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
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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PB01 | Publication | ||
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