[发明专利]一种矿棉诱导脱除硫酸盐溶液中钙镁离子的方法

说明书

本发明公开一种矿棉诱导脱除硫酸盐溶液中钙镁离子的方法，包括如下过程：将装有经过预处理后的矿棉的耐腐蚀网状框架放置于输送硫酸盐溶液的管路或储液槽中，使硫酸盐溶液与框架内的矿棉充分接触，硫酸盐溶液中的钙离子和镁离子在预处理后的矿棉上形成结晶；其中，矿棉的预处理过程为：将矿棉在硫酸溶液浸泡，使矿棉中能够被硫酸溶液溶解的物质溶解，且使矿棉表面变的凹凸不平。本发明能够降低含钙镁离子的过饱和硫酸盐中钙镁的含量，并能够实现钙镁结晶与溶液的快速分离，有利于减少溶液循环过程中在溶液输送设备中硫酸钙镁的结晶量，提高设备运转效率。

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种矿棉诱导脱除硫酸盐溶液中钙镁离子的方法。

背景技术

硫酸溶液是冶金过程的常用溶剂，硫酸溶液与矿物原料等接触过程中，会使矿物原料中的多种元素进入溶液，矿物中易溶于酸性溶液中的钙镁的矿物组分也会进入溶液中，另外对酸性废水采用石灰中和过程中，部分钙镁离子也会进入中和澄清后的水溶液中，此部分水溶液会进入生产系统进行循环，在此将这两种来源的水溶液均称作含钙镁的硫酸盐溶液。溶液在金属提取过程中不断循环使用，钙镁离子浓度会随着溶液循环次数的增加而逐渐升高，特别是钙镁离子的溶解度随温度升高而增加，如高温溶液中钙镁离子达到溶解平衡，当溶液降温时，溶液中的钙镁离子会呈过饱和状态存在，过饱和的钙镁离子便会与溶液中的硫酸根形成不溶于溶液的水合硫酸钙镁结晶体，硫酸钙镁结晶体会随着溶液在金属提取系统中的管道，储液槽等部位结晶析出，导致管道堵塞或储液槽容积减小，给生产过程带来不利影响。

硫酸盐溶液中钙镁离子结晶在多种金属提取过程中均有发生。如湿法炼锌过程中用硫酸溶液作为焙砂中锌的浸出剂，浸出温度在80℃左右，浸出过程中焙砂中的锌、钙、镁离子会进入溶液形成硫酸锌、硫酸钙、硫酸镁等，浸出液在输送、净化等工序中，溶液温度会逐渐降低，部分工序溶液温度会降低至40℃。硫酸溶液经多次循环后，溶液中硫酸钙、硫酸镁等离子会逐渐饱和，从溶液中以CaSO₄·2H₂O、MgSO₄·H₂O或钙镁共存的结晶物析出，这些结晶物在溶液循环过程中会随着溶液温度的变化缓慢结晶，附着在溶液输送系统的管道、储液槽等部位造成输送管道堵塞或储存设备容积减小。由于硫酸钙、硫酸镁结晶造成设备使用周期缩短，影响生产进度。这种现象在采用硫酸溶液提取金属的工艺过程中属于普遍现象。也出现在酸性废水经中和除杂质后的初步净化水的返回使用过程。

造成硫酸盐溶液中硫酸钙、硫酸镁在溶液输送系统结晶的主要原因是：溶液经多次循环累积了钙镁离子，并且溶液在工序中存在温度变化而导致钙镁离子与溶液中的硫酸根以硫酸钙、硫酸镁形式结晶。从过饱和溶液中结晶硫酸钙、硫酸镁需要经历晶核形成、长大、附聚等几个步骤，而晶核形成是结晶最慢的步骤，溶液在输送系统中与管道内表面接触，管道内表面部分位置成为促进晶核形成的活性点，使硫酸钙，硫酸镁晶核形成，随着晶核长大，长出枝晶后，钙镁硫酸盐结晶的结晶速度会加快，则溶液输送系统的管道等部位因结晶的生成而导致管道等部位堵塞。

为了去除钙镁离子过饱和的硫酸盐溶液中钙镁，避免造成管道堵塞，加晶种促进结晶是提高硫酸钙、硫酸镁结晶速度的重要方法之一，目前加晶种结晶是采用小颗粒的固体颗粒放置在溶液中作为生成硫酸钙、硫酸镁结晶的晶种，加速了晶核生成，从而提高硫酸钙、硫酸镁的结晶速度，但这种添加细小颗粒作为晶种的方法需要在容量较大的容器内进行，并且溶液需要在容器中保留较长时间，才能使结晶出的硫酸钙、硫酸镁晶体在容器内收集并与溶液分离，这个过程通常在10小时以上，而冶金生产过程中硫酸盐溶液一直处于循环状态，很难满足溶液长时间静置的要求，另外在溶液循环状态加入溶液中的晶种会随溶液流动而转移至溶液输送系统的其它位置，进而产生不利影响。

发明内容