申请日2013.08.29
公开(公告)日2015.03.18
IPC分类号C01D5/00; C01F5/40
摘要
本发明涉及从红土镍矿冶炼产生的一次废水中分离钠镁的方法，该方法首先将红土矿镍冶炼产生的硫酸镁-硫酸钠型一次废水蒸发浓缩至镁离子浓度达到3～3.5mol/L，然后将该溶液在七水硫酸镁结晶器中冷却至12～20℃进行结晶，过滤后得到七水硫酸镁固体;过滤后的母液即二次废水，向该母液中加入一次废水兑料至溶液中的镁离子浓度降至1.5～2mol/L，之后将溶液在十水硫酸钠结晶器中进一步冷却至-5～5℃进行结晶，过滤后得到十水硫酸钠固体，分离十水硫酸钠的母液返回与一次废水混合进入下一个循环。本发明的方法工艺简单，并从镍冶炼废水中分离出了可出售的化工产品，经济性好;同时采用了母液循环的方式，工艺过程无废液排放，环境友好。
权利要求书
1.一种从红土镍矿冶炼产生的一次废水中分离钠镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将红土矿镍冶炼产生的一次废水置于蒸发器中蒸发脱水，在蒸发器中溶液镁离子浓度达到3～3.5mol /L停止蒸发，得到母液I;
2)将母液I置于七水硫酸镁结晶器中冷却结晶，结晶温度控制在12～20℃，同时加入七水硫酸镁晶种， 控制结晶时间在20～90分钟，得到浆液I;其中，得到的七水硫酸镁产品的纯度不低于90%;
3)将浆液I过滤分离，得到七水硫酸镁固体和二次废水;向二次废水中加入红土矿镍冶炼产生的硫酸镁- 硫酸钠一次废水进行兑料，直至溶液中镁离子浓度降至1.5～2mol/L，得到母液II;
4)将母液II置于十水硫酸钠结晶器中冷却结晶，结晶温度控制在-5～5℃，同时加入十水硫酸钠晶种，控 制结晶时间在30～120分钟，得到浆液II;其中，得到的十水硫酸钠产品的纯度不低于85%;
5)将浆液II过滤分离，得到十水硫酸钠固体和母液III;将母液III返回蒸发器入口与一次废水混合进入 下一循环;
步骤1)和步骤3)中所述的一次废水来自红土镍矿硫酸法提镍流程，为沉淀氢氧化镍并除去重金属离子后 的钠镁废液，该废液为硫酸钠和硫酸镁的水溶液，其中，镁离子浓度为0.6～2mol/L，钠离子浓度为 0.15～0.6mol/L;
步骤2)和步骤4)中所述的晶种按0.5～3g/L浆液的量加入。
说明书
一种从红土镍矿冶炼一次废水中分离钠镁的方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金废水处理和无机盐结晶领域，特别涉及一种从红土镍矿冶炼产生的 硫酸镁-硫酸钠型一次废水中分离钠镁的方法。
背景技术
高压酸浸法是我国红土镍矿湿法冶炼提镍流程中一个重要的工艺，它具有能耗低、回收 率高的特点，多用于处理含镁较低的褐铁矿型红土矿。该方法一般是将褐铁矿型红土矿，然 后用硅镁镍矿浆去中和浸出液中多余的酸。在镍的酸浸过程中，矿中的镁大部分会随着镍一 起溶出进入溶液，在随后的碱中和沉淀分离氢氧化镍过程中，将产生大量低浓度的含镁废水， 该废水经一次净化除去重金属离子后会形成低浓度的钠镁废水。这些钠镁废水的溶液成份依 旧较为复杂，直接通过传统的蒸发结晶只能得到硫酸钠和硫酸镁的复盐，无法实现钠镁分离， 而且处理费用较高，通常作为废水废弃，这不仅造成环境污染，同时也是一种资源浪费。因 此，开发工艺将红土镍矿冶炼产生的镁钠废水综合利用是非常有必要的。
目前，针对红土镍矿湿法冶炼废水的利用问题，周建平等曾在其专利201110215796.9提 出了一种红土镍矿湿法冶炼废水的综合处理方法。该方法采用化学反应的方式实现溶液钠镁 的分离。首先将净化后的红土镍矿冶炼废水进行蒸发浓缩、冷却结晶分离部分镁，然后向溶 液中加入碳酸钠与镁反应沉淀得到碱式碳酸镁将其中的镁完全分离，之后将母液完全蒸发后 得到十水硫酸钠。该方法能够将钠镁彻底分离，但是该专利采用的反应沉淀的方式增加了工 艺过程的复杂性;而且红土镍矿冶炼废水中杂质离子较多，使得沉淀产物碱式碳酸镁纯度较 低，产品价值大大降低，往往不能够抵消加入的碳酸钠产生的费用，影响了工艺的经济性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，为了解决红土镍矿湿法冶炼过程中产生的废水利 用问题，从而提供一种以红土镍矿湿法冶炼产生的硫酸镁-硫酸钠型一次废水为原料通过冷却 结晶分离钠镁制备七水硫酸镁和十水硫酸钠的方法。
本发明的从红土镍矿冶炼一次废水中分离钠镁的方法，是以红土镍矿湿法冶炼产生的硫 酸镁-硫酸钠型一次废水为原料，先通过蒸发和冷却结晶分离七水硫酸镁，然后通过兑料调整 所得母液组成，最后继续冷却结晶得到十水硫酸钠，该工艺包括以下步骤：
1)将红土矿镍冶炼产生的一次废水置于蒸发器中蒸发脱水，在蒸发器中溶液镁离子浓度 达到3～3.5mol/L停止蒸发，得到母液I;
2)将母液I置于七水硫酸镁结晶器中冷却结晶，结晶温度控制在12～20℃，同时加入 七水硫酸镁晶种，控制结晶时间在20～90分钟，得到浆液I;
3)将浆液I过滤分离，得到七水硫酸镁固体和二次废水;向二次废水中加入红土矿镍冶 炼产生的硫酸镁-硫酸钠一次废水进行兑料，直至溶液中镁离子浓度降至1.5～2mol/L，得到 母液II;
4)将母液II置于十水硫酸钠结晶器中冷却结晶，结晶温度控制在-5～5℃，同时加入十 水硫酸钠晶种，控制结晶时间在30～120分钟，得到浆液II;
5)将浆液II过滤分离，得到十水硫酸钠固体和母液III;将母液III返回蒸发器入口与一 次废水混合进入下一循环。
在上述的技术方案中，步骤1)和步骤3)中所述的一次废水来自红土镍矿硫酸法提镍流 程，为沉淀氢氧化镍并除去重金属离子后的钠镁废液，该废液为硫酸钠和硫酸镁的水溶液， 其中，镁离子浓度为0.6～2mol/L，钠离子浓度为0.15～0.6mol/L。
在上述的技术方案中，步骤2)和步骤4)中所述的晶种按0.5～3g/L浆液的量加入。
本发明的方法是依据硫酸镁-硫酸钠相图原理实现红土镍矿湿法冶炼废水中硫酸镁和硫酸 钠的分离的。该方法将蒸发浓缩后处于七水硫酸镁结晶区的废水冷却，结晶分离得到七水硫 酸镁;然后通过兑料将所得母液二次废水的组成调整至十水硫酸钠结晶区，冷却结晶后分离 得到十水硫酸钠。本发明的方法工艺简单，便于操作，易于工业化。
本发明的优点和积极作用在于：
(1)利用相图原理分离红土镍矿冶炼废水中的硫酸镁和硫酸钠，有效解决了红土镍矿湿 法冶炼一次废水的处理问题。同时采用母液循环的方式，工艺过程无废液排放，环境友好。
(2)通过冷却结晶的方式制得七水硫酸镁和十水硫酸钠产品，其中七水硫酸镁的纯度不 低于90%，十水硫酸钠的纯度不低于85%，两者均可以直接出售，也可以经进一步提纯加工 成高纯度产品，增加了工艺的经济性。