[发明专利]一种钒冶炼废水的全循环技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用“物理化学沉淀法+RO反渗透”处理钒冶炼废水中离子交换水的清洁工艺，特别是一种钒冶炼废水的全循环技术，具体地说是采用物理化学方法处理钒冶炼废水中重金属，再经过RO反渗透膜处理，透析液回用至浸钒工艺阶段，浓缩液回用至解析离子交换树脂阶段，沉钒尾水回用至成球阶段。

背景技术

金属钒及其化合物是重要的战略物资，作为合金元素加入钢中可细化晶粒、改善钢的性能，在铸铁中加入0.1～0.15%的钒可显著提高铸件的强度、韧度及耐磨性。五氧化二钒主要作为冶炼高钒铁等钒产品的原料和硫酸生产、石油裂解及某些高分子合成的催化剂。钒是一种稀有的的过渡金属，它的矿物一般与其他金属的矿物混合在一起，钒一般被用在材料工程中作为合金的成分，以钒铁（及其他钒合金）、钒化合物和金属钒的形式广泛用于冶金、宇航、化工等工业部门。生产V₂O₅的废水中含有一定浓度的、钒、总镉、总铬、六价铬、总砷和总汞等，其对人体和水生动植物具有非常严重的毒害作用，且在环境中难以降解，是危害极大的污染源。

从含钒石煤中提炼五氧化二钒的生产技术较多，归纳起来主要是下列四种方法：高钠焙烧水浸制钒工艺；（无钠焙烧酸浸制钒工艺；低钠焙烧水浸制钒工艺；钙化焙烧酸浸制钒工艺。高钠焙烧水浸制钒工艺是比较早期的提钒方法，因工艺落后，废气、废水污染十分严重，五氧化二钒总回收率低，提钒造价高而被淘汰；无钠焙烧酸浸制钒工艺，需要用硫酸、烧碱、锅炉蒸汽，虽能解决氯化氢气体污染问题，但大量废水污染十分严重，职工劳动强度大而逐步被新工艺所代替。目前已有多家新建钒厂采用“低钠焙烧—水浸取—离子交换提钒”工艺。该工艺生产五氧化二钒，烟气中氯化氢含量低，经碱液洗涤完全可以达到国家规定的排放标准。因工艺过程中不用酸，不用碱，因此废水污染很小，废渣属一般固体废弃物可以进行综合利用，加上工艺流程短，设备造价低，投资小。操作方便，产品质量高，五氧化二钒纯度高达99％，五氧化二钒总回收率大于60％。此工艺中主要产生以下两种废水：经过离子交换提钒后的离子交换水和沉钒尾水。本专利是针对这种提钒工艺中废水的处理及全循环技术。

目前，国内外含钒废水的处理方法可分为四大基本类型，即物理法、化学法、物理化学法和生物法。物理法主要有硅藻土吸附法、活性炭吸附法等；化学法主要有铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法、二氧化硫沉淀法、镢盐法等；物理化学法主要有离予交换法、TBP萃取法、反渗透法、电解法等；生物法主要有厌氧和好氧生物法。现在工业上对于含钒废水处理大都采用化学沉淀法和离子交换法，其中主要包括铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法、二氧化硫沉淀法和离子交换法。铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法易产生腐蚀钝化的现象，从而影响净水效果的稳定性，同时处理费用比较昂贵，操作复杂；二氧化硫沉淀法中还原剂SO₂的来源问题严重限制了此种方法的实际应用范围。

以上这些方法处理钒冶炼废水都存在一个严重的问题，对于废水中的高盐度和高氯离子含量无法解决，很多不能达到排放标准。本专利采用物理化学法与RO反渗透膜处理相结合，并且将各阶段处理后的水回用到提钒工艺的其他工艺阶段，实现了废水的零排放。很好的解决了以上两个问题。

发明内容

本发明正对现有的钒冶炼废水处理工艺的缺点，采用切实有效的技术处理措施，开发了一种有效根治提钒废水污染的新工艺，并实现废水的零排放，即一种钒冶炼废水的全循环技术。

本发明的目的是这样来实现的，其方法步骤为：

1）将离子交换水至于沉淀池内静置6~9 h，待粗渣沉降；

2）在室温条件下，调节提钒废水溶液pH为4.0~6.0，

 3）待pH调节好后，向池内投加还原剂，使废水中Cr⁵⁺和V⁵⁺还原成Cr³⁺和V³⁺,停留时间为4-6 h；

4）还原后，向池内投加碱进行沉淀反应，1~2h后投加絮凝剂，使之产生硕大的矾花，便于沉淀；

5）澄清后的废水通入除砷罐，出去废水中大部分砷；

6）经过除砷罐后，再进入RO膜处理的预处理阶段；

7）最后进入RO反渗透膜处理，出水包括清水的浓缩水，清水回用至钒的浸取阶段，浓缩水再调节Na⁺和Cl^-的含量后，回用至离子交换树脂解析钒的阶段；

8）沉钒尾水的水量相对较小，可以全部回用至成球阶段。