CN112456620A - 一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法，包括如下步骤：S1、以离子型稀土矿浸矿过程中所产生的浸矿尾液、沉淀上清液、产品水洗液为原料，测定废水中稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度；S2、向废水中加入石灰和偏铝酸钠至废水中的Ca2+∶Al3+∶Cl‑的质量比为(9‑12)∶(1.5‑2)∶1，搅拌进行反应，过滤；S3、过滤得到的弗式盐沉淀，经盐酸分解得到含氯化钙、氯化铝的溶液。本发明方法将闭矿废水中的钙盐、铝盐、氯离子转化为弗式盐，实现浸矿剂的回收再利用，同时降低废水中的氯离子以及重金属Zn、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Mn的含量，实现废水的无害化排放，闭矿后矿区环境影响小，可实现离子型稀土的高效、绿色提取。

Description

一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法
技术领域
本发明涉及稀土湿法冶金技术领域，具体涉及一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法。
背景技术
离子型稀土矿中的稀土以离子状态吸附于黏土矿物表面，只要用强电解质就能将稀土离子交换下来，因而根据离子型稀土矿的特征，我国发明了离子型稀土提取工艺。提取工艺先后经历了从氯化钠池浸工艺、硫酸铵池浸工艺、硫酸铵堆浸工艺、硫酸铵原地浸矿工艺以及硫酸镁浸矿工艺等阶段，为我国构建离子型稀土产业体系奠定了基础。以硫酸铵浸取-碳酸氢铵结晶沉淀的原地浸矿技术已经应用了几十年，期望推广原地浸矿能解决离子型稀土资源的绿色、高效提取问题。但事与愿违，提取过程遗留的浸矿率低、高盐高重金属废水污染严重等问题依然存在。
近年来，以硫酸镁(王瑞祥，杨幼明，杨斌，等.一种离子吸附型稀土提取方法[P].中国：CN103266224A，2013-08-28.)(肖燕飞，黄莉，赖安邦，等.一种从离子吸附型稀土矿中高效清洁提取稀土的方法[P].中国：CN109097565A，2018-12-28.)为主的无铵浸取剂研究可以消除浸矿过程中的氨氮污染，但镁盐浸矿体系产生大量的高镁盐废水会导致水体硬化，对地下水环境可能产生潜在的污染。中国专利申请(许瑞高，钟化云，李早发，等。离子吸附型稀土矿非铵盐浸取稀土的工艺[P].中国：CN 103436720 A，2013-12-11)中列举了采用镁盐、钙盐、钠盐组成的复合盐作为浸矿剂，主要为氯化镁、氯化钙、氯化钠三种中性盐按一定比例配成浸矿剂，在浸矿过程中主要起离子交换的作用。中国专利申请(许瑞高，李星岚。一种用硫酸铝钾作浸矿剂浸取离子吸附型稀土工艺[P].中国：CN 108998663 A，2018-12-14)采用硫酸铝钾作为浸矿剂，而钾在矿土矿中平均含量约为1.2％，将0.5-6％的硫酸铝钾溶液注入矿体中，大量的钾强碱性阳离子被矿土吸附，对矿土盐碱性影响较大。
在浸矿过程中，有技术方案在硫酸盐浸矿剂中添加乙酸盐(池汝安李琼徐志高。抑铝浸出风化壳淋积型稀土矿的方法[P].中国：CN 103526014 A，2014-01-22)，利用弱酸盐的电离产生OH-与Al3+形成Al(OH)3从而将部分离子态铝固定在矿土中，降低杂质铝的浸出率。中国专利申请(王莉廖春发杨幼明等。一种提高离子吸附型稀土矿浸出率的浸取方法[P].中国：CN106702181A，2017-05-24)利用弱酸及弱酸盐促进粘土矿物的团聚从而适度增加矿土的渗透性能，提高稀土浸出率。也有中国专利申请(肖燕飞，黄莉，徐志峰.一种用于离子型稀土矿浸矿的助浸剂及其浸矿方法[P].中国：CN 105087925 A，2015-11-25)采用EDTA络合稀土从而提升稀土浸出率。但该类助浸剂均与所使用的浸矿剂差别较大，对矿体酸碱度、盐碱性影响不明确，给矿体周围环境及地下水系带来新的污染隐患。
矿区闭矿后，残留在矿区的废水量大，主要来源于回收的浸矿尾液、除杂沉淀废水等，其有价元素含量低，处理回收成本高，往往不进行处理直接排入周围环境中。废水中盐类物质含量高，造成稀土矿区及外围土壤土质酸化、板结等，生态修复成本高。而废水中还含低浓度的钙盐、铝盐等，直接排放造成资源的浪费，并且废水中含有少量铅、锌、铜等重金属，处理难度大，不处理排放也会造成周围环境重金属元素含量超标。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法，包括如下步骤：
S1、以离子型稀土矿浸矿过程中所产生的浸矿尾液、沉淀上清液、产品水洗液中的一种或多种为原料，测定废水中稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度；
S2、向废水中加入石灰和偏铝酸钠至废水中Ca2+∶Al3+∶Cl-的质量比为(9-12)∶(1.5-2)∶1，搅拌进行反应，过滤；
S3、步骤S2中过滤得到的弗式盐沉淀，经盐酸分解得到含氯化钙、氯化铝的溶液。
进一步地，步骤S3中，含氯化钙、氯化铝的溶液返回下个矿点作浸矿剂使用。
进一步地，步骤S2中过滤得到的滤液测定稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度，符合要求后达标排放。
本发明的有益效果在于：本发明方法以弗式盐的可逆转换为基础，将闭矿废水中的钙盐、铝盐、氯离子转化为弗式盐，实现浸矿剂的回收再利用，同时降低废水中的氯离子以及重金属Zn、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Mn的含量，实现废水的无害化排放，闭矿后矿区环境影响小，可实现离子型稀土的高效、绿色提取。
具体实施方式
以下将对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
实施例1
本实施例提供一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法，包括如下步骤：
(1)以浸矿过程所产生的沉淀上清液为原料，共计0.85L，测定废水中稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度如表1所示。
(2)向废水中加入石灰78g、偏铝酸钠32g直至废水中Ca2+∶Al3+∶Cl-的质量比为12∶2∶1，搅拌进行反应，过滤；滤液测定稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度如表1所示，废水中Ca、Mg、Cl离子含量大幅降低，重金属离子如Zn、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Mn等含量均＜0.05mg/L，符合排放要求。废水中铝浓度上升原因：废水处理时加入了偏铝酸钠，制备弗式盐时少量铝未完全沉淀，导致铝的浓度有所上升，但浓度也是在20mg/L左右，浓度较低。而铝硅酸盐是离子型稀土矿物的一种主要成分，因此废水中含量少量的铝离子和钙离子排放对环境没有影响。
(3)过滤的弗式盐沉淀压滤后共计136g，可经盐酸分解得到含氯化钙、氯化铝的溶液，返回下个矿点作浸矿剂使用。
表1废水处理前后杂质离子浓度
Figure BDA0002755530030000051
实施例2
本实施例提供一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法，包括如下步骤：
(1)以浸矿过程所产生的浸矿尾液、沉淀上清液、产品水洗液混合后的综合废水为原料，共计1.5L，测定废水中稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度如表2所示。
(2)向废水中加入石灰54.5g、偏铝酸钠21g直至废水中Ca2+∶Al3+∶Cl-的质量比为9∶1.5∶1，搅拌进行反应，过滤；滤液测定稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度如表2所示，废水中Ca、Mg、Cl离子含量大幅降低，重金属离子如Zn、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Mn等含量均＜0.05mg/L，符合排放要求。
(3)过滤的弗式盐沉淀压滤后共计87.5g，可经盐酸分解得到含氯化钙、氯化铝的溶液，返回下个矿点作浸矿剂使用。
表2废水处理前后杂质离子含量
Figure BDA0002755530030000061
实施例3
本实施例提供一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法，包括如下步骤：
(1)以浸矿过程所产生的沉淀上清液为原料，共计0.8L，测定废水中稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度如表3所示。
(2)向废水中加入石灰57g、偏铝酸钠28g直至废水中Ca2+∶Al3+∶Cl-的质量比为10∶2∶1，搅拌进行反应，过滤；滤液测定稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度如表3所示，废水中Ca、Mg、Cl离子含量大幅降低，重金属离子如Zn、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Mn等含量均＜0.05mg/L，符合排放要求。
(3)过滤的弗式盐沉淀压滤后共计118g，可经盐酸分解得到含氯化钙、氯化铝的溶液，返回下个矿点作浸矿剂使用。
表3废水处理前后杂质离子浓度
Figure BDA0002755530030000071
实施例4
本实施例提供一种离子型稀土矿闭矿废水处理工艺，包括如下步骤：
(1)以浸矿过程所产生的浸矿尾液为原料，共计0.5L，测定废水中稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度如表4所示。
(2)向废水中加入石灰27g、偏铝酸钠14g直至废水中Ca2+∶Al3+∶Cl-的质量比为9∶2∶1，搅拌进行反应，过滤；滤液测定稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度如表4所示，废水中Ca、Mg、Cl离子含量大幅降低，重金属离子如Zn、Cd、Pb、Cu、As、Cr、Mn等含量均＜0.05mg/L，符合排放要求。
(3)过滤的弗式盐沉淀压滤后共计58.5g，可经盐酸分解得到含氯化钙、氯化铝的溶液，返回下个矿点作浸矿剂使用。
表4废水处理前后杂质离子浓度
Figure BDA0002755530030000081
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、以离子型稀土矿浸矿过程中所产生的浸矿尾液、沉淀上清液、产品水洗液中的一种或多种为原料，测定废水中稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度；
S2、向废水中加入石灰和偏铝酸钠至废水中的Ca2+∶Al3+∶Cl-的质量比为(9-12)∶(1.5-2)∶1，搅拌进行反应，过滤；
S3、步骤S2中过滤得到的弗式盐沉淀，经盐酸分解得到含氯化钙、氯化铝的溶液。
2.根据权利要求1所述的离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法，其特征在于，步骤S3中，含氯化钙、氯化铝的溶液返回下个矿点作浸矿剂使用。
3.根据权利要求1所述的离子型稀土矿浸矿闭矿后废水处理方法，其特征在于，步骤S2中过滤得到的滤液测定稀土离子、氯离子、钙离子、铝离子浓度及其他非稀土离子和重金属离子的浓度，符合要求后达标排放。
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