酸解红土镍矿含镁废水处理及渣的利用方法：低成本高效率，环保又实用

酸解红土镍矿含镁废水处理及渣的利用方法：低成本高效率，环保又实用

申请日期为2013.01.15

公示（公告）日期为2013.05.22

IPC编号C02F9/04;C02F1/00;C02F1/66;/10;C02F1/52;C04B7/153;C02F1/74;货号：C02F1/28

总结

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本发明公开了一种酸解红土镍矿含镁废水及炉渣的处理方法，属于湿法冶金和环境保护技术领域;主要工艺是将酸解镍矿废水曝气，然后加入以高钙粉煤灰、金属镁冶炼渣、钢渣、电石渣和石灰为主要成分的废水处理剂，经搅拌、时效、过滤后得到处理水和炉渣两种成分，水在生产过程中回用， 矿渣经干燥或低温煅烧研磨后成为菱镁水泥的原料。本发明原料成本低，水处理效果好，实现了酸解红土镍矿含镁废水的资源化利用。

索赔

1.一种酸解红土镍矿废水的处理及炉渣利用的方法，其特征在于：酸解红土镍矿废水首先通过空气曝气进行氧化，然后加入废水处理剂，经过搅拌老化，过滤分离，处理后的水在生产过程中回用， 处理过的炉渣经煅烧，低温研磨，成为建材的原料。

2.根据权利要求1所述的酸解红土镍矿及矿渣废水处理方法，其特征在于，其特征在于，所述步骤如下：

（1）酸解红土镍矿废水预处理：在酸解红土镍矿废水中引入压缩空气进行曝气处理，使镍废水颜色由无色变为棕色，制备曝气液;

（2）酸解红土镍矿废水处理剂的制备：首先将原料高钙粉煤灰、金属镁冶炼渣、钢渣干燥研磨成0.045mm筛渣残渣小于20%的细粉，将原料电石渣过滤成含水率小于50%的半固体， 再将两种以上原料在高钙粉煤灰、金属镁冶炼渣、钢渣和电石渣中混合制得酸解镍矿废水处理剂，其中高钙粉煤灰、金属镁冶炼渣或钢渣和电石渣的干基质量比为1： 0.2~2、高钙粉煤灰：金属镁冶炼渣：钢渣：电石渣干基质量比为1：0.1~1：0.1~1：0.5~1.5;

（3）酸解红土镍矿废水处理剂浆料的制备：将步骤（2）制备的50~70重量份酸解红土镍矿废水处理剂与30~50重量份酸解红土镍矿废水浆料、曝气液或处理水混合，湿磨成浆液，老化1~4h后制备;

（4）酸解镍矿废水处理：将100重量份的曝气液与1~25重量份的酸解镍矿废水处理剂浆液混合，搅拌5~60min，老化1~12h，混合液经压滤分离，得到处理水和处理后的炉渣两份，其中处理后的水在生产过程中与矿石湿磨一起回用， 将处理后的矿渣磨入镁水泥原料、道路基层的固化料或干燥或低温煅烧后的建筑物墙体灰泥中。

3.根据权利要求1或2所述的酸解红土镍矿处理及炉渣废水的利用方法，其特征在于：酸解红土镍矿废水与硫酸或盐酸溶液与红土镍矿在60~180°C反应后进行液固分离，液固分离后得到的液态在液相中沉淀出氧化镍， 废水中含镁离子5~30g/L，同时含Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+、H+、Na+以及其他重金属离子的水混合物。

4.根据权利要求2所述的酸解红土镍矿处理废水及渣的利用方法，其特征在于：电石渣可用生石灰代替，生石灰是将石灰石煅烧、粉碎、研磨成小于20%的0.045mm筛渣细粉。

5.根据权利要求2所述的酸解红土镍矿处理及渣的利用方法，其特征在于：高钙粉煤灰是以褐煤为燃料发电的工业废渣，其特征在于CaO+MgO含量大于40%，SO3含量小于8%，SiO2+Al2O3含量为20~40%。

6.根据权利要求2所述的酸解红土镍矿处理废水及炉渣的利用方法，其特征在于：镁金属冶炼渣是焙烧镁砂和硅铁粉、萤石粉在真空还原炉中高温还原为粗镁后的残渣，其中CaO+MgO含量大于40%， Si02+Al2O3含量为20~40%。

7.根据权利要求2所述的酸解红土镍矿处理废水及渣的利用方法，其特征在于：钢渣是炼钢过程中产生的废渣，包括碳钢渣和合金钢渣，其中CaO+MgO含量大于60%，SiO2+Al2O3含量为20~30%。

8.根据权利要求2所述的酸解红土镍矿处理废水及渣的利用方法，其特征在于：电石渣是利用电石制得乙炔气后的残渣，其CaO含量按干基质量计算大于60%。

9.根据权利要求4所述的酸解红土镍矿处理废水及矿渣的利用方法，其特征在于：生石灰是与石灰石煅烧后含CaO的固体，CaO+MgO的含量大于70%。

10.根据权利要求2所述的酸化红土镍矿处理及渣的利用方法，其特征在于：酸解红土镍矿废水处理渣在160~900°C下煅烧20~，自然冷却后，研磨成0.08mm筛渣小于10%的粉状物料，原料为镁水泥， 制备建筑墙体的路基固化材料或灰泥腻子。

说明书

酸解红土镍矿废水处理及炉渣利用方法

技术领域

本发明涉及一种酸解红土镍矿废水处理及渣利用方法，属于湿法冶金及环保技术领域。

背景技术

镍是一种重要的有色金属，用途广泛，在自然界中主要以硫化镍矿和氧化镍矿的形式存在，其中30%的镍资源为硫化矿，70%为红土镍矿。随着镍需求的增加和硫化镍矿的逐渐枯竭，红土镍矿的开发正呈现出蓬勃发展的态势。实践证明，湿法镍提法是利用红土镍矿的有效方法，其主要工艺如下：红土镍矿经湿磨制浆，在搅拌状态下加入硫酸，使镍矿中的镍氧化物转化为硫酸镍，变成水溶液， 然后将硫化镍或氧化镁与硫化钠或氧化镁析出，得到硫化镍或氢氧化镍沉淀，再经酸解提纯后，经电解工艺制得金属镍。

因为红土镍矿中还含有MgO、FeO、Fe2O3、CaO、Al2O3等能与酸反应的物质，在红土镍矿硫酸分解过程中，会同时生成MgSO4、FeSO4、Fe2（SO4）3、CaSO4、Al2（SO4）3等物质，这些物质以可溶状态存在于酸解镍矿废水中。由于废水中MgSO4浓度高，杂质多，砷、铬、钴、镍等重金属离子浓度高，这些废水在生产过程中既不能排放也不能回收利用，这已成为湿法镍提取过程的限制因素。

为了解决废水的出路问题，目前采用的主要方法有以下几种：一种是在废水中直接加入石灰或电石渣，与酸解废渣混合后直接填充矿渣库进行储存，这种方法的主要问题是液固比大， 固体难以沉淀，废水难以回收，炉渣存量是巨大的安全隐患和环境污染。二是利用碳酸钠和烧碱析出碳酸镁或氢氧化镁（进一步循环利用），但同时将大量的钠离子带入废水中，使生产过程恶化;第三，废水经过浓缩结晶生成硫酸镁，但由于能耗高、杂质多、硫酸镁值低等原因，没有实际价值。

针对酸解红土镍矿废水处理再利用困难的问题，发展废水中有价值资源综合利用技术对红土镍矿资源的工业化发展具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸解红土镍矿废水的处理及炉渣的利用方法，该方法专门针对酸化红土镍矿废水的综合利用方法，以解决酸化红土镍矿废水的环境污染和资源综合利用问题。

本发明的技术方案是：首先对酸解红土镍矿废水进行空气曝气处理，然后加入废水处理剂，经过搅拌老化、过滤和分离，处理后的水在矿石混合或硫酸混合的生产过程中重复使用，处理后的渣经干燥或低温煅烧和研磨后成为建材原料

本发明的具体工艺步骤如下：

（1）酸解红土镍矿废水预处理：在酸解红土镍矿废水中引入压缩空气进行曝气处理，使镍废水颜色由无色变为棕色，制备曝气液;

（2）酸解红土镍矿废水处理剂的制备：首先将原料高钙粉煤灰、金属镁冶炼渣、钢渣干燥研磨成筛渣小于20%的0.045mm细粉，将原料电石渣压滤成含水率小于50%的半固体， 再将两种以上原料混合在高钙粉煤灰、金属镁冶炼渣、钢渣和电石渣中，制得酸解镍矿废水处理剂，其中高钙粉煤灰、金属镁冶炼渣或钢渣与电石渣的干基质量比为1：0.2~2， 高钙粉煤灰：金属镁冶炼渣：钢渣：电石渣干基质量比为1：0.1~1：0.1~1：0.5~1.5;

（3）酸解红土镍矿废水处理剂浆料的制备：将步骤（2）制备的50~70重量份酸解红土镍矿废水处理剂与30~50重量份酸解红土镍矿废水浆料、曝气液或处理水混合，湿磨成浆液，老化1~4h后制备;

（4）酸解镍矿废水处理：将100重量份的曝气液与1~25重量份的酸解镍矿废水处理剂浆液混合，搅拌5~60min，老化1~12h，混合液通过过滤压力分离，得到处理过的水和处理过的炉渣两份， 其中，处理过的水在生产过程中再利用，制备硫酸溶液用于矿石湿磨或代替淡水，处理后的矿渣经干燥或低温煅烧后，磨入镁水泥原料、道路基层的固化料或建筑墙体的灰泥腻子中。

本发明所述的酸解红土镍矿废水是在60~180°C的条件下与红土镍矿与硫酸或盐酸溶液反应后的液固分离，液相是用硫化钠或氧化镁析出镍，液固分离后得到的液体，废水的特征在于含有镁离子5~30g/L， 同时含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+、H+、Na+等重金属离子。

本发明中的电石渣可以用生石灰代替，而生石灰是石灰石经煅烧磨碎成0.045mm筛子的细粉，残渣小于20%。

本发明中的高钙粉煤灰是以褐煤为燃料发电的工业废渣，其中CaO+MgO含量大于40%（质量百分比），SO3含量小于8%，SiO2+Al2O3含量为20~40%（质量百分比）。

本发明的金属镁冶炼渣是将焙烧镁砂和亚铁酰硅粉、萤石粉在真空还原炉中高温还原为粗镁的残渣，其中CaO+MgO含量大于40%，Si02+Al2O3含量为20~40%（质量百分比）。

本发明中的钢渣是炼钢过程中产生的废渣，包括碳钢渣和合金钢渣，其中CaO+MgO的含量大于60%（质量百分比），SiO2+Al2O3的含量为20~30%（质量百分比）。

本发明中的电石渣是利用电石制得乙炔气后的残渣，其CaO含量按干基质量计算大于60%（质量百分比）。

本发明中的生石灰是用石灰石煅烧后与CaO的固体，其中CaO+MgO的含量大于70%（质量百分比）。

本发明所述的酸解红土镍矿废水处理渣在160~900°C下煅烧20~，自然冷却后，研磨成0.08mm筛渣小于10%的粉状材料，制备镁水泥原料、路基固化料或建筑墙体灰泥。

本发明的酸解镍矿废水处理剂中的高钙粉煤灰、镁金属冶炼渣和钢渣需要经过预干燥并研磨成细度（0.045mm筛渣）小于20%的细粉;电石渣需要被压滤成半固态，含水率小于50%。

在本发明中，每种材料及其混合比例，或粒径的选择，是根据实际需要在给定的范围内确定的。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明的方法是一种高效处理酸解红土镍矿废水的方法，其废水处理剂的原料主要是工业废渣，因此成本低;废水处理工艺简单，不涉及高温、高压和昂贵的材料，易于实施工程;在废水处理过程中：通过曝气和氧化，废水中的Fe2+转化为Fe3+，易于去除;废水处理剂都是含铝硅的碱性矿物质，它们提供的碱度可以中和废水中的游离酸;同时，在硫酸镁废水中，水处理剂经水合放出氢氧化钙，硫酸镁转化为氢氧化镁和硫酸钙，达到同时去除液相中镁离子和硫酸根离子的目的;水处理剂在释放氢氧化钙的同时，也生成活性氧化硅和氧化铝，在碱性条件下能产生良好的吸附、絮凝和清扫效果，使处理液中的重金属离子可以同步处理。由于处理剂中各种物质的协同作用，渣水分离效果好，使用通用压滤机设备可以很容易地实现渣水分离;水处理渣实际上是硫酸钙、氢氧化镁、水合硅酸钙和铝酸钙水合物的混合物，经低温干燥或煅烧，得到无水硫酸钙、氧化镁、硅酸氢钙和铝酸钙的混合物，具有波特兰水泥、菱镁水泥和石膏的共同特性，是一种新型的胶凝材料， 在建筑行业中有着广泛的用途。

本发明实现了酸解红土镍矿废水的高效处理和资源化利用。