一种硫酸稀土焙烧矿浸出循环转化提取硫酸镁的方法

本发明属于工业污水处理及其资源化利用，特别涉及一种硫酸稀土焙烧矿浸出循环转化提取硫酸镁的方法。

背景技术：

1、稀土精矿的冶炼工艺以“酸法”为主，“碱法”为辅。现在普遍采用的“高温焙烧法”(解释性的，也即“三代酸法”)具有生产成本较低以及原料适应性强的优点，但含f和s的废气以及工业废水产生量大，对环境的污染较大；尤其是浸出渣，不但量大且放射性强度超过国家标准，对周围环境造成严重污染。“碱法”工艺的精矿分解设备相对简单，加工制造容易，基建投资成本低；精矿分解过程中不产生含氟废气，废水成分较简单，比浓h2so4高温焙烧法的容易处理；其缺点是烧碱价格高，用量大，运行成本高；稀土中th、f等比较分散，稀土收率较酸法低，约85％；废水量大，洗涤耗时，且f、p难以回收；不太适于处理稀土品位较低(reo<50％)的混合稀土精矿。

2、包头混合型稀土精矿是世界上重要的轻稀土资源，目前主要采用硫酸法冶炼分离，该工艺处理过程中，水浸液经氧化镁中和除杂后的所得净化液中稀土浓度较低，是导致该工艺硫酸镁废水量大的因素之一；目前，硫酸镁废水处理的方法有石灰中和法、传统蒸发浓缩法等。

3、石灰中和法是将石灰加入到废水中进行中和，生成大量硫酸钙和氢氧化镁的混合物，然后进行多次过滤，实现对于废水的处理；这种处理方法会产生大量泥渣，同时能够减少废水中硫酸盐含量，但由于废水量非常大，因此会消耗大量石灰；同时，产生的大量泥渣无使用价值成为固废；且中和后的废水中仍含有大量氯化物，不能作为工业用水进行重复使用。

4、蒸发浓缩法是通过蒸发浓缩结晶，从废水中提取硫酸镁，产出的硫酸镁固体经过煅烧生成氧化镁和二氧化硫气体，此方法工艺简单、流程短，蒸发后的冷却水可完全回用，经济效益较高；但这种方法在应用的过程中，硫酸钙非常容易使蒸发器结垢，造成蒸发效率降低、运行周期短、清洗难度大、工业用水的复用率低，产生大量的二氧化硫气体对环境产生较大的危害，提取硫酸镁后的母液中仍含有大量的氯化物和少量的硫酸镁不能达到排放要求，无法达到“零排放”的要求。

5、综上所述，现有的上述两种方法在实际生产应用中都存在着环境、成本等技术问题，未能广泛应用，亟需一种新的稀土硫酸镁废水处理方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硫酸稀土焙烧矿浸出循环转化提取硫酸镁的方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的方法，能够回收稀土精矿硫酸法冶炼工艺中排出的高浓度硫酸镁废水中的硫酸镁，所制得的硫酸镁产品纯度较高；在回收的过程中不会产生副产品，经过处理后的废水可作为回用水进行重复使用。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供的一种硫酸稀土焙烧矿浸出循环转化提取硫酸镁的方法，包括以下步骤：

4、步骤1，浸出处理，包括：将硫酸稀土焙烧矿与水充分混合，以浸出所述硫酸稀土焙烧矿中的硫酸，获得含有硫酸根的浸出液；

5、步骤2，中和处理，包括：向步骤1获得的浸出液中加入mgo，中和浸出液至中性，经p507全捞转型工艺萃取得到含有杂质的硫酸盐废水；

6、步骤3，过滤处理，包括：对步骤2获得的硫酸盐废水进行过滤操作，分离去除溶液中的caso4以及其他不溶性杂质，获得富含mg2+和so42-以及其他杂质的清液；

7、步骤4，镁回收处理，包括：对步骤3获得的清液进行降温结晶处理，结晶充分析出后过滤得到清液和滤饼；滤饼经过洗涤、干燥，获得mgso4·7h2o；

8、步骤5，石灰乳中和沉淀处理，包括：向部分步骤4得到的清液中加入石灰乳，以去除清液中的镁离子以及重金属杂质，获得含少量硫酸钙的氢氧化物沉淀物以及含有镁离子的硫酸钙溶液；剩余步骤4得到的清液以及所述含有镁离子的硫酸钙溶液用于作为步骤1中浸出处理的回用水。

9、本发明方法的进一步改进在于，步骤1中，所述将硫酸稀土焙烧矿与水充分混合，以浸出所述硫酸稀土焙烧矿中的硫酸的步骤中，

10、温度范围为60～80℃；获得的浸出液中稀土浓度为30～40g/l。

11、本发明方法的进一步改进在于，步骤1中，所述将硫酸稀土焙烧矿与水充分混合，以浸出所述硫酸稀土焙烧矿中的硫酸的步骤中，

12、硫酸稀土焙烧矿与水的重量比为1:(7～12)；采用搅拌速率为100～400r/min的旋桨搅拌。

13、本发明方法的进一步改进在于，步骤2中，所述向步骤1获得的浸出液中加入mgo，中和浸出液至中性的步骤中，

14、浸出液中硫酸根离子与mgo的摩尔比为1:(1～1.25)。

15、本发明方法的进一步改进在于，步骤3中，所述对步骤2获得的硫酸盐废水进行过滤操作，分离去除溶液中的caso4以及其他不溶性杂质的步骤中，

16、采用压力式砂滤进行过滤。

17、本发明方法的进一步改进在于，步骤3中，所述采用压力式砂滤进行过滤的步骤中，

18、选用的石英砂粒径范围为0.5～1.2mm，不均匀系数为2。

19、本发明方法的进一步改进在于，步骤4中，所述对步骤3获得的清液进行降温结晶处理的步骤包括：

20、在结晶初温50～80℃，搅拌速度150～250r/min的条件下进行结晶；

21、按照硫酸镁晶种与硫酸稀土焙烧矿的质量比为1:(150～300)的比例，将优先结晶出的硫酸镁晶体作为晶种再引入步骤3获得的清液；

22、在搅拌速度50～200r/min、结晶终温10～30℃的条件下，使mgso4·7h2o完全结晶。

23、本发明方法的进一步改进在于，步骤4中，所述滤饼经过洗涤、干燥，获得mgso4·7h2o的步骤中，

24、洗涤时，洗涤液为饱和硫酸镁溶液，滤饼与洗涤液的体积比范围为1:(1～1.25)；

25、干燥时，干燥温度范围为40～55℃。

26、本发明方法的进一步改进在于，步骤5中，所述向部分步骤4得到的清液中加入石灰乳，以去除清液中的镁离子以及重金属杂质，获得含少量硫酸钙的氢氧化物沉淀物以及含有镁离子的硫酸钙溶液的步骤中，

27、石灰乳中钙离子与步骤4得到的清液当中的重金属杂质离子的摩尔比为(1～1.5):1。

28、本发明方法的进一步改进在于，步骤5中，加入石灰乳的部分步骤4得到的清液与剩余步骤4得到的清液的体积比为1:2。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、鉴于稀土焙烧矿水浸过程水消耗量大，硫酸镁产品纯度低，产生大量副产品，技术难度大以及处理成本高等技术难题，本发明具体提供了一种硫酸稀土焙烧矿循环转化提取硫酸镁的新工艺。本发明提供的方法所制得的硫酸镁产品纯度级别可以达到《工业硫酸镁》(hg/t2680-2017)一等品标准；在回收的过程中不会产生副产品污染环境，处理后的废水可回收利用再次循环生产硫酸镁，实现了工业废水资源化处理；硫酸钙等杂质提前析出不会发生结垢现象且防止硫酸钙在后续操作中析出降低硫酸镁的纯度；利用石灰乳处理部分冷却结晶后的硫酸镁废水再进行循环利用，可去除废水当中的其他重金属杂质离子，防止其他重金属杂质离子在溶液中过度富集，保证后续结晶时硫酸镁的纯度。综上所述，本发明经镁回收环节制得的高纯度七水硫酸镁可广泛应用于化工、医药、食品、畜禽养殖等众多领域，实现工业废水的无害化处理及资源化利用，具有良好的环保价值和经济价值，实现了无废水排放的清洁生产。