專利名稱：從11^#煤層酸水中分離礦物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明從11#煤層酸水中分離礦物的方法屬工業(yè)廢水處理技術(shù)，尤其涉及 煤礦廢水處理分離礦物再利用的技術(shù)工藝。
技術(shù)背景11#煤層酸水是原煤開采排出的工業(yè)污水，富含鐵、鋁、鈹?shù)冉饘俸秃偟?稀土資源，其酸性高于其它煤層污水，任意排放,.不僅破壞生態(tài)和污染環(huán)境的后果十分嚴(yán)重，而且又是資源的一種浪費(fèi)。由于lf煤層酸水的PH低于2，屬 強(qiáng)酸性污水，所含礦物質(zhì)是以亞硫酸鹽與硫酸鹽的形態(tài)溶解在污水中，自然密 度高達(dá)1,27—130,各種溶解的礦物質(zhì)與水分子已形成相互穩(wěn)定的溶液，各金 屬離子之間及與水分之間也保持著相互穩(wěn)定的吸引力，傳統(tǒng)的污水處理裝置不 能適應(yīng)其腐蝕性，傳統(tǒng)的污水處理工藝也難以有序的分離出各種礦物質(zhì)，長期 以來，lf煤層污水只能任其排放，加之氣味熏天，對地面和空氣同時(shí)造成污 染，lf煤層污水處理已引起環(huán)保領(lǐng)域的高度重視，從11#煤層污水中提取鈹、 鈧等金屬資源的開拓已引起眾多企業(yè)的重視，其污水處理技術(shù)和從中分離礦物 的技術(shù)都具有廣闊的應(yīng)用前景。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)酸性煤層污水分離礦物質(zhì)的技術(shù)工藝，能從 lf煤層酸水中有序的分離出硫酸亞鐵、硫酸鋁、硫化鉛、硫化錫、硫化銀后并 得到稀土料液，再從稀土料液中分離出三氧化二鈹、三氧化二鈧、鐿釔富集 物、鋯鈮富集物。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是從11#煤層酸水中
分離礦物，是根據(jù)各類礦物質(zhì)的比重差異、分子量差異與絡(luò)合程度的差異，以 廢水加熱濃縮和稀土料液酸化為主要措施，其技術(shù)分為砂濾、分離硫酸亞鐵、 分離硫酸鋁、分離重金屬鉛、錫、銀等化合物、分離三價(jià)鐵、分離鈹化合物、 收集稀土富集物、收集鋯、鈮富集物、分離鈧化合物和收集鐿、釔富集物十個(gè)階段，首先取11#煤層廢水砂濾后得酸水；把酸水加熱濃縮至比重為l.42時(shí)， 降溫冷卻，使硫酸亞鐵結(jié)晶析出；將剩余酸水加熱濃縮至比重1,54時(shí)，降溫冷 卻，使硫酸鋁結(jié)晶析出；在剩余酸水中加入硫化氫液，充分?jǐn)嚢韬筮^濾，使酸 水中的鉛、錫、銀分別以硫化鉛、硫化錫、硫化銀沉淀于濾液中分離出來；剩 余酸水為稀土料液，用硫酸把稀土料液酸化后加入磷酸鈉溶液中和，把含有的 三價(jià)鐵分離出來；再繼續(xù)加入磷酸鈉溶液中和，濾過，濾餅為稀土富集物，在 濾液中加入乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合劑后，過強(qiáng)酸型陽離子樹脂床，重度絡(luò)合物 被濾出，含鈹化合物被樹脂吸附，再用磺基水楊酸液洗脫樹脂中的鈹離子，把 洗脫液用氨水中和沉淀，加水洗滌后過濾，把含鈹濾餅烘干，焙燒后得三氧化 二鈹；把稀土富集物用鹽酸溶解，過強(qiáng)酸型陽離子樹脂床，分離雜質(zhì)后先用鹽 酸后用凈水洗脫樹脂中的鐵，再用硫酸液洗脫樹脂，用氨水中和后沉淀，把 鋯、鈮富集物分離出來；再配制硫酸洗脫液，把樹脂中鈧離子洗脫于溶液中， 用氨水中和溶液后沉淀出鈧的粗品，把鈧的粗品用鹽酸溶解后加草酸，沉淀過 濾后得草酸鈧，烘干、焙燒后得三氧化二鈧；最后用鹽酸液把樹脂中的含鐿、 釔混合物洗脫，用凈水洗滌后得混合液，再用氨水中和后取沉淀物，經(jīng)凈水洗 滌過濾后得鐿、釔富集物。本發(fā)明的有益效果是生產(chǎn)工藝簡單，工業(yè)化生產(chǎn)成本低，分離礦物質(zhì)產(chǎn) 量高，在每立方米11#煤層廢水中可提取硫酸亞鐵170公斤，硫酸鋁520公 斤，鈹40克，鈧10克等，產(chǎn)值可超過2560元，生產(chǎn)成本不足300元，投入 與產(chǎn)值比為1 : 8以上，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
具體實(shí)施方案一、 加工設(shè)施(水、電、氣設(shè)施必備)1、 砂濾塔。2、 多組高效提取濃縮罐，每組罐配有加熱器、蒸餾器、冷凝器、儲液3、 多組沉淀池，每組沉淀池前配備有配料罐，沉淀池后配備有儲液罐。4、 多組過濾洗滌罐。5、 兩組強(qiáng)酸型陽離子樹脂床。二、 原材料備用1、 硫化氫液(15%H2S)。2、 硫酸(H2S04),選購工業(yè)級原料備用。3、 磷酸鈉(Na3P04)，選購工業(yè)級原料備用。4、 乙二胺四乙酸二鈉(doH^zOgNa^HzO),選購工業(yè)級原料備用。5、 磺基水楊酸，選購或配制PH為3,5原料備用。6、 配制1.75摩爾鹽酸洗脫液備用。7、 配制V/V-2免的硫酸液洗脫液備用。8、 配制l摩爾硫酸洗脫液備用。9、 配置4摩爾鹽酸洗脫液備用。10、 鹽酸(HC1),選購工業(yè)級、分析級兩種原料備用。11、 草酸(C2H204.2H20)，選用分析級原料備用。12、 氨水(NH4H20)，分別選購工業(yè)級和分析級原料備用。13、 碳酸鈉(Na2C03)，選用工業(yè)級原料備用。三、 加工1、砂濾。把l"煤層廢水輸入砂濾塔，過濾后去掉固體物得凈酸水。
2、 分離硫酸亞鐵(FeS04.7H20)。將凈酸水輸入高效提取濃縮罐中，加熱 濃縮至比重為1.42時(shí)，降溫沉淀，結(jié)晶析出得硫酸亞鐵，蒸餾水加碳酸鈉中和 得亞硫酸鈉后排放，將剩余酸水存入儲液罐。3、 分離硫酸鋁(Ai2(S04)3.18H20)。將析出硫酸亞鐵后的酸水輸入高效提 取濃縮罐中，加熱濃縮至比重為1.54時(shí)，降溫沉淀，結(jié)晶析出得硫酸鋁，蒸餾 水加碳酸鈉中和得亞硫酸鈉后排放，將剩余酸水存入儲液罐。4、 分離硫化鉛(PbS04)、硫化錫(SnS04)、硫化銀(AgS04)。將剩余酸水 由儲液罐輸入配料罐中，加入硫化氫液，充發(fā)攪拌后輸入沉淀池，靜置一個(gè)小 時(shí)后，硫化鉛、硫化錫、硫化銀沉淀于池底，池內(nèi)剩余酸水為稀土料液，存入 儲液罐，得硫化鉛、硫化錫、硫化銀的混合物。5、 分離三價(jià)鐵(Fe")。把稀土料液輸入配料罐中，加入工業(yè)級硫酸至PH 為1.5，經(jīng)充分?jǐn)嚢璺€(wěn)定后再加入工業(yè)級磷酸鈉攪拌至PH為23時(shí)，輸入沉淀 池靜置半小時(shí)后三價(jià)鐵沉淀于池底，把池內(nèi)剩余稀土料液存入儲液罐，得三價(jià) 鐵。6、 收集稀土富集物。把剩余稀土料液輸入配料罐中，加入工業(yè)級磷酸鈉 攪拌至？11為2.6時(shí)，輸入沉淀池，靜置半小時(shí)，得沉淀物投入過濾洗滌罐， 經(jīng)洗滌過濾后得稀土富集物存放，濾液為含鈹?shù)脑弦?，存入儲液罐?、 分離三氧化二鈹(Be203)。把含鈹?shù)脑弦狠斎肱淞瞎拗校尤牍I(yè)級 乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合劑，使原料液中所含金屬離子都被絡(luò)合，由于鈹離子受 絡(luò)合力度小，把絡(luò)合后的溶液通過強(qiáng)酸型陽離子樹脂床，鈹離子被樹脂吸附， 把剩余絡(luò)合液輸入沉淀池，加工業(yè)級氨水中和PH為7，沉淀半小時(shí)，沉淀物 收集，廢水排放。用PH為3.5的磺基水楊酸液洗脫樹脂中的鈹離子，得含鈹洗 脫液，把洗脫液輸入配料罐中加工業(yè)級氨水至PH為14時(shí)，輸入沉淀池，靜置 半小時(shí)后放出廢液中和后排放，將沉淀物投入過濾洗滌罐，經(jīng)凈水洗滌濾出，
加入加熱蒸發(fā)器中，逐步增溫烘干，再加溫至950 —IOOO'C，保持1.5小時(shí)，得三氧化二鈹。8、 收集鋯、鈮富集物。把含鈧的稀土富集物投入配料罐中，加入分析級 鹽酸溶液，調(diào)PH為3時(shí)，按每分鐘0.1升通過1平方厘米截面的流量，通過 強(qiáng)酸型陽離子樹脂床，分離雜質(zhì)后先用1.75摩爾鹽酸洗脫液洗脫后，再用樹脂 床體積3倍凈水洗滌，洗脫樹脂中殘留的鐵，洗滌液用工業(yè)級氨水中和PH為 7后排放，再用2%的硫酸洗脫液洗脫樹脂，輸入過濾洗滌罐用凈水洗滌后輸 入配料罐，加入分析級氨水中和PH為7，再輸入沉淀池，靜置半小時(shí)，中和 液含硫酸銨，存放利用，沉淀物為鋯、鈮富集物收集利用。9、 分離三氧化二鈧(Sc203)。再用l摩爾硫酸洗脫液洗脫樹脂中鈧離子， 并輸入過濾洗滌罐中用凈水洗滌，把洗脫與洗滌混合液用分析級氨水中和PH 為6.5后靜置半小時(shí)，收集中和液再利用，得固狀物為鈧粗產(chǎn)品，先把鈧粗產(chǎn) 品投入配料罐中用分析級鹽酸溶解后，再用超純凈無離子水稀釋PH為3，輸 入加熱器加熱90'C以上時(shí)，加入鈧粗產(chǎn)品重量的1.16倍草酸，輸入沉淀池 后，沉淀半小時(shí)，經(jīng)過濾罐過濾后得草酸鈧，投入加熱蒸餾器中，逐步增溫烘 干，再加溫至900—1000 °C,保持L5小時(shí)后得三氧化二鈧，把濾液和蒸餾水 中和后排放。10、 收集鐿、釔富集物。用4摩爾鹽酸洗脫液洗脫樹脂中的含鐿、釔離子 的混合物，用凈水洗滌后，把洗脫液與洗滌液輸入配料罐，用分析級氨水調(diào) PH為14,靜置半小時(shí)后，把堿液用酸中和至PH為7時(shí)排放，取沉淀物經(jīng)凈 水洗滌后過濾，得濾餅為鐿、釔富集物。
權(quán)利要求
1.一種從11#煤層酸水中分離礦物的方法，其特征是其技術(shù)分為砂濾、分離硫酸亞鐵、分離硫酸鋁、分離重金屬鉛、錫、銀等化合物、分離三價(jià)鐵、分離鈹化合物、收集稀土富集物、收集鋯、鈮富集物、分離鈧化合物和收集鐿、釔富集物十個(gè)階段，首先取11#煤層廢水砂濾后得酸水；把酸水加熱濃縮至比重為1.42時(shí)，降溫冷卻，使硫酸亞鐵結(jié)晶析出；將剩余酸水加熱濃縮至比重1.54時(shí)，降溫冷卻，使硫酸鋁結(jié)晶析出；在剩余酸水中加入硫化氫液，充分?jǐn)嚢韬筮^濾，使酸水中的鉛、錫、銀分別以硫化鉛、硫化錫、硫化銀沉淀于濾液中分離出來；剩余酸水為稀土料液，用硫酸把稀土料液酸化后加入磷酸鈉溶液中和，把含有的三價(jià)鐵分離出來；再繼續(xù)加入磷酸鈉溶液中和，濾過，濾餅為稀土富集物，在濾液中加入乙二胺四乙酸二鈉絡(luò)合劑后，過強(qiáng)酸型陽離子樹脂床，重度絡(luò)合物被濾出，含鈹化合物被樹脂吸附，再用磺基水楊酸液洗脫樹脂中的鈹離子，把洗脫液用氨水中和沉淀，加水洗滌后過濾，把含鈹濾餅烘干，焙燒后得三氧化二鈹；把稀土富集物用鹽酸溶解，過強(qiáng)酸型陽離子樹脂床，分離雜質(zhì)后先用鹽酸后用凈水洗脫樹脂中的鐵，再用硫酸液洗脫樹脂，用氨水中和后沉淀，把鋯、鈮富集物分離出來；再配制硫酸洗脫液，把樹脂中鈧離子洗脫于溶液中，用氨水中和溶液后沉淀出鈧的粗品，把鈧的粗品用鹽酸溶解后加草酸，沉淀過濾后得草酸鈧，烘干、焙燒后得三氧化二鈧；最后用鹽酸液把樹脂中的含鐿、釔混合物洗脫，用凈水洗滌后得混合液，再用氨水中和后取沉淀物，經(jīng)凈水洗滌過濾后得鐿、釔富集物。
全文摘要
一種從11^#煤層酸水中分離礦物的方法，分為砂濾、分離硫酸亞鐵、分離硫酸鋁、分離重金屬鉛錫銀等化合物、分離三價(jià)鐵、收集稀土富集物、分離鈹化合物、收集鋯鈮富集物、分離鈧化合物和收集鐿釔富集物十個(gè)階段，根據(jù)各類礦物質(zhì)的比重差異、分子量差異與絡(luò)合程度的差異，用加熱濃縮和酸化等技術(shù)工藝，從11^#煤層酸水中提取出硫酸亞鐵、硫酸鋁和鈹、鈧、鉛、錫、銀等多種金屬化合物，生產(chǎn)工藝簡單，工業(yè)化生產(chǎn)成本低，分離礦物產(chǎn)量高、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益都十分顯著。
文檔編號C22B7/00GK101161834SQ20061010469
公開日2008年4月16日 申請日期2006年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月9日
發(fā)明者馮云善, 薛建業(yè) 申請人:馮云善;薛建業(yè)