CN101161834A - 从11#煤层酸水中分离矿物的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从11#煤层酸水中分离矿物的方法，分为砂滤、分离硫酸亚铁、分离硫酸铝、分离重金属铅锡银等化合物、分离三价铁、收集稀土富集物、分离铍化合物、收集锆铌富集物、分离钪化合物和收集镱钇富集物十个阶段，根据各类矿物质的比重差异、分子量差异与络合程度的差异，用加热浓缩和酸化等技术工艺，从11#煤层酸水中提取出硫酸亚铁、硫酸铝和铍、钪、铅、锡、银等多种金属化合物，生产工艺简单，工业化生产成本低，分离矿物产量高、社会效益和经济效益都十分显著。

Description

从11#煤层酸水中分离矿物的方法
所属技术领域
本发明从11#煤层酸水中分离矿物的方法属工业废水处理技术，尤其涉及煤矿废水处理分离矿物再利用的技术工艺。
背景技术
11#煤层酸水是原煤开采排出的工业污水，富含铁、铝、铍等金属和含钪的稀土资源，其酸性高于其它煤层污水，任意排放，不仅破坏生态和污染环境的后果十分严重，而且又是资源的一种浪费。由于11#煤层酸水的PH低于2，属强酸性污水，所含矿物质是以亚硫酸盐与硫酸盐的形态溶解在污水中，自然密度高达1.27-1.30，各种溶解的矿物质与水分子已形成相互稳定的溶液，各金属离子之间及与水分之间也保持着相互稳定的吸引力，传统的污水处理装置不能适应其腐蚀性，传统的污水处理工艺也难以有序的分离出各种矿物质，长期以来，11#煤层污水只能任其排放，加之气味熏天，对地面和空气同时造成污染，11#煤层污水处理已引起环保领域的高度重视，从11#煤层污水中提取铍、钪等金属资源的开拓已引起众多企业的重视，其污水处理技术和从中分离矿物的技术都具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是：提供一种强酸性煤层污水分离矿物质的技术工艺，能从11#煤层酸水中有序的分离出硫酸亚铁、硫酸铝、硫化铅、硫化锡、硫化银后并得到稀土料液，再从稀土料液中分离出三氧化二铍、三氧化二钪、镱钇富集物、锆铌富集物。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：从11#煤层酸水中分离矿物，是根据各类矿物质的比重差异、分子量差异与络合程度的差异，以废水加热浓缩和稀土料液酸化为主要措施，其技术分为砂滤、分离硫酸亚铁、分离硫酸铝、分离重金属铅、锡、银等化合物、分离三价铁、分离铍化合物、收集稀土富集物、收集锆、铌富集物、分离钪化合物和收集镱、钇富集物十个阶段，首先取11#煤层废水砂滤后得酸水；把酸水加热浓缩至比重为1.42时，降温冷却，使硫酸亚铁结晶析出；将剩余酸水加热浓缩至比重1.54时，降温冷却，使硫酸铝结晶析出；在剩余酸水中加入硫化氢液，充分搅拌后过滤，使酸水中的铅、锡、银分别以硫化铅、硫化锡、硫化银沉淀于滤液中分离出来；剩余酸水为稀土料液，用硫酸把稀土料液酸化后加入磷酸钠溶液中和，把含有的三价铁分离出来；再继续加入磷酸钠溶液中和，滤过，滤饼为稀土富集物，在滤液中加入乙二胺四乙酸二钠络合剂后，过强酸型阳离子树脂床，重度络合物被滤出，含铍化合物被树脂吸附，再用磺基水杨酸液洗脱树脂中的铍离子，把洗脱液用氨水中和沉淀，加水洗涤后过滤，把含铍滤饼烘干，焙烧后得三氧化二铍；把稀土富集物用盐酸溶解，过强酸型阳离子树脂床，分离杂质后先用盐酸后用净水洗脱树脂中的铁，再用硫酸液洗脱树脂，用氨水中和后沉淀，把锆、铌富集物分离出来；再配制硫酸洗脱液，把树脂中钪离子洗脱于溶液中，用氨水中和溶液后沉淀出钪的粗品，把钪的粗品用盐酸溶解后加草酸，沉淀过滤后得草酸钪，烘干、焙烧后得三氧化二钪；最后用盐酸液把树脂中的含镱、钇混合物洗脱，用净水洗涤后得混合液，再用氨水中和后取沉淀物，经净水洗涤过滤后得镱、钇富集物。
本发明的有益效果是：生产工艺简单，工业化生产成本低，分离矿物质产量高，在每立方米11#煤层废水中可提取硫酸亚铁170公斤，硫酸铝520公斤，铍40克，钪10克等，产值可超过2560元，生产成本不足300元，投入与产值比为1∶8以上，经济效益十分显著。
具体实施方案
一、加工设施：(水、电、气设施必备)
1、砂滤塔。
2、多组高效提取浓缩罐，每组罐配有加热器、蒸馏器、冷凝器、储液罐。
3、多组沉淀池，每组沉淀池前配备有配料罐，沉淀池后配备有储液罐。
4、多组过滤洗涤罐。
5、两组强酸型阳离子树脂床。
二、原材料备用：
1、硫化氢液(15％H2S)。
2、硫酸(H2SO4)，选购工业级原料备用。
3、磷酸钠(Na3PO4)，选购工业级原料备用。
4、乙二胺四乙酸二钠(C10H14N2O8Na2.2H2O)，选购工业级原料备用。
5、磺基水杨酸，选购或配制PH为3.5原料备用。
6、配制1.75摩尔盐酸洗脱液备用。
7、配制V/V＝2％的硫酸液洗脱液备用。
8、配制1摩尔硫酸洗脱液备用。
9、配置4摩尔盐酸洗脱液备用。
10、盐酸(HCl)，选购工业级、分析级两种原料备用。
11、草酸(C2H2O4.2H2O)，选用分析级原料备用。
12、氨水(NH4H2O)，分别选购工业级和分析级原料备用。
13、碳酸钠(Na2CO3)，选用工业级原料备用。
三、加工：
1、砂滤。把11#煤层废水输入砂滤塔，过滤后去掉固体物得净酸水。
2、分离硫酸亚铁(FeSO4.7H2O)。将净酸水输入高效提取浓缩罐中，加热浓缩至比重为1.42时，降温沉淀，结晶析出得硫酸亚铁，蒸馏水加碳酸钠中和得亚硫酸钠后排放，将剩余酸水存入储液罐。
3、分离硫酸铝(Ai2(SO4)3.18H2O)。将析出硫酸亚铁后的酸水输入高效提取浓缩罐中，加热浓缩至比重为1.54时，降温沉淀，结晶析出得硫酸铝，蒸馏水加碳酸钠中和得亚硫酸钠后排放，将剩余酸水存入储液罐。
4、分离硫化铅(PbSO4)、硫化锡(SnSO4)、硫化银(AgSO4)。将剩余酸水由储液罐输入配料罐中，加入硫化氢液，充发搅拌后输入沉淀池，静置一个小时后，硫化铅、硫化锡、硫化银沉淀于池底，池内剩余酸水为稀土料液，存入储液罐，得硫化铅、硫化锡、硫化银的混合物。
5、分离三价铁(Fe3+)。把稀土料液输入配料罐中，加入工业级硫酸至PH为1.5，经充分搅拌稳定后再加入工业级磷酸钠搅拌至PH为2.3时，输入沉淀池静置半小时后三价铁沉淀于池底，把池内剩余稀土料液存入储液罐，得三价铁。
6、收集稀土富集物。把剩余稀土料液输入配料罐中，加入工业级磷酸钠搅拌至PH为2.6时，输入沉淀池，静置半小时，得沉淀物投入过滤洗涤罐，经洗涤过滤后得稀土富集物存放，滤液为含铍的原料液，存入储液罐。
7、分离三氧化二铍(Be2O3)。把含铍的原料液输入配料罐中，加入工业级乙二胺四乙酸二钠络合剂，使原料液中所含金属离子都被络合，由于铍离子受络合力度小，把络合后的溶液通过强酸型阳离子树脂床，铍离子被树脂吸附，把剩余络合液输入沉淀池，加工业级氨水中和PH为7，沉淀半小时，沉淀物收集，废水排放。用PH为3.5的磺基水杨酸液洗脱树脂中的铍离子，得含铍洗脱液，把洗脱液输入配料罐中加工业级氨水至PH为14时，输入沉淀池，静置半小时后放出废液中和后排放，将沉淀物投入过滤洗涤罐，经净水洗涤滤出，加入加热蒸发器中，逐步增温烘干，再加温至950-1000℃，保持1.5小时，得三氧化二铍。
8、收集锆、铌富集物。把含钪的稀土富集物投入配料罐中，加入分析级盐酸溶液，调PH为3时，按每分钟0.1升通过1平方厘米截面的流量，通过强酸型阳离子树脂床，分离杂质后先用1.75摩尔盐酸洗脱液洗脱后，再用树脂床体积3倍净水洗涤，洗脱树脂中残留的铁，洗涤液用工业级氨水中和PH为7后排放，再用2％的硫酸洗脱液洗脱树脂，输入过滤洗涤罐用净水洗涤后输入配料罐，加入分析级氨水中和PH为7，再输入沉淀池，静置半小时，中和液含硫酸铵，存放利用，沉淀物为锆、铌富集物收集利用。
9、分离三氧化二钪(Sc2O3)。再用1摩尔硫酸洗脱液洗脱树脂中钪离子，并输入过滤洗涤罐中用净水洗涤，把洗脱与洗涤混合液用分析级氨水中和PH为6.5后静置半小时，收集中和液再利用，得固状物为钪粗产品，先把钪粗产品投入配料罐中用分析级盐酸溶解后，再用超纯净无离子水稀释PH为3，输入加热器加热90℃以上时，加入钪粗产品重量的1.16倍草酸，输入沉淀池后，沉淀半小时，经过滤罐过滤后得草酸钪，投入加热蒸馏器中，逐步增温烘干，再加温至900-1000℃，保持1.5小时后得三氧化二钪，把滤液和蒸馏水中和后排放。
10、收集镱、钇富集物。用4摩尔盐酸洗脱液洗脱树脂中的含镱、钇离子的混合物，用净水洗涤后，把洗脱液与洗涤液输入配料罐，用分析级氨水调PH为14，静置半小时后，把碱液用酸中和至PH为7时排放，取沉淀物经净水洗涤后过滤，得滤饼为镱、钇富集物。

Claims (1)

1.一种从11#煤层酸水中分离矿物的方法，其特征是：其技术分为砂滤、分离硫酸亚铁、分离硫酸铝、分离重金属铅、锡、银等化合物、分离三价铁、分离铍化合物、收集稀土富集物、收集锆、铌富集物、分离钪化合物和收集镱、钇富集物十个阶段，首先取11#煤层废水砂滤后得酸水；把酸水加热浓缩至比重为1.42时，降温冷却，使硫酸亚铁结晶析出；将剩余酸水加热浓缩至比重1.54时，降温冷却，使硫酸铝结晶析出；在剩余酸水中加入硫化氢液，充分搅拌后过滤，使酸水中的铅、锡、银分别以硫化铅、硫化锡、硫化银沉淀于滤液中分离出来；剩余酸水为稀土料液，用硫酸把稀土料液酸化后加入磷酸钠溶液中和，把含有的三价铁分离出来；再继续加入磷酸钠溶液中和，滤过，滤饼为稀土富集物，在滤液中加入乙二胺四乙酸二钠络合剂后，过强酸型阳离子树脂床，重度络合物被滤出，含铍化合物被树脂吸附，再用磺基水杨酸液洗脱树脂中的铍离子，把洗脱液用氨水中和沉淀，加水洗涤后过滤，把含铍滤饼烘干，焙烧后得三氧化二铍；把稀土富集物用盐酸溶解，过强酸型阳离子树脂床，分离杂质后先用盐酸后用净水洗脱树脂中的铁，再用硫酸液洗脱树脂，用氨水中和后沉淀，把锆、铌富集物分离出来；再配制硫酸洗脱液，把树脂中钪离子洗脱于溶液中，用氨水中和溶液后沉淀出钪的粗品，把钪的粗品用盐酸溶解后加草酸，沉淀过滤后得草酸钪，烘干、焙烧后得三氧化二钪；最后用盐酸液把树脂中的含镱、钇混合物洗脱，用净水洗涤后得混合液，再用氨水中和后取沉淀物，经净水洗涤过滤后得镱、钇富集物。
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