循环利用氯化钙处理包头矿转型硫酸镁废水的方法
【专利摘要】本发明涉及一种循环利用氯化钙处理包头矿转型硫酸镁废水的方法，属于湿法冶金领域。本发明向反应器中加转型硫酸镁废水溶液并加热至40℃，再加浓度为0.27 mol/L的CaCl2溶液，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀过滤、干燥，得到MgO质量分数为0.1~1%的硫酸钙晶体和含有CaCl2和MgCl2混合溶液，再向CaCl2和MgCl2混合溶液中加生石灰反应3 h，得氧化钙质量分数为1~15%的钙镁渣和MgO浓度为0.0001~0.02 mol/L的氯化钙溶液，将氯化钙溶液加入转型硫酸镁废水溶液，重复上述操作，再将得到氯化钙溶液循环使用，经10次循环反应，硫酸钙中氧化镁质量分数均为0.1~1%，钙镁渣中氧化钙质量分数为1~15%，氯化钙溶液中MgO浓度为0.0001?0.02 mol/L。本发明钙镁资源利用率高、生石灰消耗量少。
【专利说明】
循环利用氯化钙处理包头矿转型硫酸镁废水的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种循环利用氯化钙处理包头矿转型硫酸镁废水的方法，属于湿法冶金领域。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，水资源短缺已严重制约我国工业及社会的可持续发展，我国政府越来越重视水资源的综合利用与水污染治理。其中，稀土采选过程中废水的排放受到国家法规的严格限制，环境保护部发布的《稀土工业污染物排放标准》已于2011年10月I日起实施，提高了稀土产业准入门槛，规定稀土冶炼企业“三废”必须全部达标排放，这已成为稀土冶炼分离企业发展的瓶颈。
[0003]目前，包头稀土选冶量均居全国之首，包头稀土矿主要为氟碳铈矿和独居石，由于浓硫酸强化焙烧具有精矿分解率高，生产量大的特点，90%以上的包头稀土矿均采用浓硫酸强化焙烧冶炼工艺，在高温条件下浓硫酸可使精矿中的稀土转变成易溶于水的硫酸盐，含稀土硫酸盐的焙烧矿再经过水浸、中和、过滤等工序得到硫酸稀土水浸液。目前水浸液的处理工艺有以下三种:一是水浸液用碳铵沉淀，得到混合碳酸稀土，酸溶后供后续萃取分离使用;二是水浸液采用氧化镁皂化的P5Q7全捞转型，得到混合氯化稀土溶液供后续萃取分离使用；三是水浸液采用P2Q4全捞转型工艺得到混合氯化稀土溶液供后续萃取分离使用。生产中，三种水浸液转型工艺使用最广泛，处理量最大的方法是采用氧化镁皂化的P5Q7全捞转型，即用氧化镁与P5Q7反应，生产镁皂P5Q7-Mg，P5Q7-Mg再与RE2 ( SO4) 3反应生成P5Q7-RE和MgSO4废水，该工艺废水产生量巨大，每处理I吨REO约产生29m3废水。由于包头地区稀土冶炼废水不能外排，MgSO4废水需循环利用，循环过程中，萃取过程中反萃段引入的盐酸会使废水中的Cl—逐渐富集，致使硫酸镁废水成分复杂，含有钙、镁、硫酸根、氯离子等。企业将该废水用过量生石灰中和后用于焙烧矿的浸出，由于石灰用量大，产生的热量多，废水温度较高，不利于焙烧矿中稀土的浸出，且石灰中和后的渣中含有硫酸钙和氢氧化镁，该混合渣不能利用，企业将其直接排放，固废产生量大且镁资源利用率低。因此，为解决包头地区硫酸镁废水处理问题，急需寻找成本低、效率高，镁资源可回收利用的新方法来处理稀土冶炼过程中转型硫酸镁废水。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种钙镁资源利用率高、生石灰消耗量少，可循环利用氯化钙处理包头矿稀土冶炼过程中转型硫酸镁废水的方法。
[0005]技术解决方案:
循环利用氯化钙处理包头矿转型硫酸镁废水的方法，本发明向反应器中加入转型硫酸镁废水并加热至40 °C，再加入浓度为0.27 mol/L的CaCl2溶液后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤、干燥，得到MgO质量分数为0.1?1%的硫酸钙晶体和含有CaCl2和MgClJ^g合溶液，再向CaCl2和1%(:12的混合溶液中加入生石灰，生石灰加入量与转型硫酸镁废水中MgO摩尔比为1: 0.8?1.1，反应3 h，得到氧化钙质量分数为I?15%的钙镁渣(干基)和MgO浓度为0.0001?0.02 mol/L的氯化钙溶液，将得到的氯化钙溶液加入转型硫酸镁废水中，重复上述操作，经10次反应后，硫酸钙中氧化镁质量分数均为0.1?1%，钙镁渣(干基)中氧化钙质量分数为I?15%，氯化钙溶液中MgO浓度为0.0001-0.02 mol/L；
所述转型硫酸镁废水，MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，S042—浓度为0.53mol/L，Cl—浓度为0.54 mol/L。
[0006]所述转型硫酸镁废水中SO/—与加入的CaCl2溶液中Ca2+摩尔比为1: 1.2?2.5。
[0007]发明效果
(1)本发明采用氯化钙为沉淀剂处理包头矿转型硫酸镁废水，可以得到较纯净的硫酸I丐晶体；
(2)本发明使用的氧化钙用量比现行工艺少，产生的钙镁渣中氧化镁含量比现行工艺高，可以用于酸性废水中和工序；
(3)本发明中得到的氯化钙溶液可以循环利用，实现钙镁资源的充分利用，可有效解决生产企业废水排放的问题。
【附图说明】
[0008]图1为本发明工艺流程图。
【具体实施方式】
[0009]实施例1
向反应器中加入300 ml MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，S(k2—浓度为0.53 mol/L，Cl—浓度为0.54 mol/L转型硫酸镁废水并将其加热至40°C，再向反应器中加入1392 ml浓度为0.27 mol/L CaCl2溶液，CaCl2溶液加入完毕后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤、干燥，得到MgO含量为0.75%的硫酸钙晶体和含有CaCl2和MgCl2的混合溶液;再向CaCl2和MgCl2的混合溶液中加入14.2 g生石灰，反应3 h，得到钙镁渣和氯化I丐溶液。I丐镁渣中氧化I丐含量为12.32%(干基)，氯化I丐溶液中氧化镁浓度为0.0001 mol/L，氯化钙浓度为0.27 mol/L，该氯化钙溶液可作为下次反应的原料。
[0010]实施例2
氯化钙溶液第一次循环利用。按实施例1方法操作，向反应器中加入300 ml MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，S042—浓度为0.53 mol/L，Cl—浓度为0.54 mol/L转型硫酸镁废水并将其加热至40°C，再向反应器中加入1300 ml实施例1中的CaCl2溶液，CaCl2溶液加入完毕后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤、干燥，得到MgO含量为0.53%的硫酸钙晶体和含有CaCl 2和MgCl2的混合溶液;再向CaCl 2和MgCl 2的混合溶液中加入15.3 g生石灰，反应3 h，得到钙镁渣和氯化钙溶液。钙镁渣中氧化钙含量为13.51%(干基)，氯化妈溶液中氧化镁浓度为0.0035 mol/L，氯化妈浓度为0.27 mol/L，该氯化妈溶液可作为下次反应的原料。
[0011]实施例3
氯化钙溶液第五次循环利用。按实施例1方法操作，向反应器中加入300 ml MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，S042—浓度为0.53 mol/L，Cl—浓度为0.54 mol/L转型硫酸镁废水并将其加热至40°C，再向反应器中加入1350 ml实施例1中的CaCl2溶液，CaCl2溶液加入完毕后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤、干燥，得到MgO含量为
0.47%的硫酸钙晶体和含有CaCl 2和MgCl2的混合溶液;再向CaCl 2和MgCl 2的混合溶液中加入13.2 g生石灰，反应3 h，得到钙镁渣和氯化钙溶液。钙镁渣中氧化钙含量为10.86%(干基)，氯化妈溶液中氧化镁浓度为0.0079 mol/L，氯化妈浓度为0.27 mol/L，该氯化妈溶液可作为下次反应的原料。
[0012]实施例4
氯化钙溶液第十次循环利用。按实施例1方法操作，向反应器中加入300 ml MgO浓度为
0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，S042—浓度为0.53 mol/L，Cl—浓度为0.54 mol/L转型硫酸镁废水并将其加热至40°C，再向反应器中加入1400 ml实施例1中的CaCl2溶液，CaCl2溶液加入完毕后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤、干燥，得到MgO含量为
0.23%的硫酸钙晶体和含有CaCl 2和MgCl2的混合溶液;再向CaCl 2和MgCl 2的混合溶液中加入13 g生石灰，反应3 h，得到钙镁渣和氯化钙溶液。钙镁渣中氧化钙含量为8.28%(干基)，氯化I丐溶液中氧化镁浓度为0.0018 mol/L，氯化妈浓度为0.27 mol/L，该氯化妈溶液可作为下次反应的原料。
【主权项】
1.循环利用氯化钙处理包头矿转型硫酸镁废水的方法，其特征在于，向反应器中加入转型硫酸镁废水并加热至40 °C，再加入浓度为0.27 mol/L的CaCl2溶液后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤、干燥，得到MgO质量分数为0.1?1%的硫酸钙晶体和含有CaCl2和1%(:12的混合溶液，再向CaCl2和MgCl2的混合溶液中加入生石灰，生石灰加入量与转型硫酸镁废水中MgO摩尔比为1:0.8?1.1，反应3 h，得到氧化钙质量分数为I?15%的钙镁渣(干基)和MgO浓度为0.0001?0.02 mol/L的氯化钙溶液，将得到的氯化钙溶液加入转型硫酸镁废水中，重复上述操作，经10次反应后，硫酸I丐中氧化镁质量分数均为0.1?1%，干基I丐镁渣中氧化钙质量分数为I?15%，氯化钙溶液中MgO浓度为0.0001 -0.02 mo I /L。2.根据权利要求1所述的循环利用氯化钙处理包头矿转型硫酸镁废水的方法，其特征在于，转型硫酸镁废水，MgO浓度为0.84mol/L，CaO浓度为0.02mol/L，S042—浓度为0.53mol/L，C1—浓度为 0.54mol/L。3.根据权利要求1或2所述的循环利用氯化钙处理包头矿转型硫酸镁废水的方法，其特征在于，转型硫酸镁废水中S0/—与加入的CaCl2溶液中Ca2+摩尔比为1: 1.2?2.5。
【文档编号】C02F1/52GK105858833SQ201610225223
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】赵永志, 马莹, 候少春, 张文娟, 丁艳蓉, 包呈敏, 谢军, 李 赫
【申请人】包头稀土研究院