申请日2018.10.19
公开(公告)日2019.01.22
IPC分类号C22B59/00; C22B7/00; C22B3/14
摘要
本发明涉及一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法，该方法包括废水收集、检测、草酸沉淀、固液分离、浸矿液制备、浸矿等步骤，通过将含草酸的草酸沉淀稀土废水与含稀土元素的萃取废水发生沉淀反应除去草酸，然后固液分离得到不含草酸的酸性废水，在酸性废水中加入(NH4)2SO4得到浸矿液用于稀土矿的浸矿，实现含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸和盐酸的再利用。本发明同时实现了含草酸的草酸沉淀稀土废水和含稀土元素的萃取废水的再利用，避免了资源浪费和废水污染，同时节约了浸矿液酸性试剂的采购成本，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。
权利要求书
1.一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废水收集：将酸性的含草酸的草酸沉淀稀土废水，含稀土元素的萃取废水分别收集到不同的地面集水槽;
(2)检测：分别检测含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸的物质的量浓度和含稀土元素的萃取废水中稀土元素的物质的量浓度;
(3)草酸沉淀：根据步骤(2)的检测结果，控制体积比将含草酸的草酸沉淀稀土废水和含稀土元素的萃取废水导入搅拌反应池，开启搅拌10-30 min，沉淀反应完成后，使混合废水中草酸的物质的量浓度为0-0.0001 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.0001-0.001mol/L，实现去除稀土废水中草酸的目的;
(4)固液分离：将沉淀反应完成后的混合废水引入固液分离池，混合废水在固液分离池内自上而下进行固液分离，首先由引管流入第一引流板，第一引流板上有过滤盒，混合废水在过滤盒进行第一次固液分离，然后经第二引流板流入过滤机构，混合废水在过滤机构进行第二次固液分离，最后经过固液分离池底部的过滤板，实现固液完全分离，滤渣为草酸沉淀稀土，用于制备稀土产品，滤液为不含草酸的酸性废水;
(5)浸矿液制备：在酸性废水中加入(NH4)2SO4，调节pH值为4-5，得到酸性的(NH4)2SO4浸矿液;
(6)浸矿：将酸性的(NH4)2SO4浸矿液用于稀土矿浸矿，酸性条件下，稀土元素离子与NH4+发生交换而被浸出到浸矿液中，实现含草酸的草酸沉淀稀土废水再利用。
2. 根据权利要求1所述的草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，所述含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸的物质的量浓度为0.05-0.3 mol/L。
3.根据权利要求2所述的草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，所述含草酸的草酸沉淀稀土废水中pH为1-2。
4.根据权利要求3所述的草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，所述含草酸的草酸沉淀稀土废水包括草酸沉淀稀土母液废水、草酸沉淀稀土洗涤废水。
5. 根据权利要求1所述的草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，所述含稀土元素的萃取废水中稀土元素的物质的量浓度为0.008-0.01 mol/L。
6. 根据权利要求1所述的草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，步骤(3)中，沉淀反应完成后，使混合废水中草酸的物质的量浓度为0-0.00005 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.0005-0.001 mol/L。
7.根据权利要求1所述的草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，所述(NH4)2SO4浸矿液中NH4+的质量百分数为2-5%。
8.根据权利要求8所述的草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，所述(NH4)2SO4浸矿液中NH4+的质量百分数为4.5%。
9.根据权利要求7所述的草酸沉淀稀土废水再利用的方法，其特征在于，所述(NH4)2SO4浸矿液的pH值为4。
说明书
一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法
技术领域
本发明属于稀土废水处理领域，具体涉及一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法。
背景技术
我国是稀土资源大国，产量居世界第一。稀土元素因其特殊的物质结构而具有优异的物理、化学、磁、光和电学性能，有着极为广泛的用途，被称为21世纪的战略元素。随着人们对稀土元素性能和应用的不断研究和认识以及凭借我国稀土资源丰富和价格低廉的优势，稀土正在我国家用电器、日用化工、钢铁冶金、石油化工、激光技术、超导材料、医疗保健、农林业和环境保护等领域中得到越来越广泛的应用。 稀土萃取分离工艺过程可分为三个方面，即料液前处理、溶剂萃取分离过程和产品精加工后处理。料液前处理是将精矿放入硫酸中进行酸浸，然后经溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物产品;溶剂萃取分离是将混合稀土溶液进行分离、富集、提取得到所需纯度和收率的稀土产品;后处理是将萃取分离过程所获得的单一稀土产品通过沉淀、过滤、焙烧等过程得到最终固态产品，即稀土氧化物。
稀土生产过程中，草酸沉淀稀土工艺产生的废水含有草酸、盐酸等，属于高酸性废水，一般的处理方法无法达到草酸、盐酸充分回收利用的要求，同时废水处理不达标会对水体造成很大的污染。
稀土矿通常采用(NH4)2SO4作为浸矿液将稀土元素粗提出来，稀土元素离子在酸性条件下通过与NH4+发生交换而被浸出到浸矿液中。企业一般采取添加商品化的硫酸、盐酸等酸性试剂制备酸性的(NH4)2SO4浸矿液，无形中增加了生产成本。
因此，将含有草酸、盐酸的稀土废水回收去除草酸后，利用其酸性制备浸矿液，不仅可以解决废水的处理问题，还可以节省企业生产成本，具有良好的开发前景。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法。
本发明是通过如下方式实现的：
一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法，包括以下步骤：
(1)废水收集：将酸性的含草酸的草酸沉淀稀土废水，含稀土元素的萃取废水分别收集到不同的地面集水槽;
(2)检测：分别检测含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸的物质的量浓度和含稀土元素的萃取废水中稀土元素的物质的量浓度;
(3)草酸沉淀：根据步骤(2)的检测结果，控制体积比将含草酸的草酸沉淀稀土废水和含稀土元素的萃取废水导入搅拌反应池，开启搅拌10-30 min，沉淀反应完成后，使混合废水中草酸的物质的量浓度为0-0.0001 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.0001-0.001mol/L，实现去除稀土废水中草酸的目的;
(4)固液分离：将沉淀反应完成后的混合废水引入固液分离池，混合废水在固液分离池内自上而下进行固液分离，首先由引管流入第一引流板，第一引流板上有过滤盒，混合废水在过滤盒进行第一次固液分离，然后经第二引流板流入过滤机构，混合废水在过滤机构进行第二次固液分离，最后经过固液分离池底部的过滤板，实现固液完全分离，滤渣为草酸沉淀稀土，用于制备稀土产品，滤液为不含草酸的酸性废水;
(5)浸矿液制备：在酸性废水中加入(NH4)2SO4，调节pH值为4-5，得到酸性的(NH4)2SO4浸矿液;
(6)浸矿：将酸性的(NH4)2SO4浸矿液用于稀土矿浸矿，酸性条件下，稀土元素离子与NH4+发生交换而被浸出到浸矿液中，实现含草酸的草酸沉淀稀土废水再利用。
优选的，所述含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸的物质的量浓度为0.05-0.3mol/L。
优选的，所述含草酸的草酸沉淀稀土废水中pH为1-2。
优选的，所述含草酸的草酸沉淀稀土废水包括草酸沉淀稀土母液废水、草酸沉淀稀土洗涤废水。
优选的，所述含稀土元素的萃取废水中稀土元素的物质的量浓度为0.008-0.01mol/L。
优选的，步骤(3)中，沉淀反应完成后，使混合废水中草酸的物质的量浓度为0-0.00005 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.0005-0.001 mol/L。
优选的，所述(NH4)2SO4浸矿液中NH4+的质量百分数为2-5%。
优选的，所述(NH4)2SO4浸矿液中NH4+的质量百分数为4.5%。
优选的，所述(NH4)2SO4浸矿液的pH值为4。
本发明的有益效果是：
1. 本发明可对含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸和盐酸再次重复利用，避免了草酸和盐酸资源浪费和废水污染。
2. 本发明可对含稀土元素的萃取废水中的稀土元素再次沉淀回收，避免了稀土资源浪费和萃取废水污染。
3. 本发明节约了浸矿液酸性试剂的采购，降低了稀土生产成本。
4. 本发明的固液分离方法为动态分离法，避免了传统静置法中固液分层效率低、分离效果差的缺陷，且利用重力势能由高到低自动分离，节省了能耗。
5. 本发明提高了稀土生产中各资源的回收和利用率，减轻废水治理成本，且操作简单，成本低廉，具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，但不限制本发明的保护范围和应用范围。
实施例1
一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法，包括以下步骤：
(1)废水收集：将酸性的含草酸的草酸沉淀稀土废水，含稀土元素的萃取废水分别收集到不同的地面集水槽;所述含草酸的草酸沉淀稀土废水中pH为2，包括草酸沉淀稀土母液废水、草酸沉淀稀土洗涤废水;
(2)检测：分别检测含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸的物质的量浓度和含稀土元素的萃取废水中稀土元素的物质的量浓度;其中草酸的物质的量浓度为0.3 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.01 mol/L;
(3)草酸沉淀：根据步骤(2)的检测结果，控制体积比将含草酸的草酸沉淀稀土废水和含稀土元素的萃取废水导入搅拌反应池，开启搅拌20 min，沉淀反应完成后，使混合废水中草酸的物质的量浓度为0.00001 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.0005 mol/L，实现去除稀土废水中草酸的目的;
(4)固液分离：将沉淀反应完成后的混合废水引入固液分离池，混合废水在固液分离池内自上而下进行固液分离，首先由引管流入第一引流板，第一引流板上有过滤盒，混合废水在过滤盒进行第一次固液分离，然后经第二引流板流入过滤机构，混合废水在过滤机构进行第二次固液分离，最后经过固液分离池底部的过滤板，实现固液完全分离，滤渣为草酸沉淀稀土，用于制备稀土产品，滤液为不含草酸的酸性废水;
(5)浸矿液制备：在酸性废水中加入(NH4)2SO4至NH4+的质量百分数为4.5%，调节pH值为4，得到酸性的(NH4)2SO4浸矿液;
(6)浸矿：将酸性的(NH4)2SO4浸矿液用于稀土矿浸矿，酸性条件下，稀土元素离子与NH4+发生交换而被浸出到浸矿液中，实现含草酸的草酸沉淀稀土废水再利用。
实施例2
一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法，包括以下步骤：
(1)废水收集：将酸性的含草酸的草酸沉淀稀土废水，含稀土元素的萃取废水分别收集到不同的地面集水槽;所述含草酸的草酸沉淀稀土废水中pH为1，包括草酸沉淀稀土母液废水、草酸沉淀稀土洗涤废水;
(2)检测：分别检测含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸的物质的量浓度和含稀土元素的萃取废水中稀土元素的物质的量浓度;其中草酸的物质的量浓度为0.2 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.008 mol/L;
(3)草酸沉淀：根据步骤(2)的检测结果，控制体积比将含草酸的草酸沉淀稀土废水和含稀土元素的萃取废水导入搅拌反应池，开启搅拌30 min，沉淀反应完成后，使混合废水中草酸的物质的量浓度为0.00005 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.0001 mol/L，实现去除稀土废水中草酸的目的;
(4)固液分离：将沉淀反应完成后的混合废水引入固液分离池，混合废水在固液分离池内自上而下进行固液分离，首先由引管流入第一引流板，第一引流板上有过滤盒，混合废水在过滤盒进行第一次固液分离，然后经第二引流板流入过滤机构，混合废水在过滤机构进行第二次固液分离，最后经过固液分离池底部的过滤板，实现固液完全分离，滤渣为草酸沉淀稀土，用于制备稀土产品，滤液为不含草酸的酸性废水;
(5)浸矿液制备：在酸性废水中加入(NH4)2SO4至NH4+的质量百分数为5%，调节pH值为5，得到酸性的(NH4)2SO4浸矿液;
(6)浸矿：将酸性的(NH4)2SO4浸矿液用于稀土矿浸矿，酸性条件下，稀土元素离子与NH4+发生交换而被浸出到浸矿液中，实现含草酸的草酸沉淀稀土废水再利用。
实施例3
一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法，包括以下步骤：
(1)废水收集：将酸性的含草酸的草酸沉淀稀土废水，含稀土元素的萃取废水分别收集到不同的地面集水槽;所述含草酸的草酸沉淀稀土废水中pH为2，包括草酸沉淀稀土母液废水、草酸沉淀稀土洗涤废水;
(2)检测：分别检测含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸的物质的量浓度和含稀土元素的萃取废水中稀土元素的物质的量浓度;其中草酸的物质的量浓度为0.05 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.01 mol/L;
(3)草酸沉淀：根据步骤(2)的检测结果，控制体积比将含草酸的草酸沉淀稀土废水和含稀土元素的萃取废水导入搅拌反应池，开启搅拌10 min，沉淀反应完成后，使混合废水中草酸的物质的量浓度为0.0001 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.001 mol/L，实现去除稀土废水中草酸的目的;
(4)固液分离：将沉淀反应完成后的混合废水引入固液分离池，混合废水在固液分离池内自上而下进行固液分离，首先由引管流入第一引流板，第一引流板上有过滤盒，混合废水在过滤盒进行第一次固液分离，然后经第二引流板流入过滤机构，混合废水在过滤机构进行第二次固液分离，最后经过固液分离池底部的过滤板，实现固液完全分离，滤渣为草酸沉淀稀土，用于制备稀土产品，滤液为不含草酸的酸性废水;
(5)浸矿液制备：在酸性废水中加入(NH4)2SO4至NH4+的质量百分数为2%，调节pH值为4，得到酸性的(NH4)2SO4浸矿液;
(6)浸矿：将酸性的(NH4)2SO4浸矿液用于稀土矿浸矿，酸性条件下，稀土元素离子与NH4+发生交换而被浸出到浸矿液中，实现含草酸的草酸沉淀稀土废水再利用。
实施例4
一种草酸沉淀稀土废水再利用的方法，包括以下步骤：
(1)废水收集：将酸性的含草酸的草酸沉淀稀土废水，含稀土元素的萃取废水分别收集到不同的地面集水槽;所述含草酸的草酸沉淀稀土废水中pH为1，包括草酸沉淀稀土母液废水、草酸沉淀稀土洗涤废水;
(2)检测：分别检测含草酸的草酸沉淀稀土废水中草酸的物质的量浓度和含稀土元素的萃取废水中稀土元素的物质的量浓度;其中草酸的物质的量浓度为0.2 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.009 mol/L;
(3)草酸沉淀：根据步骤(2)的检测结果，控制体积比将含草酸的草酸沉淀稀土废水和含稀土元素的萃取废水导入搅拌反应池，开启搅拌15 min，沉淀反应完成后，使混合废水中草酸的物质的量浓度为0.00002 mol/L，稀土元素的物质的量浓度为0.0002 mol/L，实现去除稀土废水中草酸的目的;
(4)固液分离：将沉淀反应完成后的混合废水引入固液分离池，混合废水在固液分离池内自上而下进行固液分离，首先由引管流入第一引流板，第一引流板上有过滤盒，混合废水在过滤盒进行第一次固液分离，然后经第二引流板流入过滤机构，混合废水在过滤机构进行第二次固液分离，最后经过固液分离池底部的过滤板，实现固液完全分离，滤渣为草酸沉淀稀土，用于制备稀土产品，滤液为不含草酸的酸性废水;
(5)浸矿液制备：在酸性废水中加入(NH4)2SO4至NH4+的质量百分数为4%，调节pH值为4，得到酸性的(NH4)2SO4浸矿液;
(6)浸矿：将酸性的(NH4)2SO4浸矿液用于稀土矿浸矿，酸性条件下，稀土元素离子与NH4+发生交换而被浸出到浸矿液中，实现含草酸的草酸沉淀稀土废水再利用。