CN111807391A - 一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法，属于工业废水回收利用技术领域。本发明首先利用石灰对金精矿生物氧化废液进行第一中和处理，以去除体系中Fe3+和AsO4 3‑，之后再利用氧化镁粉对第一液体物料进行第二中和处理，实现硫酸镁的制备；本发明提供的方法分两步进行中和处理，利用金精矿生物氧化废液中的硫酸制备硫酸镁，产品附加价值高；且与传统工艺相比，可以大大降低石灰用量，降低生产成本；同时采用本发明提供的方法所得中和渣产量大大降低，能够有效减少中和渣尾矿库库容消耗。

Description

一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法
技术领域
本发明涉及工业废水回收利用技术领域，尤其涉及一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法。
背景技术
目前，在金精矿生物氧化预处理提金工艺中会产生氧化废液，氧化废液中含有大量的硫酸，现有生产工艺通常是利用石灰中和所述氧化废液，导致大量硫酸被浪费，而且会消耗大量的石灰，生产成本居高不下。另外，中和后会产生大量中和渣，通常需要存放于相应的中和渣尾矿库，导致中和渣尾矿库库容急剧消耗。而目前出于环境保护需要，适合做中和渣尾矿库的地理位置较为稀缺，尤为增加企业负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法，本发明提供的方法利用金精矿生物氧化废液中的硫酸制备硫酸镁，产品附加价值高，且石灰用量少，中和渣产量少。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法，包括以下步骤：
将金精矿生物氧化废液与石灰混合后进行第一中和处理，得到第一中和矿浆；所述金精矿生物氧化废液中含有SO4 2-、Fe3+和AsO4 3-，所述第一中和矿浆的pH值为4.5～5；
将所述第一中和矿浆进行第一固液分离，将所得第一液体物料与氧化镁粉混合后进行第二中和处理，得到第二中和矿浆；所述第二中和矿浆的pH值为7～8；
将所述第二中和矿浆进行第二固液分离，将所得第二液体物料冷却结晶，得到硫酸镁。
优选地，所述金精矿生物氧化废液在使用前进行沉降，所得上清液与石灰混合后进行第一中和处理。
优选地，所述上清液的pH值为1.2～1.4，SO4 2-浓度为0.9～1.3mol/L、AsO4 3-浓度为0.05～0.06mol/L，Fe3+浓度为0.45～0.55mol/L。
优选地，所述第一中和处理在室温、搅拌条件下进行，所述第一中和处理的时间以体系的pH值达到4.5～5后继续搅拌1.5～2.5h为基准。
优选地，所述第一液体物料中硫酸的含量为10～15wt％。
优选地，所述第二中和处理在室温、搅拌条件下进行，所述第二中和处理的时间以体系的pH值达到7～8后继续搅拌20～40min为基准。
优选地，所述第二固液分离前还包括，将所述第二中和矿浆与絮凝剂混合。
优选地，所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺絮凝剂，所述絮凝剂的用量为6～10g/m3。
优选地，所述第一固液分离和第二固液分离的方式为压滤。
优选地，所述冷却结晶的温度为20℃以下。
本发明提供了一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法，包括以下步骤：将金精矿生物氧化废液与石灰混合后进行第一中和处理，得到第一中和矿浆；所述金精矿生物氧化废液中含有SO4 2-、Fe3+和AsO4 3-，所述第一中和矿浆的pH值为4.5～5；将所述第一中和矿浆进行第一固液分离，将所得第一液体物料与氧化镁粉混合后进行第二中和处理，得到第二中和矿浆；所述第二中和矿浆的pH值为7～8；将所述第二中和矿浆进行第二固液分离，将所得第二液体物料冷却结晶，得到硫酸镁。本发明首先利用石灰对金精矿生物氧化废液进行第一中和处理，以去除体系中Fe3+和AsO4 3-，之后再利用氧化镁粉对第一液体物料进行第二中和处理，实现硫酸镁的制备；本发明提供的方法分两步进行中和处理，利用金精矿生物氧化废液中的硫酸制备硫酸镁，产品附加价值高；且与传统工艺相比，可以大大降低石灰用量，降低生产成本；同时采用本发明提供的方法所得中和渣产量大大降低，能够有效减少中和渣尾矿库库容消耗。
附图说明
图1为本发明中利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的工艺流程图，图中，1-第一中和槽，2-第一板框压滤机，3-第二中和槽，4-第二板框压滤机，5-结晶槽，6-离心机。
具体实施方式
本发明提供了一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法，包括以下步骤：
将金精矿生物氧化废液与石灰混合后进行第一中和处理，得到第一中和矿浆；所述金精矿生物氧化废液中含有SO4 2-、Fe3+和AsO4 3-，所述第一中和矿浆的pH值为4.5～5；
将所述第一中和矿浆进行第一固液分离，将所得第一液体物料与氧化镁粉混合后进行第二中和处理，得到第二中和矿浆；所述第二中和矿浆的pH值为7～8；
将所述第二中和矿浆进行第二固液分离，将所得第二液体物料冷却结晶，得到硫酸镁。
本发明将金精矿生物氧化废液与石灰混合后进行第一中和处理，得到第一中和矿浆。在本发明中，所述金精矿生物氧化废液优选为矿山企业利用生物氧化法对金精矿进行预处理过程中产生的氧化废液含有SO4 2-、Fe3+和AsO4 3-，其中SO4 2-浓度优选为0.9～1.3mol/L，AsO4 3-浓度优选为0.05～0.06mol/L，Fe3+浓度优选为0.45～0.55mol/L。
在本发明中，所述金精矿生物氧化废液在使用前优选进行沉降，所得上清液与石灰混合后进行第一中和处理。在本发明中，所述沉降优选在浓密机中进行；本发明对所述沉降的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。在本发明中，所述上清液中SO4 2-浓度优选为0.9～1.3mol/L，更优选为1.048mol/L；AsO4 3-浓度优选为0.05～0.06mol/L，更优选为0.056mol/L；Fe3+浓度优选为0.45～0.55mol/L，更优选为0.485mol/L；所述上清液的pH值优选为1.2～1.4，更优选为1.2。在本发明中，沉降后还得到下层沉降物，主要为微细粒氧化渣，优选返回氰化浸出工序中进行处理，回收Au金属，本发明对此不作特殊限定。
在本发明中，所述第一中和处理优选在室温、搅拌条件下进行，所述第一中和处理的时间优选以体系的pH值达到4.5～5后继续搅拌1.5～2.5h为基准。在本发明中，所述室温即不需要额外的加热或降温；在本发明的实施例中，具体是在25℃条件下进行第一中和处理。本发明优选在搅拌条件下向所述上清液中加入石灰(优选以石灰乳形式使用，具体是将石灰与水混合，得到浓度为25wt％的石灰乳)，至所得体系的pH值为4.5～5(优选为4.6～4.8)，之后继续搅拌反应1.5～2.5h(优选为2h)；在反应过程中，AsO4 3-与Fe3+反应生成砷酸铁沉淀，反应式如式1所示：
Fe2(SO4)3+2H3AsO4+CaCO3+2H2O＝Fe(OH)3↓+CaSO4↓+FeAsO4↓+H2SO4+CO2↑式1。
根据式1可知，由于Fe(OH)3沉淀的溶度积远小于砷酸铁(FeAsO4)沉淀的溶度积，因而在第一中和处理过程中先沉淀的是Fe(OH)3，当体系中Fe3+的浓度满足Ksp＝[Fe3+][AsO4 3-]≥5.7×10-21才会有FeAsO4沉淀。本发明优选在上述条件下进行第一中和处理，有利于先生成Fe(OH)3沉淀，并使后续生成的FeAsO4具有足够的稳定性，进而使体系中AsO4 3-浓度尽可能降低。
得到第一中和矿浆后，本发明将所述第一中和矿浆进行第一固液分离，将所得第一液体物料与氧化镁粉混合后进行第二中和处理，得到第二中和矿浆。在本发明中，所述第一固液分离的方式优选为压滤；所述第一固液分离后还得到第一固体物料，优选运送到中和渣尾矿库。在本发明中，所述第一液体物料中硫酸的含量优选为10～15wt％(若硫酸含量较低，不在该范围内，优选加入硫酸调整至该范围内)。
在本发明中，所述第二中和处理优选在室温、搅拌条件下进行，所述第二中和处理的时间优选以体系的pH值达到7～8后继续搅拌20～40min为基准。本发明优选在搅拌条件下向所述第一液体物料中加入氧化镁粉，至所得体系的pH值为7～8(优选为7.2～7.5)，之后继续搅拌20～40min(优选为30min)；在反应过程中，硫酸与氧化镁粉反应生成硫酸镁，反应式如式2所示：
H2SO4+MgO＝MgSO4+2H2O式2。
得到第二中和矿浆后，本发明将所述第二中和矿浆进行第二固液分离，将所得第二液体物料冷却结晶，得到硫酸镁。在本发明中，所述第二固液分离前优选还包括：将所述第二中和矿浆与絮凝剂混合。在本发明中，所述絮凝剂优选为聚丙烯酰胺絮凝剂，所述絮凝剂的用量优选为6～10g/m3，更优选为8g/m3；在本发明的实施例中，具体采用爱森絮凝剂。本发明采用絮凝剂可以实现沉降、除杂以及脱色，以便除去体系中泥巴及其它机械杂质，而且处理后水的COD和色度指标也会有明显的改善。
在本发明中，所述第二固液分离的方式优选为压滤；所述第二固液分离后还得到第二固体物料，优选运送到中和渣尾矿库。
在本发明中，所述冷却结晶的温度优选为20℃以下，更优选为2～8℃；在本发明中，压滤后所得第二液体物料的温度优选大于40℃，更优选为45～50℃，本发明优选将所述第二液体物料冷却至20℃以下，析出结晶(即七水硫酸镁晶体)，将所得体系进行第三固液分离(优选为离心分离)，得到第三液体物料和第三固体物料；将所述第三固体物料晾干，得到七水硫酸镁。在本发明中，所述第三液体物料为杂质极少的中性水，本发明优选将所述第三液体物料回用于金精矿的生物氧化工艺中，例如可以利用所述第三液体物料将生物氧化工艺中磨矿浓缩后的金精矿浆(浓度为40～50wt％)进行调浆，至其浓度为13～15wt％后进入生物氧化槽进行生物氧化处理。本发明将所述第三液体物料回用于生物氧化工艺，实现了废液的零排放。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例所用氧化废液为矿山企业利用生物氧化法对金精矿进行预处理过程中产生的氧化废液，主要含有SO4 2-、AsO4 3-、AsO3 3-、Fe3+，其中，SO4 2-浓度为1.048mol/L、AsO4 3-浓度为0.056mol/L、AsO3 3-浓度为0.00025mol/L、Fe3+浓度为0.485mol/L；按照图1所示工艺流程，利用所述氧化废液生产硫酸镁的方法如下：
将所述氧化废液置于浓密机中进行沉降，得到溢流水和底流矿浆，测试所述溢流水的pH值为1.2，检测所述溢流水中SO4 2-浓度为1.048mol/L，AsO4 3-浓度为0.056mol/L，Fe3+浓度为0.485mol/L；
将所述溢流水由泵输送至第一中和槽内，在室温(25℃)、搅拌条件下加入石灰乳(浓度为25wt％)，至所得体系的pH值为4.6，此时石灰用量为40g/L，之后继续搅拌反应2h，该过程中，AsO4 3-与Fe3+反应生成砷酸铁沉淀，检测体系中无AsO4 3-，得到第一中和矿浆；
将所述第一中和矿浆经渣浆泵输送到第一板框压滤机进行第一压滤，得到第一滤饼和第一滤液，所述第一滤饼运送到中和渣库；
检测所述第一滤液中硫酸浓度，并添加硫酸控制所得体系中硫酸浓度为15wt％，之后由泵输送至第二段中和槽内，在室温(25℃)、搅拌条件下加入氧化镁粉，至所得体系的pH值为7.2～7.5，此时氧化镁粉用量为92g/L，之后继续搅拌0.5h，该过程中，硫酸与氧化镁粉反应生成硫酸镁，得到第二段中和矿浆；
将所述第二段中和矿浆与絮凝剂(爱森絮凝剂，8g/m3)混合后，用高压泵输送至第二板框压滤机进行第二压滤，得到第二滤饼和第二滤液(即硫酸镁溶液)，所述第二滤饼运送到中和渣库；
将所述第二滤液(45℃)输送至结晶槽中，冷却至8℃，析出晶体(即七水硫酸镁晶体)，将所得体系置于离心机中进行离心分离，将所得固体物料晾干，得到七水硫酸镁；离心分离所得液体物料返回生物氧化流程循环使用。
在本发明中，按照上述方法每处理1m3氧化废液可制备得到七水硫酸镁0.04吨。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用金精矿生物氧化废液制备硫酸镁的方法，包括以下步骤：
将金精矿生物氧化废液与石灰混合后进行第一中和处理，得到第一中和矿浆；所述金精矿生物氧化废液中含有SO4 2-、Fe3+和AsO4 3-，所述第一中和矿浆的pH值为4.5～5；
将所述第一中和矿浆进行第一固液分离，将所得第一液体物料与氧化镁粉混合后进行第二中和处理，得到第二中和矿浆；所述第二中和矿浆的pH值为7～8；
将所述第二中和矿浆进行第二固液分离，将所得第二液体物料冷却结晶，得到硫酸镁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金精矿生物氧化废液在使用前进行沉降，所得上清液与石灰混合后进行第一中和处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述上清液的pH值为1.2～1.4，SO4 2-浓度为0.9～1.3mol/L、AsO4 3-浓度为0.05～0.06mol/L，Fe3+浓度为0.45～0.55mol/L。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述第一中和处理在室温、搅拌条件下进行，所述第一中和处理的时间以体系的pH值达到4.5～5后继续搅拌1.5～2.5h为基准。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一液体物料中硫酸的含量为10～15wt％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二中和处理在室温、搅拌条件下进行，所述第二中和处理的时间以体系的pH值达到7～8后继续搅拌20～40min为基准。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述第二固液分离前还包括，将所述第二中和矿浆与絮凝剂混合。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述絮凝剂包括聚丙烯酰胺絮凝剂，所述絮凝剂的用量为6～10g/m3。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一固液分离和第二固液分离的方式为压滤。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却结晶的温度为20℃以下。
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