：
向2000mL洁净烧杯中加入1000mL具有表1所列成分的酸性沉钒废水，搅拌并保持该酸性沉钒废水的温度为60℃，采用碳酸铵调节该酸性沉钒废水的pH值为7.0，然后加入0.36mol的草酸铵，反应120min后冷却沉降60min，过滤得到草酸锰沉淀和上清液。经检测，所得上清液中的锰离子小于0.05g/L。将所得上清液在100℃下加热浓缩，使得浓缩后上清液中的硫酸铵浓度大于300g/L，再在10℃下冷却结晶得到硫酸铵，得到的冷凝水可直接用于钒渣钙化焙烧熟料的浸出。
示例3：
向2000mL洁净烧杯中加入1000mL具有表1所列成分的酸性沉钒废水，搅拌并保持该酸性沉钒废水的温度为50℃，采用氢氧化钙调节该酸性沉钒废水的pH值为6.0，然后加入0.30mol的草酸铵，反应100min后冷却沉降40min，过滤得到草酸锰沉淀和上清液。经检测，所得上清液中的锰离子小于0.05g/L。将所得上清液在95℃下加热浓缩，使得浓缩后上清液中的硫酸铵浓度大于300g/L，再在5℃下冷却结晶得到硫酸铵，得到的冷凝水可直接用于钒渣钙化焙烧熟料的浸出。
综上所述，本发明采用化学法对酸性沉钒废水除锰，除锰后的溶液浓缩结晶后可以直接用于钙化焙烧提钒工艺，既可以回收沉钒废水中的锰资源，又可以实现沉钒废水的循环利用；本发明工艺简单易用、设备要求低、操作方便、适应范围广、成本低，具有很好的社会效益和经济效益。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明的酸性沉钒废水除锰的方法，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，调节酸性沉钒废水的pH值至5～7，再加入草酸铵，然后过滤得到草酸锰沉淀和上清液，其中，所述上清液中含有小于0.05g/L的Mn2+。
2.根据权利要求1所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，所述酸性沉钒废水是由钒渣钙化焙烧后的熟料经硫酸浸出、沉钒后得到的。
3.根据权利要求1所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，所述酸性沉钒废水中至少含有小于0.5g/L的V5+、大于5g/L的Mn2+、5～50g/L的NH4 +、20～200g/L的SO4 2+，并且所述酸性沉钒废水的pH值为2～4。
4.根据权利要求1所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述上清液加热浓缩并冷却结晶得到硫酸铵和冷凝水的步骤。
5.根据权利要求4所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述硫酸铵用于沉钒并且将所述冷凝水用于浸出钒渣钙化焙烧后的熟料。
6.根据权利要求1所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，在加入草酸铵之前，控制所述酸性沉钒废水的温度为25～60℃。
7.根据权利要求1所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，按照所述草酸铵中的C2O4 2-与所述酸性沉钒废水中的Mn2+的摩尔比为1～1.5:1添加所述草酸铵。
8.根据权利要求4所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，所述加热浓缩的温度为90～100℃，并且将所述上清液加热浓缩后得到的硫酸铵浓度大于300g/L；所述冷却结晶的温度为0～10℃。
9.根据权利要求1所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，采用氧化钙、氢氧化钙、碳酸铵、碳酸氢铵调节所述酸性沉钒废水的pH值。
10.根据权利要求1所述的酸性沉钒废水除锰的方法，其特征在于，加入草酸铵后搅拌30～120min，再沉降10～60min后再过滤。
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