CN114345290A - 一种利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法。其技术方案是：将磷酸盐、中和渣和水混合，用氢氧化钠溶液调节pH值至8～12，置于反应釜内水热反应，抽滤，洗涤，干燥，得到改性中和渣。将改性中和渣和萃余液混合，于恒温震荡器内震荡，抽滤，得到饱和改性中和渣和净化水。将饱和改性中和渣、水、氢氧化钠和所述磷酸盐混合，置于反应釜中，水热反应，固液分离，得到脱附溶液和再生改性中和渣。所述脱附溶液结晶后与CaF2配制作为提钒助浸剂使用；所述再生改性中和渣返回步骤三与改性中和渣配制使用。本发明具有工艺简单、环境友好、资源化程度高、除杂效果优异、净化水能循环使用和能避免重金属再度溶出而污染环境的特点。

Description

一种利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法
技术领域
本发明属于萃余液的净化处理技术领域。具体涉及一种利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法。
背景技术
页岩提钒中和渣是含钒页岩酸浸提钒工艺萃取预处理碱中和环节的废弃物，主要成分为CaSO4，属于典型的石膏基固体废弃物。每中和处理1000L的浸出液，就会产生约90～130kg的中和渣。目前对中和渣的处理方式主要以堆存为主，面临占用土地资源且存在潜在环境风险的问题；
萃余液是含钒页岩酸浸提钒工艺萃取后的酸性废液，根据原矿的性质和酸浸工艺的液固比，每浸出处理1t含钒页岩可产生萃余液1000～3000L，其中的氟离子(2000～6000mg/L)及重金属等杂质离子(＞10000mg/L)含量较高。现阶段对于萃余液的处理方式主要为中和沉淀法，即使用石灰乳将萃余液pH调至7～8，再将上清液回用于前端工艺中。该方法不仅存在着产生大量固体废弃物的弊端，且重金属离子可能再度溶出。
“石煤提钒萃余液的资源化处理装置及处理方法”(CN 112575186A)专利技术，提供了一种将石煤提钒萃余液的资源化的方式和装置，通过两级投加石灰将萃余液中的重金属含量降至≤0.5mmol/L后，还需再投加硫酸将二级除重后萃余液的pH值回调至1.5～2.5才可返回提钒的浸出工序，且对Fe的去除率最高仅为75％；存在工艺繁琐、产生大量污泥和除Fe效果差的问题。
“一种余酸回收利用的石煤钒矿浸出工艺”(CN 104988337A)专利技术，提供了一种石煤钒矿的浸出工艺，该方法将浸出渣和萃余液进行污水中和后直接排入尾矿库，堆存在尾矿库的混合废弃物虽已进行中和处理，但仍存在重金属再度溶出并污染周遭环境的风险。
综上所述，目前对萃余液的处理存在工艺复杂、产生固体废弃物和除杂效果差的缺陷，或将萃余液中和后排放至尾矿库的方式对环境不友好，存在重金属再度溶出并污染周遭环境的风险。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、废弃物资源化程度高和环境友好的利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法，该方法得到的改性中和渣吸附性能好、除杂效果优异、净化水能循环使用和能避免重金属再度溶出而污染环境。
为了实现上述目标，本发明采用的技术方案是：
步骤一、碱性混合料浆的制备
按磷酸盐∶中和渣∶水的质量比为(0.5～1)∶1∶(8～11)，将所述磷酸盐、所述中和渣和所述水混合，即得混合料浆；再用氢氧化钠溶液将所述混合料浆的pH值调节至8～12，得到碱性混合料浆。
步骤二、改性中和渣的制备
将所述碱性混合料浆置于反应釜内，在90～250℃条件下水热反应1～6h，抽滤，用去离子水洗涤至pH值为7～8，于75～150℃条件下干燥4～24h，得到改性中和渣。
步骤三、萃余液的净化处理
将所述改性中和渣和萃余液按固液比为1∶(5～10)kg/L混合，然后置于恒温震荡器内震荡0.5～2h，抽滤，得到饱和改性中和渣和净化水。
所述净化水返回步骤一循环使用。
步骤四、饱和改性中和渣的再生处理
按所述饱和改性中和渣∶水∶氢氧化钠∶磷酸盐的质量比1∶1∶(0.02～0.1)∶(0.3～1)，将所述饱和改性中和渣、所述水、所述氢氧化钠和所述磷酸盐混合，再置于反应釜中，在90～150℃条件下水热反应1～4h，固液分离，得到脱附溶液和再生改性中和渣。
所述脱附溶液结晶后与CaF2配制作为提钒助浸剂使用；
所述再生改性中和渣返回步骤三，与改性中和渣配制使用。
所述磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵和磷酸氢二钾中的一种以上。
所述中和渣为含钒页岩酸浸提钒工艺萃取预处理过程中产生的废渣，所述中和渣的CaSO4含量＞70wt％，中和渣的粒度＜0.15mm。
所述萃余液为含钒页岩酸浸提钒工艺中萃取后的酸性废液；所述萃余液中：F离子浓度为2000～6000mg/L；Al离子浓度为5000～10000mg/L；Fe离子浓度为2000～5000mg/L；Cr离子浓度为50～200mg/L；As离子浓度为5～50mg/L；Cd离子浓度为5～50mg/L；所述萃余液的pH＜3。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明将磷酸盐、中和渣和水混合，调节pH值至8～12，置于反应釜内，水热反应，抽滤，洗涤，干燥，得到的改性中和渣为一种高性能吸附剂。改性中和渣对萃余液中F、Al、Fe离子的最大吸附率＞99％，对Cr、As和Cd离子的最大吸附率＞95％，改性中和渣吸附性能好，除杂效果优异。
2、本发明在制备改性中和渣的过程中采用的改性剂无毒无害，不会造成二次污染，环境友好；得到的吸附饱和改性中和渣可回收再生，避免了现有对萃余液处理法存在的产生大量固体废弃物的问题，并将处理后的净化水回用于步骤一，实现净化水的循环使用，降低水资源的消耗，环境友好。
3、本发明将磷酸盐、中和渣和水混合，经过处理后得到的改性中和渣和萃余液混合，恒温震荡器内震荡，抽滤，得到饱和改性中和渣和净化水。其中：净化水返回步骤一循环使用；饱和改性中和渣、水、氢氧化钠和磷酸盐混合，水热反应，固液分离，得到脱附溶液和再生改性中和渣；再生改性中和渣返回步骤三与改性中和渣配制使用，能避免重金属再度溶出而污染环境。故本发明工艺简单，实现了提钒工业废弃物的内部循环，达到以废治废的目的；另外，脱附溶液结晶后得到含有Na2AlF6、KPF6、Na2SO4中的一种以上的混合物，该混合物与CaF2配制作为提钒助浸剂使用，减少CaF2的使用量，提高了本发明的附加值，实现了废弃物的内部循环，达到了以废治废的目的，废弃物资源化程度高。
4、本发明以废弃的中和渣为原料，经过改性后应用于高氟、多杂萃余液的净化处理，处理后的净化水符合《城市污水再生利用工业用水水质标准》(GB/T19923-2005)，处理后的净化水经检测：pH：6.0-7.0；BOD5：无；COD：无；Fe：＜0.02mg/L；Mn：＜0.001；Al：＜0.02mg/L；Cl：＜0.05mg/L；氨氮：无；大肠杆菌：无；石油类：无。处理后的净化水返回本发明中进行循环使用，亦能返回提钒工艺中用作为工艺水和洗水使用，节省了水资源。
因此，本发明具有工艺简单、环境友好和废弃物资源化程度高的特点，该方法得到的改性中和渣吸附性能好、除杂效果优异、净化水能循环使用和能避免重金属再度溶出而污染环境，同时解决了提钒行业中中和渣的再利用以及萃余液的净化处理问题，实现了废弃物的内部循环，达到了以废治废的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步地描述，并非其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物质统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵和磷酸氢二钾中的一种以上。
所述中和渣为含钒页岩酸浸提钒工艺萃取预处理过程中产生的废渣，所述中和渣的CaSO4含量＞70wt％，中和渣的粒度＜0.15mm。
所述萃余液为含钒页岩酸浸提钒工艺中萃取后的酸性废液，所述萃余液中：F离子浓度为2000～6000mg/L，Al离子浓度为5000～10000mg/L；Fe离子浓度为2000～5000mg/L；Cr离子浓度为50～200mg/L；As离子浓度为5～50mg/L；Cd离子浓度为5～50mg/L；所述萃余液的pH＜3。
实施例1
一种利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法。本实施例所述净化处理方法是：
步骤一、碱性混合料浆的制备
按磷酸盐∶中和渣∶水的质量比为(0.6～0.8)∶1∶(10～11)，将所述磷酸盐、所述中和渣和所述水混合，即得混合料浆；再用氢氧化钠溶液将所述混合料浆的pH值调节至10～11，得到碱性混合料浆。
步骤二、改性中和渣的制备
将所述碱性混合料浆置于反应釜内，在120～200℃条件下水热反应4～6h，抽滤，用去离子水洗涤至pH值为7～8，于100～120℃条件下干燥10～18h，得到改性中和渣。
步骤三、萃余液的净化处理
将所述改性中和渣和萃余液按固液比为1∶(6～8)kg/L混合，然后置于恒温震荡器内震荡1～1.5h，抽滤，得到饱和改性中和渣和净化水。
所述净化水返回步骤一循环使用。
步骤四、饱和改性中和渣的再生处理
按所述饱和改性中和渣∶水∶氢氧化钠∶磷酸盐的质量比1∶1∶(0.04～0.07)∶(0.5～0.7)，将所述饱和改性中和渣、所述水、所述氢氧化钠和所述磷酸盐混合，再置于反应釜中，在100～120℃条件下水热反应2～3h，固液分离，得到脱附溶液和再生改性中和渣。
所述脱附溶液结晶后与CaF2配制作为提钒助浸剂使用。
所述再生改性中和渣返回步骤三，与改性中和渣配制使用。
本实施例中：F离子去除率为94～98％；F离子饱和吸附量为33.8～43.1mg/g；Al离子去除率为97.4～99％；Fe离子去除率为97～98.7％；Cr离子去除率为94～96％；As离子去除率为92～95.5％；Cd离子去除率为96.7～98.5％。
实施例2
一种利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法。本实施例所述净化处理方法是：
步骤一、碱性混合料浆的制备
按磷酸盐∶中和渣∶水的质量比为(0.8～1)∶1∶(9～10)，将所述磷酸盐、所述中和渣和所述水混合，即得混合料浆；再用氢氧化钠溶液将所述混合料浆的pH值调节至11～12，得到碱性混合料浆。
步骤二、改性中和渣的制备
将所述碱性混合料浆置于反应釜内，在200～250℃条件下水热反应2～4h，抽滤，用去离子水洗涤至pH值为7～8，于120～150℃条件下干燥18～24h，得到改性中和渣。
步骤三、萃余液的净化处理
将所述改性中和渣和萃余液按固液比为1∶(5～6)kg/L混合，然后置于恒温震荡器内，震荡1.5～2h，抽滤，得到饱和改性中和渣和净化水。
所述净化水返回步骤一循环使用。
步骤四、饱和改性中和渣的再生处理
按所述饱和改性中和渣∶水∶氢氧化钠∶磷酸盐的质量比1∶1∶(0.07～0.1)∶(0.7～1)，将所述饱和改性中和渣、所述水、所述氢氧化钠和所述磷酸盐混合，再置于反应釜中，在120～150℃条件下水热反应3～4h，固液分离，得到脱附溶液和再生改性中和渣。
所述脱附溶液结晶后与CaF2配制作为提钒助浸剂使用。
所述再生改性中和渣返回步骤三，与改性中和渣配制使用。
本实施例中：F离子去除率为96.8～99.6％；F离子饱和吸附量为34.9～43.8mg/g；Al离子去除率为98.8～99.5％；Fe离子去除率为98.2～99.4％；Cr离子去除率为96.5～97％；As离子去除率为94～96.8％；Cd离子去除率为98.2～99％。
实施例3
一种利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法。本实施例所述净化处理方法是：
步骤一、碱性混合料浆的制备
按磷酸盐∶中和渣∶水的质量比为(0.5～0.6)∶1∶(8～9)，将所述磷酸盐、所述中和渣和所述水混合，即得混合料浆；再用氢氧化钠溶液将所述混合料浆的pH值调节至8～10，得到碱性混合料浆。
步骤二、改性中和渣的制备
将所述碱性混合料浆置于反应釜内，在90～120℃条件下水热反应1～2h，抽滤，用去离子水洗涤至pH值为7～8，于75～100℃条件下干燥4～10h，得到改性中和渣。
步骤三、萃余液的净化处理
将所述改性中和渣和萃余液按固液比为1∶(8～10)kg/L混合，然后置于恒温震荡器内，震荡0.5～1h，抽滤，得到饱和改性中和渣和净化水。
所述净化水返回步骤一循环使用。
步骤四、饱和改性中和渣的再生处理
按所述饱和改性中和渣∶水∶氢氧化钠∶磷酸盐的质量比1∶1∶(0.02～0.04)∶(0.3～0.5)，将所述饱和改性中和渣、所述水、所述氢氧化钠和所述磷酸盐混合，再置于反应釜中，在90～100℃条件下水热反应1～2h，固液分离，得到脱附溶液和再生改性中和渣。
所述脱附溶液结晶后与CaF2配制作为提钒助浸剂使用。
所述再生改性中和渣返回步骤三，与改性中和渣配制使用。
本实施例中：F离子去除率为91.2～96％；F离子饱和吸附量为30.7～41.4mg/g；Al离子去除率为96～98.2％；Fe离子去除率为95.8～98％；Cr离子去除率为93.1～94％；As离子去除率为91.2～92.7％；Cd离子去除率为96～97.6％。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式将磷酸盐、中和渣和水混合，调节pH值至8～12，置于反应釜内，水热反应，抽滤，洗涤，干燥，得到的改性中和渣为一种高性能吸附剂。改性中和渣对萃余液中F、Al、Fe离子的最大吸附率＞99％，对Cr、As和Cd离子的最大吸附率＞95％，改性中和渣吸附性能好，除杂效果优异。
2、本具体实施方式在制备改性中和渣的过程中采用的改性剂无毒无害，不会造成二次污染，环境友好；得到的吸附饱和改性中和渣可回收再生，避免了现有对萃余液处理法存在的产生大量固体废弃物的问题，并将处理后的净化水回用于步骤一，实现净化水的循环使用，降低水资源的消耗，环境友好。
3、本具体实施方式将磷酸盐、中和渣和水混合，经过处理后得到的改性中和渣和萃余液混合，恒温震荡器内震荡，抽滤，得到饱和改性中和渣和净化水。其中：净化水返回步骤一循环使用；饱和改性中和渣、水、氢氧化钠和磷酸盐混合，水热反应，固液分离，得到脱附溶液和再生改性中和渣；再生改性中和渣返回步骤三与改性中和渣配制使用，能避免重金属再度溶出而污染环境。故本具体实施方式工艺简单，实现了提钒工业废弃物的内部循环，达到以废治废的目的；另外，脱附溶液结晶后得到含有Na2AlF6、KPF6、Na2SO4中的一种以上的混合物，该混合物与CaF2配制作为提钒助浸剂使用，减少CaF2的使用量，提高了本具体实施方式的附加值，实现了废弃物的内部循环，达到了以废治废的目的，废弃物资源化程度高。
4、本具体实施方式以废弃的中和渣为原料，经过改性后应用于高氟、多杂萃余液的净化处理，处理后的净化水符合《城市污水再生利用工业用水水质标准》(GB/T19923-2005)，处理后的净化水经检测：pH：6.0-7.0；BOD5：无；COD：无；Fe：＜0.02mg/L；Mn：＜0.001；Al：＜0.02mg/L；Cl：＜0.05mg/L；氨氮：无；大肠杆菌：无；石油类：无。处理后的净化水返回本具体实施方式中进行循环使用，亦能返回提钒工艺中用作为工艺水和洗水使用，节省了水资源。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、环境友好和废弃物资源化程度高的特点，该方法得到改性中和渣吸附性能好、除杂效果优异、净化水能循环使用和能避免重金属再度溶出而污染环境，同时解决了提钒行业中中和渣的再利用以及萃余液的净化处理问题，实现了废弃物的内部循环，达到了以废治废的目的。

Claims (4)

1.一种利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法，其特征在于所述净化处理方法是：
步骤一、碱性混合料浆的制备
按磷酸盐∶中和渣∶水的质量比为(0.5～1)∶1∶(8～11)，将所述磷酸盐、所述中和渣和所述水混合，即得混合料浆；再用氢氧化钠溶液将所述混合料浆的pH值调节至8～12，得到碱性混合料浆；
步骤二、改性中和渣的制备
将所述碱性混合料浆置于反应釜内，在90～250℃条件下水热反应1～6h，抽滤，用去离子水洗涤至pH值为7～8，于75～150℃条件下干燥4～24h，得到改性中和渣；
步骤三、萃余液的净化处理
将所述改性中和渣和萃余液按固液比为1∶(5～10)kg/L混合，然后置于恒温震荡器内震荡0.5～2h，抽滤，得到饱和改性中和渣和净化水；
所述净化水返回步骤一循环使用；
步骤四、饱和改性中和渣的再生处理
按所述饱和改性中和渣∶水∶氢氧化钠∶磷酸盐的质量比1∶1∶(0.02～0.1)∶(0.3～1)，将所述饱和改性中和渣、所述水、所述氢氧化钠和所述磷酸盐混合，再置于反应釜中，在90～150℃条件下水热反应1～4h，固液分离，得到脱附溶液和再生改性中和渣；
所述脱附溶液结晶后与CaF2配制作为提钒助浸剂使用；
所述再生改性中和渣返回步骤三，与改性中和渣配制使用。
2.根据权利要求1所述的利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法，其特征在于所述磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸氢二铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵和磷酸氢二钾中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法，其特征在于所述中和渣为含钒页岩酸浸提钒工艺萃取预处理过程中产生的废渣，所述中和渣的CaSO4含量＞70wt％，中和渣的粒度＜0.15mm。
4.根据权利要求1所述的利用页岩提钒中和渣对萃余液的净化处理方法，其特征在于所述萃余液为含钒页岩酸浸提钒工艺中萃取后的酸性废液；所述萃余液中：F离子浓度为2000～6000mg/L，Al离子浓度为5000～10000mg/L，Fe离子浓度为2000～5000mg/L，Cr离子浓度为50～200mg/L，As离子浓度为5～50mg/L，Cd离子浓度为5～50mg/L，所述萃余液的pH＜3。
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