一种从离子型混合稀土料液中去除氨氮的方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种从离子型混合稀土料液中去除氨氮的方法与系统，尤其是用于处 理南方离子型混合稀土料液，是一种新型的去除氨氮的工艺，属于湿法冶金技术领域。
【背景技术】
[0002] 目前，在南方离子型混合稀土冶炼生产中，有机皂化采用无氨皂化，单一稀土沉淀 采用草酸或碳酸氢钠。离子型混合碳酸稀土生产采用硫铵浸矿，碳酸氢铵富集沉淀工艺，从 而得到的离子型混合碳酸稀土不可避免地夹带有大量的铵根离子。因此，后续稀土冶炼过 程中氨氮主要来源于混合碳酸稀土。
[0003] 在生产实践中，1个体积的稀土料液，经过整个生产流程，到最后会产生10倍体积 以上的废水。现有技术中，氨氮去除操作主要集中在工艺流程最后的污水处理阶段。因此， 从终端污水中去除氨氮的处理量极大，治污成本非常高。另一方面，随着pH值的升高，废水 中的铵根离子会转变为氨气逸出，造成厂区环境的氨气恶臭污染及厂界浓度无组织浓度超 标。
[0004] 形成的一种现有技术的偏见是，生产污染是必然的，最后尽量处理一下以示重视 环保。稀土料液是一种强酸性溶液，且铵离子含量较高，最重要的是在脱除氨氮的同时不能 损失稀土元素。从来没有人打破常规，考虑如何从稀土料液的源头中就去除氨氮，同时避免 损失稀土元素，从而实现绿色的、环境友好性的生产。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种从离子型混合稀土料液中去除氨氮的方法，以从源头就 降低氨氮含量，从而省去后续的污水氨氮处理工序，从而降低污水处理成本，同时使污水达 标排放。
[0006] 为此，根据本发明的一个方面，提供了一种从离子型混合稀土料液中去除氨氮的 方法，其特征在于，
[0007] 分解离子型混合稀土，得到混合稀土料液；
[0008] 按物质量之比 n氧化剂：nNH4+ (优选 NaQ_:Nra4+) = (2-30) : 1，优选（2-6) : 1，分批往稀 土料液中加入氧化剂（优选次氯酸钠），同时搅拌和通气，产生的气体经尾气处理；
[0009] 将除氨氮后的料液进行过滤，得到较清亮的稀土料液。
[0010] 优选地，离子型混合稀土为碳酸稀土；采用盐酸分解离子型混合稀土；盐酸为工 业盐酸；和/或，混合稀土料液的pH = 0· 5-4. 5,稀土浓度0· 5-5. Omol/L (优选0· 8-1. 5mol/ L) 〇
[0011] 优选地，分3-5次往稀土料液中加入氧化剂（优选次氯酸钠）溶液；搅拌采用机械 搅拌和空气搅拌；每间隔10~30分钟，连续搅拌和通气10-30分钟；控制搅拌速度和通气 量；和/或，产生的气体经尾气处理后，直接排空。
[0012] 优选地，得到的较清亮稀土料液被输送到下一道工序。
[0013] 优选地，稀土浓度为0. 95mol/L，pH值为4. 5的稀土料液，测得稀土料液氨氮量为 41〇11^/1;11氧化剂：11腦+(11。 1。_:11丽4+)比值3:1-4:1;氧化剂（优选次氯酸钠）分批加入次数选 择4~6次。
[0014] 优选地，稀土浓度为I. 45mol/L，pH值为1. 5的稀土料液，测得稀土料液氨氮量为 315mg/L〇
[0015] 根据本发明的另外一个方面，提供了一种从离子型混合稀土料液中去除氨氮的系 统，其特征在于，该系统包括：料液反应器，其设有加酸装置，并且在下游与料液输送泵连 通，料液反应器内设有机械搅拌装置；氨氮反应器，其上游与料液输送泵连通，氨氮反应器 还与曝气装置、氧化剂（优选次氯酸钠）加料装置、尾气吸收装置连通，氨氮反应器内设有 机械搅拌装置；料液过滤器，其设置在氨氮反应器的下游；以及去除氨氮后的稀土料液容 器，其设置在料液过滤器的下游。
[0016] 优选地，料液反应器设有pH值测定与控制器、稀土浓度测定与控制器和料液的氨 氮量测定与控制器。
[0017] 优选地，氨氮反应器也设有pH值测定与控制器、稀土浓度测定与控制器和料液的 氨氮量测定与控制器。
[0018] 优选地，氨氮反应器还设有物质量之比 n氧化剂：nNH4+ (优选Να〇_: Nra4+)测定与控制 器、氧化剂（优选次氯酸钠）加入次数控制器、氧化剂（优选次氯酸钠）加入量控制器、氨 氮反应时间控制器、搅拌时间和搅拌强度控制器、以及通气时间和强度控制器。
[0019] 根据本发明，通过采用不同浓度的盐酸分解碳酸稀土，得到pH = 0. 5~4. 5和稀 土浓度0. 5~5mol/L的稀土料液，测定料液中的pH值、稀土浓度和料液的氨氮量。按物质 量之比Nttfra _:Nra4+= 2~30:1分批加入复合强氧化剂（次氯酸、次氯酸盐、高氯酸、高氯 酸盐、双氧水和臭氧一种或者组合），采用特定的搅拌方式（机械搅拌+空气搅拌），控制一 定的搅拌速度和通气量，每次连续搅拌和通气10-30分钟。待反应结束后，再次测试料液的 氨氮量、稀土浓度和料液的pH值。然后，进行过滤，得到清亮的合格稀土料液。本发明确定 了氧化法处理氨氮的最佳控制条件：稀土料液的浓度及初始pH值、物质量之比:n NH4+、 次氯酸钠加入方式、反应时间、搅拌方式。
[0020] 本发明采用氧化法从离子型混合稀土料液中脱除氨氮的工艺原理如下：NH4++1. 5C IO^ 0. 5Ν2 ? +1. 5H20+H++1. 5CF
[0021] 试验证明，根据本发明的采用氧化法去除离子型混合稀土料液中氨氮的方法，不 仅能够有效地降低离子型混合稀土料液中氨氮的含量，同时避免稀土元素损失，还可以省 去后续的除氨氮工序，降低废水处理成本。经氧化后制备的混合稀土料液，氨氮去除率高达 90%以上。该方法工艺和设备简单、氨氮去除率高、成本低、可操作性强、易于工业化规模 生产。
[0022] 本发明相对于现有技术中所公开的技术方案来说，具有以下有益效果：
[0023] 1、脱除氨氮效率高。本发明成功找到了在酸性条件下，复合氧化法脱氮的工艺参 数，氨氮的脱除效率达到96%以上，从源头上将氨氮将低到了 15mg/L以下。
[0024] 2、降低氨氮的处理费用。由于在源头实现了氨氮污染削减的清洁生产工艺，无需 在稀土废水处理过程中进行氨氮脱除处理即可实现氨氮的达标排放，降低了废水处理成 本。
[0025] 3、消除厂区内氨气的恶臭污染。本清洁生产工艺在料液中将氨氮浓度降至15mg/ L，排放的废水中氨氮极低，当废水的pH值升高，废水中无氨气逸出，不会造成厂区环境中 氨气的恶臭污染及厂界浓度无组织浓度超标。
[0026] 4、稀土元素没有损失。在复合氧化法的参数选择中，保证了稀土料液在反应完全 后的pH为4. 0以内，达不到稀土离子开始沉淀的pH，因此稀土离子在脱除氨氮的过程中，没 有任何损失。
[0027] 5、设备改造简单，投资费用低。稀土料液中脱除氨氮不需要改变现有的酸溶、除 杂、萃取等工艺，只需要在酸溶工艺中增加复合氧化剂的产生和投加装置即可，设备改造简 便，投资费用低。
[0028] 本发明的技术方案不容易想到。现有技术中，氨氮去除操作主要集中在污水处理 领域，即污水末端，还没有人提出从稀土料液中去除氨氮。本发明从氨氮的源头（稀土料 液）去除氨氮，后续流程不再引入氨氮，体现了源头治污的理念。在生产实践中，1个体积的 稀土料液，经过整个生产流程，到最后会产生10倍体积以上的废水。因此，从稀土料液中去 除氨氮，会比从终端污水中去除氨氮的处理量少很多，省去终端污