从11^#煤层酸水中分离矿物的方法

专利名称：从11^#煤层酸水中分离矿物的方法
技术领域：
本发明从11#煤层酸水中分离矿物的方法属工业废水处理技术，尤其涉及 煤矿废水处理分离矿物再利用的技术工艺。
技术背景11#煤层酸水是原煤开采排出的工业污水，富含铁、铝、铍等金属和含钪的 稀土资源，其酸性高于其它煤层污水，任意排放,.不仅破坏生态和污染环境的后果十分严重，而且又是资源的一种浪费。由于lf煤层酸水的PH低于2，属 强酸性污水，所含矿物质是以亚硫酸盐与硫酸盐的形态溶解在污水中，自然密 度高达1,27—130,各种溶解的矿物质与水分子已形成相互稳定的溶液，各金 属离子之间及与水分之间也保持着相互稳定的吸引力，传统的污水处理装置不 能适应其腐蚀性，传统的污水处理工艺也难以有序的分离出各种矿物质，长期 以来，lf煤层污水只能任其排放，加之气味熏天，对地面和空气同时造成污 染，lf煤层污水处理已引起环保领域的高度重视，从11#煤层污水中提取铍、 钪等金属资源的开拓已引起众多企业的重视，其污水处理技术和从中分离矿物 的技术都具有广阔的应用前景。 发明内容本发明的目的是提供一种强酸性煤层污水分离矿物质的技术工艺，能从 lf煤层酸水中有序的分离出硫酸亚铁、硫酸铝、硫化铅、硫化锡、硫化银后并 得到稀土料液，再从稀土料液中分离出三氧化二铍、三氧化二钪、镱钇富集 物、锆铌富集物。为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是从11#煤层酸水中
分离矿物，是根据各类矿物质的比重差异、分子量差异与络合程度的差异，以 废水加热浓缩和稀土料液酸化为主要措施，其技术分为砂滤、分离硫酸亚铁、 分离硫酸铝、分离重金属铅、锡、银等化合物、分离三价铁、分离铍化合物、 收集稀土富集物、收集锆、铌富集物、分离钪化合物和收集镱、钇富集物十个阶段，首先取11#煤层废水砂滤后得酸水；把酸水加热浓缩至比重为l.42时， 降温冷却，使硫酸亚铁结晶析出；将剩余酸水加热浓缩至比重1,54时，降温冷 却，使硫酸铝结晶析出；在剩余酸水中加入硫化氢液，充分搅拌后过滤，使酸 水中的铅、锡、银分别以硫化铅、硫化锡、硫化银沉淀于滤液中分离出来；剩 余酸水为稀土料液，用硫酸把稀土料液酸化后加入磷酸钠溶液中和，把含有的 三价铁分离出来；再继续加入磷酸钠溶液中和，滤过，滤饼为稀土富集物，在 滤液中加入乙二胺四乙酸二钠络合剂后，过强酸型阳离子树脂床，重度络合物 被滤出，含铍化合物被树脂吸附，再用磺基水杨酸液洗脱树脂中的铍离子，把 洗脱液用氨水中和沉淀，加水洗涤后过滤，把含铍滤饼烘干，焙烧后得三氧化 二铍；把稀土富集物用盐酸溶解，过强酸型阳离子树脂床，分离杂质后先用盐 酸后用净水洗脱树脂中的铁，再用硫酸液洗脱树脂，用氨水中和后沉淀，把 锆、铌富集物分离出来；再配制硫酸洗脱液，把树脂中钪离子洗脱于溶液中， 用氨水中和溶液后沉淀出钪的粗品，把钪的粗品用盐酸溶解后加草酸，沉淀过 滤后得草酸钪，烘干、焙烧后得三氧化二钪；最后用盐酸液把树脂中的含镱、 钇混合物洗脱，用净水洗涤后得混合液，再用氨水中和后取沉淀物，经净水洗 涤过滤后得镱、钇富集物。本发明的有益效果是生产工艺简单，工业化生产成本低，分离矿物质产 量高，在每立方米11#煤层废水中可提取硫酸亚铁170公斤，硫酸铝520公 斤，铍40克，钪10克等，产值可超过2560元，生产成本不足300元，投入 与产值比为1 : 8以上，经济效益十分显著。
具体实施方案一、 加工设施(水、电、气设施必备)1、 砂滤塔。2、 多组高效提取浓缩罐，每组罐配有加热器、蒸馏器、冷凝器、储液3、 多组沉淀池，每组沉淀池前配备有配料罐，沉淀池后配备有储液罐。4、 多组过滤洗涤罐。5、 两组强酸型阳离子树脂床。二、 原材料备用1、 硫化氢液(15%H2S)。2、 硫酸(H2S04),选购工业级原料备用。3、 磷酸钠(Na3P04)，选购工业级原料备用。4、 乙二胺四乙酸二钠(doH^zOgNa^HzO),选购工业级原料备用。5、 磺基水杨酸，选购或配制PH为3,5原料备用。6、 配制1.75摩尔盐酸洗脱液备用。7、 配制V/V-2免的硫酸液洗脱液备用。8、 配制l摩尔硫酸洗脱液备用。9、 配置4摩尔盐酸洗脱液备用。10、 盐酸(HC1),选购工业级、分析级两种原料备用。11、 草酸(C2H204.2H20)，选用分析级原料备用。12、 氨水(NH4H20)，分别选购工业级和分析级原料备用。13、 碳酸钠(Na2C03)，选用工业级原料备用。三、 加工1、砂滤。把l"煤层废水输入砂滤塔，过滤后去掉固体物得净酸水。
2、 分离硫酸亚铁(FeS04.7H20)。将净酸水输入高效提取浓缩罐中，加热 浓缩至比重为1.42时，降温沉淀，结晶析出得硫酸亚铁，蒸馏水加碳酸钠中和 得亚硫酸钠后排放，将剩余酸水存入储液罐。3、 分离硫酸铝(Ai2(S04)3.18H20)。将析出硫酸亚铁后的酸水输入高效提 取浓缩罐中，加热浓缩至比重为1.54时，降温沉淀，结晶析出得硫酸铝，蒸馏 水加碳酸钠中和得亚硫酸钠后排放，将剩余酸水存入储液罐。4、 分离硫化铅(PbS04)、硫化锡(SnS04)、硫化银(AgS04)。将剩余酸水 由储液罐输入配料罐中，加入硫化氢液，充发搅拌后输入沉淀池，静置一个小 时后，硫化铅、硫化锡、硫化银沉淀于池底，池内剩余酸水为稀土料液，存入 储液罐，得硫化铅、硫化锡、硫化银的混合物。5、 分离三价铁(Fe")。把稀土料液输入配料罐中，加入工业级硫酸至PH 为1.5，经充分搅拌稳定后再加入工业级磷酸钠搅拌至PH为23时，输入沉淀 池静置半小时后三价铁沉淀于池底，把池内剩余稀土料液存入储液罐，得三价 铁。6、 收集稀土富集物。把剩余稀土料液输入配料罐中，加入工业级磷酸钠 搅拌至？11为2.6时，输入沉淀池，静置半小时，得沉淀物投入过滤洗涤罐， 经洗涤过滤后得稀土富集物存放，滤液为含铍的原料液，存入储液罐。7、 分离三氧化二铍(Be203)。把含铍的原料液输入配料罐中，加入工业级 乙二胺四乙酸二钠络合剂，使原料液中所含金属离子都被络合，由于铍离子受 络合力度小，把络合后的溶液通过强酸型阳离子树脂床，铍离子被树脂吸附， 把剩余络合液输入沉淀池，加工业级氨水中和PH为7，沉淀半小时，沉淀物 收集，废水排放。用PH为3.5的磺基水杨酸液洗脱树脂中的铍离子，得含铍洗 脱液，把洗脱液输入配料罐中加工业级氨水至PH为14时，输入沉淀池，静置 半小时后放出废液中和后排放，将沉淀物投入过滤洗涤罐，经净水洗涤滤出，
加入加热蒸发器中，逐步增温烘干，再加温至950 —IOOO'C，保持1.5小时，得三氧化二铍。8、 收集锆、铌富集物。把含钪的稀土富集物投入配料罐中，加入分析级 盐酸溶液，调PH为3时，按每分钟0.1升通过1平方厘米截面的流量，通过 强酸型阳离子树脂床，分离杂质后先用1.75摩尔盐酸洗脱液洗脱后，再用树脂 床体积3倍净水洗涤，洗脱树脂中残留的铁，洗涤液用工业级氨水中和PH为 7后排放，再用2%的硫酸洗脱液洗脱树脂，输入过滤洗涤罐用净水洗涤后输 入配料罐，加入分析级氨水中和PH为7，再输入沉淀池，静置半小时，中和 液含硫酸铵，存放利用，沉淀物为锆、铌富集物收集利用。9、 分离三氧化二钪(Sc203)。再用l摩尔硫酸洗脱液洗脱树脂中钪离子， 并输入过滤洗涤罐中用净水洗涤，把洗脱与洗涤混合液用分析级氨水中和PH 为6.5后静置半小时，收集中和液再利用，得固状物为钪粗产品，先把钪粗产 品投入配料罐中用分析级盐酸溶解后，再用超纯净无离子水稀释PH为3，输 入加热器加热90'C以上时，加入钪粗产品重量的1.16倍草酸，输入沉淀池 后，沉淀半小时，经过滤罐过滤后得草酸钪，投入加热蒸馏器中，逐步增温烘 干，再加温至900—1000 °C,保持L5小时后得三氧化二钪，把滤液和蒸馏水 中和后排放。10、 收集镱、钇富集物。用4摩尔盐酸洗脱液洗脱树脂中的含镱、钇离子 的混合物，用净水洗涤后，把洗脱液与洗涤液输入配料罐，用分析级氨水调 PH为14,静置半小时后，把碱液用酸中和至PH为7时排放，取沉淀物经净 水洗涤后过滤，得滤饼为镱、钇富集物。
权利要求
1.一种从11#煤层酸水中分离矿物的方法，其特征是其技术分为砂滤、分离硫酸亚铁、分离硫酸铝、分离重金属铅、锡、银等化合物、分离三价铁、分离铍化合物、收集稀土富集物、收集锆、铌富集物、分离钪化合物和收集镱、钇富集物十个阶段，首先取11#煤层废水砂滤后得酸水；把酸水加热浓缩至比重为1.42时，降温冷却，使硫酸亚铁结晶析出；将剩余酸水加热浓缩至比重1.54时，降温冷却，使硫酸铝结晶析出；在剩余酸水中加入硫化氢液，充分搅拌后过滤，使酸水中的铅、锡、银分别以硫化铅、硫化锡、硫化银沉淀于滤液中分离出来；剩余酸水为稀土料液，用硫酸把稀土料液酸化后加入磷酸钠溶液中和，把含有的三价铁分离出来；再继续加入磷酸钠溶液中和，滤过，滤饼为稀土富集物，在滤液中加入乙二胺四乙酸二钠络合剂后，过强酸型阳离子树脂床，重度络合物被滤出，含铍化合物被树脂吸附，再用磺基水杨酸液洗脱树脂中的铍离子，把洗脱液用氨水中和沉淀，加水洗涤后过滤，把含铍滤饼烘干，焙烧后得三氧化二铍；把稀土富集物用盐酸溶解，过强酸型阳离子树脂床，分离杂质后先用盐酸后用净水洗脱树脂中的铁，再用硫酸液洗脱树脂，用氨水中和后沉淀，把锆、铌富集物分离出来；再配制硫酸洗脱液，把树脂中钪离子洗脱于溶液中，用氨水中和溶液后沉淀出钪的粗品，把钪的粗品用盐酸溶解后加草酸，沉淀过滤后得草酸钪，烘干、焙烧后得三氧化二钪；最后用盐酸液把树脂中的含镱、钇混合物洗脱，用净水洗涤后得混合液，再用氨水中和后取沉淀物，经净水洗涤过滤后得镱、钇富集物。
全文摘要
一种从11^#煤层酸水中分离矿物的方法，分为砂滤、分离硫酸亚铁、分离硫酸铝、分离重金属铅锡银等化合物、分离三价铁、收集稀土富集物、分离铍化合物、收集锆铌富集物、分离钪化合物和收集镱钇富集物十个阶段，根据各类矿物质的比重差异、分子量差异与络合程度的差异，用加热浓缩和酸化等技术工艺，从11^#煤层酸水中提取出硫酸亚铁、硫酸铝和铍、钪、铅、锡、银等多种金属化合物，生产工艺简单，工业化生产成本低，分离矿物产量高、社会效益和经济效益都十分显著。
文档编号C22B7/00GK101161834SQ20061010469
公开日2008年4月16日 申请日期2006年10月9日 优先权日2006年10月9日
发明者冯云善, 薛建业 申请人:冯云善;薛建业