一種利用紅土鎳礦溼法工藝廢液生產二水石膏的方法與流程
2023-12-05 13:04:16
本發明屬於資源回收綜合利用領域，具體涉及一種利用紅土鎳礦溼法工藝廢液生產二水石膏的方法。
背景技術：
：紅土鎳礦是鎳冶煉的原料，通常的利用紅土鎳礦階段冶煉方法分為火法和溼法。而紅土鎳礦的溼法冶煉分為硫酸法、鹽酸法、硝酸法，不管採取哪一種類型的酸，最後都會產生含鹽廢水：氯化鹽、硫酸鹽、硝酸鹽。傳統的處理方式就是蒸髮結晶，但是由於其鹽濃度低，蒸髮結晶能耗大、成本高，不經濟。二水石膏是單斜晶系礦物，主要化學成分為硫酸鈣的水合物，是一種用途廣泛的工業材料和建築材料，可用於水泥緩凝劑、石膏建築製品、模型製作、醫用食品添加劑、硫酸生產、紙張填料、油漆填料等。二水石膏主要分為天然石膏、脫硫石膏、磷石膏等副產石膏。其中，天然石膏屬於礦產資源，雖然我國天然石膏儲量大，但是優質石膏儲量小。脫硫石膏又稱排煙脫硫石膏，是利用石灰或石灰石脫除煙氣中二氧化硫的產物，主要成分為二水硫酸鈣，主含量偏低，過程控制不好，產品中亞硫酸鈣含量偏高，白度較低。磷石膏是指在磷酸生產中用硫酸處理磷礦時產生的固體廢渣，其主要成分為硫酸鈣，還含有有機磷、硫氟類化合物,不能綜合利用。我國目前每年排放磷石膏約2000萬噸，累計排量近億噸，是石膏廢渣中排量最大的一種，排出的磷石膏渣佔用大量土地，形成渣山，嚴重汙染環境。技術實現要素：本發明的目的在於為了克服以上現有技術的不足而提供一種利用紅土鎳礦溼法工藝廢液生產二水石膏的方法，解決紅土鎳礦溼法工藝產生的氯化鈣廢水及硫酸鎂廢水的治理和回收利用，解決了含鹽廢水排放的環保問題；低成本得到高品質的化學石膏產品，填補行業空白。技術方案：本發明公開了一種利用紅土鎳礦溼法工藝廢液生產二水石膏的方法，包括如下步驟：第一步、鹽酸浸出：紅土鎳礦與鹽酸進行常壓攪拌浸出，然後進行固液分離，得到鹽酸浸出液A；第二步、硫酸浸出：紅土鎳礦與硫酸進行常壓攪拌浸出，然後進行固液分離，得到硫酸浸出液B；第三步：除雜：所述的除雜是指根據各金屬不同的沉澱pH值，通過調節pH的方式，除去料液中的鐵、鎳、鈷、錳等雜質。將上述鹽酸浸出液A和硫酸浸出液B進行淨化處理，首先進行除鐵，除鐵過程控制PH在1.0-4.5、溫度40-100℃，通過加入碳酸鈉或其他碳酸鹽等鹼性物質與鐵生成鐵的化合物沉澱、經固液分離除去，得到的淨化液含氯化鎳、氯化鈣、氯化鎂、氯化錳。然後在鹼性條件下，通過調節不同的PH分別除去淨化液B中的鎳鈷錳。控制PH在6.0-10.0、溫度0-60℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鈣等物質與鎳鈷反應生成氫氧化鎳鈷沉澱、經固液分離除去，繼續加入氫氧化鈉或氫氧化鈣調節PH在8.0-9.5，同時加入H2O2或鼓入空氣氧化生成MnO(OH)2，經固液分離除去錳，得到澄清無色透明的氯化鈣溶液C和澄清無色透明的硫酸鎂溶液D。第四步：二水石膏的製備：將上述製備好的氯化鈣溶液C與硫酸鎂溶液D同時加入反應器進行化學反應。反應溫度為25~50℃，反應體系控制PH值2~5，反應時間0.5~3小時；第五步：反應結束，過濾、洗滌得到二水石膏濾餅。其中第一步中紅土鎳礦與鹽酸的浸出溫度為10~90℃。其中第二步中紅土鎳礦與硫酸的浸出溫度為10~40℃。其中第三步中氯化鈣溶液C與硫酸鎂溶液D按鈣離子與硫酸根離子的化學反應計量式摩爾比0.5~2.0:1的比例進行反應。其中第四步中將早期生成的二水石膏晶核置於反應器中作為晶種。其中第五步中洗滌液固比控制在1.5~3:1。有益效果：將紅土鎳礦鹽酸法及硫酸法工藝很好的結合，很大程度上降低了企業含鹽廢水處理成本。為傳統二水石膏的製備方法開發了一條新的工藝路線，有效的保護國家石膏資源。並且為所得產品具有純度高白度高粒度可控等明顯優勢，填補了石膏行業缺少高端產品的空白。具體實施方式實施例1第一步、鹽酸浸出：紅土鎳礦與鹽酸在45℃下進行常壓攪拌浸出，然後進行固液分離，得到鹽酸浸出液A；第二步、硫酸浸出：紅土鎳礦與硫酸在25℃下進行常壓攪拌浸出，然後進行固液分離，得到硫酸浸出液B；第三步、除雜：所述的除雜是指根據各金屬不同的沉澱pH值，通過調節pH的方式，除去料液中的鐵、鎳、鈷、錳等雜質。將上述鹽酸浸出液A和硫酸浸出液B進行淨化處理，首先進行除鐵，除鐵過程控制PH在2.1、溫度50℃，通過加入碳酸鈉或其他碳酸鹽等鹼性物質與鐵生成鐵的化合物沉澱、經固液分離除去，得到的淨化液含氯化鎳、氯化鈣、氯化鎂、氯化錳。然後在鹼性條件下，通過調節不同的PH分別除去淨化液B中的鎳鈷錳。控制PH在8.0、溫度40℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鈣等物質與鎳鈷反應生成氫氧化鎳鈷沉澱、經固液分離除去，繼續加入氫氧化鈉或氫氧化鈣調節PH在8.5，同時加入H2O2或鼓入空氣氧化生成MnO(OH)2，經固液分離除去錳，得到澄清無色透明的氯化鈣溶液C和澄清無色透明的硫酸鎂溶液D。第四步：二水石膏的製備：將上述製備好的氯化鈣溶液C與硫酸鎂溶液D按鈣離子與硫酸根離子的化學反應計量式摩爾比1:1同時加入反應器中，同時滴加稀硫酸調節體系PH值為2，控制反應溫度30℃，反應滴加時間控制在2小時，加料完畢後，攪拌0.5小時；第五步：反應結束，過濾、洗滌，洗滌液固比1.5:1，得到二水石膏濾餅。濾餅取樣分析統計表見表3。將濾餅經烘乾脫水，製備半水石膏，檢測結果如表4。表1氯化鈣溶液C成分統計表成分NiFeCaMgCl-含量（g/L）0.00050.000843.660.579.05表2硫酸鎂溶液D成分統計表成分NiFeCaMgSO42-含量（g/L）0.00050.00060.8527.32110.25表3二水石膏濾餅成分統計表成分CaMgNiFe結晶水白度含量（%）22.930.0010.00030.000420.8894表4二水石膏成分實施例2第一步、鹽酸浸出：紅土鎳礦與鹽酸在45℃下進行常壓攪拌浸出，然後進行固液分離，得到鹽酸浸出液A；第二步、硫酸浸出：紅土鎳礦與硫酸在25℃下進行常壓攪拌浸出，然後進行固液分離，得到硫酸浸出液B；第三步、除雜：所述的除雜是指根據各金屬不同的沉澱pH值，通過調節pH的方式，除去料液中的鐵、鎳、鈷、錳等雜質。將上述鹽酸浸出液A和硫酸浸出液B進行淨化處理，首先進行除鐵，除鐵過程控制PH在3.5、溫度70℃，通過加入碳酸鈉或其他碳酸鹽等鹼性物質與鐵生成鐵的化合物沉澱、經固液分離除去，得到的淨化液含氯化鎳、氯化鈣、氯化鎂、氯化錳。然後在鹼性條件下，通過調節不同的PH分別除去淨化液B中的鎳鈷錳。控制PH在7.5、溫度25℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鈣等物質與鎳鈷反應生成氫氧化鎳鈷沉澱、經固液分離除去，繼續加入氫氧化鈉或氫氧化鈣調節PH在8.5，同時加入H2O2或鼓入空氣氧化生成MnO(OH)2，經固液分離除去錳，得到澄清無色透明的氯化鈣溶液C和澄清無色透明的硫酸鎂溶液D。第四步：二水石膏的製備：將上述製備好的氯化鈣溶液C與硫酸鎂溶液D按鈣離子與硫酸根離子的化學反應計量式摩爾比1:1同時加入反應器中，同時滴加稀硫酸調節體系PH值為2，控制反應溫度30℃，反應滴加時間控制在2小時，加料完畢後，攪拌0.5小時；第五步：反應結束，過濾、洗滌，洗滌液固比1.5:1，得到二水石膏濾餅。濾餅取樣分析統計表見表5。將濾餅經烘乾脫水，製備半水石膏，檢測結果如表6。表5二水石膏成分統計表成分CaMgNiFe結晶水白度含量（%）22.970.00080.00030.000420.8694表6二水石膏成分實施例3第一步、鹽酸浸出：紅土鎳礦與鹽酸在45℃下進行常壓攪拌浸出，然後進行固液分離，得到鹽酸浸出液A；第二步、硫酸浸出：紅土鎳礦與硫酸在25℃下進行常壓攪拌浸出，然後進行固液分離，得到硫酸浸出液B；第三步：除雜：所述的除雜是指根據各金屬不同的沉澱pH值，通過調節pH的方式，除去料液中的鐵、鎳、鈷、錳等雜質。將上述鹽酸浸出液A和硫酸浸出液B進行淨化處理，首先進行除鐵，除鐵過程控制PH在2.8、溫度80℃，通過加入碳酸鈉或其他碳酸鹽等鹼性物質與鐵生成鐵的化合物沉澱、經固液分離除去，得到的淨化液含氯化鎳、氯化鈣、氯化鎂、氯化錳。然後在鹼性條件下，通過調節不同的PH分別除去淨化液B中的鎳鈷錳。控制PH在9.1、溫度35℃，加入氫氧化鈉或氫氧化鈣等物質與鎳鈷反應生成氫氧化鎳鈷沉澱、經固液分離除去，繼續加入氫氧化鈉或氫氧化鈣調節PH在8.2，同時加入H2O2或鼓入空氣氧化生成MnO(OH)2，經固液分離除去錳，得到澄清無色透明的氯化鈣溶液C和澄清無色透明的硫酸鎂溶液D。第四步：二水石膏的製備：將上述製備好的氯化鈣溶液C與硫酸鎂溶液D按鈣離子與硫酸根離子的化學反應計量式摩爾比1:1同時加入反應器中，同時滴加稀硫酸調節體系PH值為2，控制反應溫度40℃，反應滴加時間控制在2小時，加料完畢後，攪拌1小時；第五步：反應結束，過濾、洗滌，洗滌液固比1.5:1，得到二水石膏濾餅。濾餅取樣分析統計表見表7。將濾餅經烘乾脫水，製備半水石膏，檢測結果如表8。表7二水石膏成分統計表成分CaMgNiFe結晶水白度含量（%）22.970.00060.00040.000320.8696表8二水石膏成分從表3中數據分析，實施例1中產品中二水石膏主含量達到98.7%，白度高。符合天然石膏國家標準GB/T-5483-2008的特級石膏標準。從表4中數據分析，實施例1中產品經烘乾脫水得到的半水石膏，符合建築石膏GB/T-9776-2008的二級石膏標準。從表5中數據分析，實施例2中產品中二水石膏主含量達到98.8%，白度高。符合天然石膏國家標準GB/T-5483-2008的特級石膏標準。從表6中數據分析，實施例2中產品經烘乾脫水得到的半水石膏，符合建築石膏GB/T-9776-2008的二級石膏標準。表7中數據分析，實施例3中產品中二水石膏主含量達到98.9%，白度高。符合天然石膏國家標準GB/T-5483-2008的特級石膏標準。從表8中數據分析，實施例3中產品經烘乾脫水得到的半水石膏，符合建築石膏GB/T-9776-2008的二級石膏標準。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1 2 3