[发明专利]一种石煤酸性废水资源化利用的方法

说明书

本发明提供了一种石煤酸性废水资源化利用的方法，所述方法包括重金属回收、富集盐和沉淀黄铁矾、蒸发结晶硫酸镁、结晶镁氮复盐以及尾水循环处理等步骤。本发明所述石煤酸性废水先经过分离回收重金属离子，再通过多步结晶法分别得到黄铁矾、硫酸镁和镁氮复盐，实现废水中不同组分的高效分离回收，避免了传统废水中和脱氨法产生的大量废渣以及有价组分无法回收的问题，得到了多种具有高附加值的产品且产品纯度高、无重金属夹带，废水处理后返回本工艺过程循环使用，从而实现了废水的零排放。本发明所述方法具有成本低、操作简单、清洁环保等优点。

技术领域

本发明属于废水处理与资源化利用技术领域，涉及一种石煤酸性废水资源化利用的方法。

背景技术

石煤是一种含钒多金属矿物资源，是提钒的主要原料之一，石煤中除含钒以外，还常含铝、钾、铁、钙、镁、钼、镍、钴、铜、钛、铬、铀、硒等多种伴生元素。焙烧-水浸/酸浸法以及直接酸浸法是石煤常见的提钒工艺，因此这些工艺会产生大量酸性废水。而焙烧过程添加剂、富集钒过程反萃剂/解吸剂、沉钒过程沉淀剂的使用以及浸出过程各种伴生元素的浸出，导致废水中会残留大量的Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、V⁵⁺以及其他重金属元素，因此必须对其进行脱除重金属、脱盐、脱氨氮处理才能实现废水的循环利用以及组分的回收。

目前，石煤酸性废水常见的处理方法是石灰中和-吹氨-蒸馏脱盐法，首先需要通过还原处理将大部分高价态钒和铬还原为低价，加入石灰中和，此时溶液中钒、铬、铁、铝以及其他重金属形成硫酸盐和氢氧化物沉淀，硫酸根与石灰生成大量的硫酸钙沉淀，碱性液再进入吹氨工序，硫酸吸收氨气回收硫酸铵，最后含盐废水蒸馏得到混盐，蒸汽冷凝水回用。CN 1899977 A公开了一种石煤提钒沉钒尾水的处理及利用方法，即采用了石灰中和-吹氨等工序。以上常规方法具有重金属离子去除效果好，操作简单，设备少等优势，但中和沉淀过程产生的氢氧化铁和氢氧化铝具有较好的絮凝作用，将吸附大量废水和金属离子，因此中和沉淀量非常大，而由于夹带污染重金属离子，该沉淀物属于危险废弃物，不能直接填埋；吹氨以及蒸馏脱盐过程能耗较高，吹氨过程容易造成二次大气污染；整个工艺只有脱氨过程可以回收硫酸铵，蒸馏脱盐过程可以回收蒸发冷凝水，其他部分重金属、碱金属以及碱土金属都无法分离回收。

由于单一蒸馏脱盐过程能耗较高，容易结垢，通常采用联合法来处理含盐废水，CN101759313 A公开了一种石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法，向石煤废水中加石灰中和调碱，加纯碱降低水的硬度，加絮凝剂降低水的浊度，再进行电渗析脱盐处理，得到淡水和浓水，淡水回用于石煤提钒工艺，将浓水采用四效低温板式蒸发器进行蒸发，得到冷凝水和工业盐。CN 102642963 A公开了一种石煤提钒含盐废水的综合处理方法，同样采用石灰中和-纯碱除硬-絮凝沉淀进行预处理，再依次采用倒极电渗析、减压膜蒸馏和结晶处理。以上过程与单一蒸馏法相比能耗较低，但电渗析等膜法处理仍然存在对水质要求较高，膜容易污染，配套设备成本高等问题。

石煤废水除去重金属离子后，采用以上方法脱氨、脱盐的成本较高，因此常采用化学沉淀法、结晶法等来简化工艺，降低成本。李望等人(磷酸铵镁沉淀法处理石煤提钒低浓度氨氮废水.工业水处理,2010,30(9):35-38.)提出一种通过生成磷酸铵镁沉淀来脱除氨氮的方法，调节废水pH值，以氯化镁和磷酸氢二钠为沉淀剂，控制反应条件，生成磷酸铵镁沉淀来降低废水中氨氮含量，满足国家相关排放标准，磷酸铵镁沉淀还可用作复合肥，但该方法会将过量的磷引入系统，由于磷是钒产品中的有害杂质且较难去除，可能会导致最终钒产品中磷含量超标。CN 101343695 A公开了一种降低提钒浸出循环液中钾、钠含量的方法，首先调节溶液至酸性，加热加入含有铁离子的除钾、钠剂，控制pH值发生沉淀反应。以上化学沉淀法和结晶法成本低，设备投入少，但只脱除了废水中一类成分，没有从废水的整体组成考虑，也没有对有价组分进行有效回收。