CN115595457A - 一种稀土母液处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种稀土母液处理方法及系统，该处理方法包括步骤：对稀土母液进行预处理，所述预处理包括除杂质预处理和稳定稀土预处理；对预处理后的稀土母液进行膜过滤；对通过膜过滤浓缩的稀土母液液进行稀土提取；将提取稀土后的上清液循环浸矿。本发明实施例的技术方案通过采用预处理‑膜分离技术，有效提升离子型稀土矿母液处理量，彻底解决雨季稀土开采过程中增量母液的处理问题，提升了稀土开采产能、降低原辅材料消耗，消除了因母液泄漏而带来氨氮污染等环保事故隐患，同时避免常规膜分离技术存在的钙镁结垢堵膜导致的处理能力大幅降低等问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及稀土材料技术领域，尤其涉及一种稀土母液处理方法及系统。
背景技术
离子型稀土矿在雨季生产时，浸矿液注入采场后，因雨水渗入采场，矿区产生的母液会比注液量增加5％—20％，即如当日注液量6000立方米/天，次日回收的母液会增大至7200立方米/天，若不能采取有效措施，将导致母液量逐日持续增加，不仅存在因母液泄漏导致氨氮污染下游流域的风险，还可能因含稀土母液泄漏造成直接经济损失。
目前应对降雨导致母液量增加的主要方法为：采用事故池囤水，或者降低注液总量、控制收液总量为一定量的方法。也有试验性采用常规膜技术处理的方式，即回收的母液通过反渗透膜处理，但因母液中钙镁杂质含量高，存在硫酸钙结垢堵膜、膜通量下降、膜使用寿命较短等问题，因成本高而无法应用于生产实际。
然而，采用事故池囤水的方式，因事故池容积有限，可在短时间(数小时或1-2天)内较好的应对雨季带来的母液量增加，但无法有效应对南方长达3个月的雨季，难以从根本上解决问题。采用降低注液总量、控制收液总量为一定量的方法，则会使得开采过程实收母液量减少，导致稀土损失增加、稀土产量降低、原辅材料消耗增加。采用常规膜技术处理稀土母液，不需添加化学药剂，但由于母液中钙镁杂质含量高、硫酸根高，存在硫酸钙结垢堵膜、膜使用寿命较短等问题，导致母液处理能力在短时间内大幅降低，膜使用寿命短并且处理成本较高。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明实施例的目的在于提供一种稀土母液处理方法及系统，采用预处理-膜分离技术，有效提升离子型稀土矿母液处理量，彻底解决雨季稀土开采过程中增量母液的处理问题，提升了稀土开采产能、降低原辅材料消耗，避免母液泄漏带来的氨氮污染等环保事故隐患，同时避免常规膜分离技术存在的钙镁结垢堵膜导致的处理能力大幅降低等问题。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种稀土母液处理方法，包括步骤：
对稀土母液进行预处理，所述预处理包括除杂质预处理和稳定稀土预处理；
对预处理后的稀土母液进行反渗透膜过滤；
对通过膜过滤的稀土母液浓缩液进行稀土提取；
将提取稀土后的稀土母液浓缩液的上清液循环浸矿。
进一步的，所述除杂质预处理包括：
向稀土母液中添加除杂剂，并进行搅拌，使得稀土母液的PH值处于5.4-5.6；
将搅拌后的稀土母液通入除杂浓密池，并向除杂浓密池里加絮凝剂。
进一步的，所述除杂剂包括碳酸氢铵溶液，浓度为5％。
进一步的，所述稳定稀土预处理包括：
向除杂后母液中添加硫酸，调节稀土母液PH值为5.3-5.5；
对反应后的稀土母液进行袋式保安过滤。
进一步的，所述袋式保安过滤包括：
采用5u的袋式保安过滤器对进料液颗粒状杂质进行截留；
监测袋式保安过滤器前后的压力，当袋式保安过滤器前后的压力差超出预设阈值时，进行报警。
进一步的，对稀土母液进行反渗透膜过滤包括：
将稀土母液输入反渗透膜进行处理。
根据本发明的另一个方面，提供了一种稀土母液处理系统，该系统包括：
稀土母液收集装置，所述稀土母液收集装置连接采场，用于对采场产生的稀土母液进行收集；
预处理装置，所述预处理装置连接稀土母液收集装置，用于对所收集的稀土母液进行预处理；
膜处理装置，所述膜处理装置连接预处理装置，用于对预处理后的稀土母液进行反渗透膜过滤；
生产线装置，所述生产线装置连接膜处理装置，用于对浓缩后的稀土母液浓缩液进行稀土提取。
进一步的，所述预处理装置包括除杂搅拌池和硫酸储存罐；
所述除杂搅拌池，用于对稀土母液进行除杂质预处理；
所述硫酸储存罐，用于添加硫酸对除杂后稀土母液进行稳定稀土预处理。
进一步的，所述系统还包括：
集液池，所述集液池连接稀土母液收集装置，用于对所收集的稀土母液进行储存。
进一步的，所述系统还包括：
车间母液池，所述车间母液池连接集液池，用于将所收集储存的稀土母液输送至预处理装置进行预处理。
综上所述，本发明实施例提供了一种稀土母液处理方法及系统，该处理方法包括步骤：对稀土母液进行预处理，所述预处理包括除杂质预处理和稳定稀土预处理；对预处理后的稀土母液进行膜过滤；对通过膜过滤的稀土母液浓缩液进行稀土提取；将提取稀土后的上清液循环浸矿。本发明实施例的技术方案通过采用预处理-膜分离技术，有效提升离子型稀土矿母液处理量，彻底解决雨季稀土开采过程中增量母液的处理问题，提升了稀土开采产能、降低原辅材料消耗，避免母液泄漏带来的氨氮污染等环保事故隐患，同时避免常规膜分离技术存在的钙镁结垢堵膜导致的处理能力大幅降低等问题。通过采用膜技术处理离子型稀土矿母液，不添加其他化学药剂，在不改变原稀土开采的工艺路线的前提下，优化了生产工艺，既提升了矿山稀土开采产量，又解决了雨季离子型稀土矿因母液量持续增加可能引发的氨氮泄漏等环保事故隐患。本发明相对于现有技术，具有如下有益的技术效果：
(1)采用预处理技术，除钙镁、稳定稀土，避免钙镁、碳酸稀土等沉淀物进入反渗透膜系统，影响膜通量和寿命。
(2)采用膜分离技术，高效浓缩母液，淡水达标排放，解决雨季母液量逐日持续增加带来的诸多问题。
(3)整个技术可与现有连续除杂-沉淀工艺直接衔接，适用性强.
附图说明
图1是本发明实施例稀土母液处理方法的流程图；
图2是膜分离技术的工作原理示意图；
图3是本发明实施例稀土母液处理系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
需要说明的是，除非另外定义，本发明一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。本发明的实施例，提供了一种稀土母液处理方法，图1中示出了该方法的流程图，包括如下步骤：
S102、对稀土母液进行预处理，所述预处理包括除杂质预处理和稳定稀土预处理。其中，
除杂质预处理包括如下步骤：
向稀土母液中添加除杂剂，并进行搅拌，使得稀土母液的PH值处于5.4-5.6。稀土母液的PH值在4.0-4.2左右，在除杂质预处理过程中，首先向稀土母液中添加除杂剂，本实施例中该除杂剂选用5％浓度的碳酸氢铵溶液，用于调节稀土母液的PH至5.4-5.6左右，通过添加除杂剂并进行搅拌后(此时稀土母液PH值为5.4-5.6)进入除杂浓密池，并向除杂浓密池里加絮凝剂，使氢氧化铝、氢氧化铁快速沉淀，除杂浓密池中的溢流上层母液进入沉淀搅拌池。本发明该实施例中采用了阴离子絮凝剂(APAM)，用量为1.5g/m3，即1m3母液添加1.5g絮凝剂。除杂浓密池的溢流母液PH值为5.6左右。本实施例中采用的除杂浓密池是一个容积大约1300立方米的锥形池，除杂完成后，渣头在除杂浓密池里很好地沉淀在下部，因其容积大，保证了溢流下来的母液稳定性。
杂质(含硫酸钙等)大部分沉淀下来，稀土母液中钙镁含量大幅降低，后续膜处理时结垢风险大幅降低，此时除杂浓密池溢流的母液pH升高至5.6-5.7。
将搅拌后的稀土母液通入除杂浓密池，稳定稀土预处理包括如下步骤：向除杂后母液中添加硫酸，浓度为5％左右，至除杂后稀土母液的PH值为5.4-5.5。本实施例该步骤中通过向溢流上层除杂后母液中添加硫酸溶液，将进保安过滤器的母液PH值调制至5.4左右，使得在反渗透过程中因PH升高生成的碳酸稀土沉淀与硫酸反应，转化为硫酸稀土溶液而进入母液中，从而降低碳酸稀土沉淀堵膜的风险，减少洗膜次数，提高母液处理量。防止后续膜浓缩过程中因母液PH值升高，稀土离子与碳酸根反应，生成碳酸稀土沉淀于膜上，导致堵膜。
对预处理后的稀土母液进行袋式保安过滤。袋式保安过滤器是为了防止膜系统内膜芯流道堵塞，采用5u的滤袋截留进料液中颗粒状杂质，不截留进料液。袋式保安过滤器前后设有压力报警，压差过大时提供报警信号，及时切换，并清洗滤袋。在进行反渗透膜过滤前设置袋式保安过滤器，进一步截留可能因稀土母液除杂预处理过程中，杂质沉淀不充分产生的颗粒状悬浮物，减少反渗透膜清洗频率。
S104、对预处理后的稀土母液进行反渗透膜过滤。
反渗透膜的过滤可以利用历史运行数据，优化设计膜系统和运行参数，确保膜表面流速大于4m/S，同时选用高抗污染的的RO膜，极大的降低了浓缩液在膜表面停留的时间，避免了硫酸钙结垢的风险。
S106、对通过膜过滤的稀土母液浓缩液进行稀土提取。
该步骤中，配合稀土提取工艺，通过测定母液浓缩中硫酸根、钙镁含量以及母液的PH值，确定合理的浓缩倍数3.3倍，降低了硫酸钙结垢的风险，保证系统能稳定运行。
根据某些可选的实施例，还可以采用电子阻垢仪作为膜过滤的前端预处理，以改变硫酸根和钙离子的电荷分布，进一步降低了硫酸钙结垢的风险。并且还可以在进出水段均设置氨氮检测仪，自动检测进出水氨氮值，同时设置两级RO膜工艺，确保排放水氨氮能达标排放(小于10ppm)。实际运行过程中，排放水氨氮通常小于1ppm。
将经过上述预处理过程的稀土母液输入进反渗透膜系统处理，反渗透膜截留稀土、氨氮，浓缩液直接进入生产线提取稀土，提取稀土后的上清液再循环浸矿。膜过滤的透析水达标排放(氨氮小于10ppm)。反渗透膜系统设计两级反渗透处理，本发明该实施例中设计参数为进水165m3/小时，排放透析水100m3/小时，回收浓缩液65m3/小时，每天设计工作时间16小时。浓缩液平均硫酸铵含量5887.5ppm，平均稀土含量200ppm。透析水氨氮含量小于10ppm，稀土含量小于1ppm。本发明实施例中采用的反渗透膜过滤技术，即膜分离技术的工作原理示意图如图2所示。图2中，在过滤过程中料液通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。故膜系统都有两个出口，一是回流液(浓缩液)出口，另一是透析液出口。在单位时间(小时)单位膜面积(m2)透析液流出的量(升)称为膜通量(LMH)，即过滤速度。影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量(TDS)、料液浓度、黏度等。膜法浓缩技术，系利用高分子半渗透膜为过滤介质，使盐溶液(尾水中的硫酸铵和硫酸稀土)在加压条件下，溶剂水透过膜渗出，形成透过液；溶质由于无法透过膜而形成浓缩液，实现溶质(盐)和溶剂(水)的分离，达到浓缩的目的。反渗透膜(RO)是一种新型、成熟的脱盐工艺。标准反渗透膜对水中的溶解性离子可以达到99.5％以上的截留率，对多价离子、有机物、硬度离子等的截留则更为彻底。
S108、将提取稀土后的上清液循环浸矿。
本发明的实施例，还提供了一种稀土母液处理系统，图3中示出了该系统的结构示意图，该系统包括：
稀土母液收集装置，所述稀土母液收集装置连接采场，用于对采场产生的稀土母液进行收集。
预处理装置，所述预处理装置连接稀土母液收集装置，用于对所收集的稀土母液进行预处理。其中，该预处理装置包括除杂搅拌池和硫酸储存罐；所述除杂搅拌池，用于对稀土母液进行除杂质预处理；所述硫酸储存罐，用于对除杂后母液进行稳定稀土预处理。
膜处理装置，所述膜处理装置连接预处理装置，用于对预处理后的稀土母液进行反渗透膜过滤。
生产线装置，所述生产线装置连接膜处理装置，用于对过滤后的稀土母液浓缩液进行稀土提取。
该系统还可以包括：
集液池，所述集液池连接稀土母液收集装置，用于对所收集的稀土母液进行储存。
车间母液池，所述车间母液池连接集液池，用于将所收集储存的稀土母液输送至预处理装置进行预处理。
综上所述，本发明实施例涉及一种稀土母液处理方法及系统，该处理方法包括步骤：对稀土母液进行预处理，所述预处理包括除杂质预处理和稳定稀土预处理；对预处理后的稀土母液进行膜过滤；对通过膜过滤的稀土母液浓缩液进行稀土提取；将提取稀土后的上清液循环浸矿。本发明实施例的技术方案通过采用预处理-膜分离技术，有效提升离子型稀土矿母液处理量，彻底解决雨季稀土开采过程中增量母液的处理问题，提升了稀土开采产能、降低原辅材料消耗，避免母液泄漏带来的氨氮污染等环保事故隐患，同时避免常规膜分离技术存在的钙镁结垢堵膜导致的处理能力大幅降低等问题。通过采用膜技术处理离子型稀土矿母液，不添加其他化学药剂，在不改变原稀土开采的工艺路线的前提下，优化了生产工艺，既提升了矿山稀土开采产量，又解决了雨季离子型稀土矿因母液量持续增加可能引发的氨氮泄漏等环保事故隐患。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种稀土母液处理方法，其特征在于，包括步骤：
对稀土母液进行预处理，所述预处理包括除杂质预处理和稳定稀土预处理；
对预处理后的稀土母液进行反渗透膜过滤；
对通过膜过滤的稀土母液浓缩液进行稀土提取；
将提取稀土后的稀土母液浓缩液的上清液循环浸矿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除杂质预处理包括：
向稀土母液中添加除杂剂，并进行搅拌，使得稀土母液的PH值处于5.4-5.6；
将搅拌后的稀土母液通入除杂浓密池，并向除杂浓密池里加絮凝剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述除杂剂包括碳酸氢铵溶液，浓度为5％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稳定稀土预处理包括：
向除杂后母液中添加硫酸，调节稀土母液PH值为5.3-5.5；
对反应后的稀土母液进行袋式保安过滤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述袋式保安过滤包括：
采用5u的袋式保安过滤器对进料液颗粒状杂质进行截留；
监测袋式保安过滤器前后的压力，当袋式保安过滤器前后的压力差超出预设阈值时，进行报警。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，对稀土母液进行反渗透膜过滤包括：
将稀土母液输入反渗透膜进行处理。
7.一种稀土母液处理系统，其特征在于，该系统包括：
稀土母液收集装置，所述稀土母液收集装置连接采场，用于对采场产生的稀土母液进行收集；
预处理装置，所述预处理装置连接稀土母液收集装置，用于对所收集的稀土母液进行预处理；
膜处理装置，所述膜处理装置连接预处理装置，用于对预处理后的稀土母液进行反渗透膜过滤；
生产线装置，所述生产线装置连接膜处理装置，用于对浓缩后的稀土母液浓缩液进行稀土提取。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述预处理装置包括除杂搅拌池和硫酸储存罐；
所述除杂搅拌池，用于对稀土母液进行除杂质预处理；
所述硫酸储存罐，用于添加硫酸对除杂后稀土母液进行稳定稀土预处理。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
集液池，所述集液池连接稀土母液收集装置，用于对所收集的稀土母液进行储存。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
车间母液池，所述车间母液池连接集液池，用于将所收集储存的稀土母液输送至预处理装置进行预处理。
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