CN105236493A - 一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法 - Google Patents

一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法 Download PDF

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本发明公开了一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，于反应器中预留带有少量羟基氧化铁和半水石膏晶种的底液，然后将酸性冶金废水喷射入反应器中，充分曝气并加入石灰石浆，控制反应条件生成羟基氧化铁和半水石膏，再采用尼尔森重选机将两者分离得到产物，本发明原料来源广泛，转化率高，产品纯度高，生产成本低，一方面实现了对冶金废水的治理，另一方面回收得到有经济价值的产物，符合环保和资源综合回收利用的技术导向。

Description

一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法
技术领域
本发明属于矿山选冶废水处理技术领域，特别是涉及一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法。
背景技术
湿法冶金过程中产生矿硐坑水、酸性浸出液、萃取余液、电积贫液等酸性冶金废水，这些废水往往是强酸性，且含有高浓度的铁离子及硫酸根离子等，若直接排放则会造成严重的环境污染，且资源浪费严重，因此需要进行废水的处理及回收。
目前，酸性冶金废水多采用石灰中和的方式处理，生成氢氧化铁、氢氧化亚铁胶体和二水石膏等，该方法存在药剂耗量大，中和渣量大，纯度底且含水率高，固液分离困难等问题，中和渣回收价值小，目前直接排入尾矿库，难以加以资源化利用。
因而，就酸性冶金废水而言，选择一种技术上可行、经济上合理的处理方法并将废水中所含物质转化为有经济价值的产物成为湿法冶金业界的难题之一。
发明内容
本发明提供了一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其克服了现有技术所存在的不足之处。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法包括以下步骤：
1)于反应器内预先加入底液，所述底液由2～5wt％羟基氧化铁、1～3wt％半水石膏和92～97wt％的水组成；
2)将酸性冶金废水以多点分散喷射的方式加入反应器中，于搅拌状态下向反应器内充入含氧气体进行充分曝气，同时加入浓度为20～40wt％的石灰石浆，控制反应体系pH值在3.3～4.5，常压下于70℃～90℃恒温反应1.5～3h；其中所述酸性冶金废水为含酸高铁硫酸盐废水，其铁含量为10～30g/L，硫酸根含量为20～60g/L，pH值为1～2.5；
3)上述反应后的物料进入尼尔森重选机中进行分离，将分离后的产物分别洗涤干燥得到所述羟基氧化铁和半水石膏，其中所述尼尔森重选机的给料速度为0.01～0.08m/h，水压为2～8psi，离心加速度为40～80g。
优选的，所述底液：酸性冶金废水：石灰石浆的体积比为1：4～8：0.3～1。
优选的，所述底液由3wt％羟基氧化铁、2wt％半水石膏和95wt％的水组成。
优选的，所述多点分散喷射的流量为0.5～2L/h，液滴大小为0.3～0.5g/滴。
优选的，所述含氧气体的氧成分比为0.2～0.8，流量为2～8L/min。
优选的，所述石灰石浆由工业石灰石粉和水配制而成，浓度为30wt％。
优选的，所述半水石膏产物经离心后由所述尼尔森重选机中排出，通过水洗涤2～5次后于60～120℃下干燥2～8小时。
优选的，所述羟基氧化铁经离心后留于所述尼尔森重选机的富集锥内，静置沉淀后进行过滤，通过水洗涤2～5次后于40～100℃下干燥3～10小时。
优选的，步骤2)中，所述酸性冶金废水加入反应器之前还进行除杂工艺，所述除杂工艺是通过萃取树脂去除所述酸性冶金废水所含的铜、锌、铅或钴。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.于反应器中预留带有少量羟基氧化铁和半水石膏晶种的底液，然后将酸性冶金废水喷射入反应器中，充分曝气并加入石灰石浆，控制反应条件生成了羟基氧化铁和半水石膏，再采用尼尔森重选机将两者分离得到产物，原料来源广泛，转化率高，产品纯度高，生产成本低，一方面实现了对冶金废水的治理，另一方面回收得到有经济价值的产物，符合环保和资源综合回收利用的技术导向。
2.石灰石浆的钙离子与废水中硫酸根离子在酸性条件下反应生成半水石膏，铁离子水化反应生成羟基氧化铁的过程释放出酸促进前者反应的进行，同时前者中和了废水和后者产生的酸，两种反应相互促进，协同进行，加快反应速度的同时提高了转化率，使废水中的铁离子和硫酸根离子得到了高效的利用。
3.采用尼尔森重选在离心作用下，由于两者的比重不同，半水石膏向外排出，而羟基氧化铁遗留在富集锥内，实现了有效的分离，保证所得产品的纯度。
以下实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法不局限于实施例。
具体实施方式
实施例1
某单一酸浸过程产生的酸性冶金废水，含Fe14.6g/L、H2SO42.1g/L及SO42-27.2g/L。
于反应器中预先加入100ml底液，底液是按照质量比羟基氧化铁：半水石膏：清水＝3:2:95配制而成的晶种溶液。将500mL上述废水以多点喷射的方式缓慢均匀地加入反应器中，多点喷射的流量为0.5L/h，液滴大小为0.3g/滴，搅拌状态下充入空气进行充分曝气，气体流量为2L/min，同时缓慢加入50mL30％浓度的石灰石浆，控制反应体系的pH在3.3，常压下恒温70℃反应1.5h。反应完成后，物料进入尼尔森重选机进行分离，给料速度为0.01m/h，水压为2psi，离心加速度为40g。半水石膏产物经离心后由尼尔森重选机中排出，通过水洗涤2次后于60℃下干燥2小时；羟基氧化铁产物经离心后留于所述尼尔森重选机的富集锥内，静置沉淀后进行过滤，通过水洗涤2次后于40℃下干燥3小时。
实施例2
某单一酸浸过程产生的酸性冶金废水，含Fe21.3g/L、H2SO42.7g/L、SO4 2-43.5g/L。
于反应器中预先加入100ml底液，底液是按照质量比羟基氧化铁：半水石膏：清水＝5:3:92配制而成的晶种溶液。将400mL上述废水以多点喷射的方式缓慢均匀地加入反应器中，多点喷射的流量为1L/h，液滴大小为0.3g/滴，搅拌状态下充入空气进行充分曝气，气体流量为4L/min，同时缓慢加入30mL40％浓度的石灰石浆，控制反应体系的pH在4，常压下恒温80℃反应2h。反应完成后，物料进入尼尔森重选机进行分离，给料速度为0.03m/h，水压为4psi，离心加速度为60g。半水石膏产物经离心后由尼尔森重选机中排出，通过水洗涤5次后于80℃下干燥4小时；羟基氧化铁产物经离心后留于所述尼尔森重选机的富集锥内，静置沉淀后进行过滤，通过水洗涤5次后于60℃下干燥5小时。
实施例3
某单一酸浸过程产生的酸性冶金废水，含Fe27.6g/L、H2SO43.5g/L及SO42-53.4g/L。
于反应器中预先加入100ml底液，底液是按照质量比羟基氧化铁：半水石膏：清水＝2:1:97配制而成的晶种溶液。将800mL上述废水以多点喷射的方式缓慢均匀地加入反应器中，多点喷射的流量为2L/h，液滴大小为0.5g/滴，搅拌状态下充入空气进行充分曝气，气体流量为8L/min，同时缓慢加入100mL20％浓度的石灰石浆，控制反应体系的pH在4.5，常压下恒温90℃反应3h。反应完成后，物料进入尼尔森重选机进行分离，给料速度为0.08m/h，水压为8psi，离心加速度为80g。半水石膏产物经离心后由尼尔森重选机中排出，通过水洗涤5次后于120℃下干燥8小时；羟基氧化铁产物经离心后留于所述尼尔森重选机的富集锥内，静置沉淀后进行过滤，通过水洗涤5次后于100℃下干燥10小时。
实际使用时，若酸性冶金废水含有其他杂质，可以先进行除杂工艺，所述除杂工艺是通过萃取树脂去除所述酸性冶金废水所含的铜、锌、铅或钴。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)于反应器内预先加入底液，所述底液由2～5wt％羟基氧化铁、1～3wt％半水石膏和92～97wt％的水组成；
2)将酸性冶金废水以多点分散喷射的方式加入反应器中，于搅拌状态下向反应器内充入含氧气体进行充分曝气，同时加入浓度为20～40wt％的石灰石浆，控制反应体系pH值在3.3～4.5，常压下于70℃～90℃恒温反应1.5～3h；其中所述酸性冶金废水为含酸高铁硫酸盐废水，其铁含量为10～30g/L，硫酸根含量为20～60g/L，pH值为1～2.5；
3)上述反应后的物料进入尼尔森重选机中进行分离，将分离后的产物分别洗涤干燥得到所述羟基氧化铁和半水石膏，其中所述尼尔森重选机的给料速度为0.01～0.08m/h，水压为2～8psi，离心加速度为40～80g。
2.根据权利要求1所述的由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于：所述底液：酸性冶金废水：石灰石浆的体积比为1：4～8：0.3～1。
3.根据权利要求1所述的由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于：所述底液由3wt％羟基氧化铁、2wt％半水石膏和95wt％的水组成。
4.根据权利要求1所述的由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于：所述多点分散喷射的流量为0.5～2L/h，液滴大小为0.3～0.5g/滴。
5.根据权利要求1所述的由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于：所述含氧气体的氧成分比为0.2～0.8，流量为2～8L/min。
6.根据权利要求1所述的由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于：所述石灰石浆由工业石灰石粉和水配制而成，浓度为30wt％。
7.根据权利要求1所述的由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于：所述半水石膏产物经离心后由所述尼尔森重选机中排出，通过水洗涤2～5次后于60～120℃下干燥2～8小时。
8.根据权利要求7所述的由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于：所述羟基氧化铁经离心后留于所述尼尔森重选机的富集锥内，静置沉淀后进行过滤，通过水洗涤2～5次后于40～100℃下干燥3～10小时。
9.根据权利要求1所述的由酸性冶金废水制备羟基氧化铁和半水石膏的方法，其特征在于：步骤2)中，所述酸性冶金废水加入反应器之前还进行除杂工艺，所述除杂工艺是通过萃取树脂去除所述酸性冶金废水所含的铜、锌、铅或钴。
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