專利名稱：一種酸解紅土鎳礦廢水的利用方法
技術領域：
本發明涉及一種酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，屬濕法冶金和環保技術領域。
背景技術：
鎳是一種用途廣泛的重要有色金屬，在自然界中主要以硫化鎳礦和氧化鎳礦賦存，鎳資源的30 %為硫化礦、70 %為紅土鎳礦。隨著鎳的需求增加和硫化鎳礦的逐漸枯竭，紅土鎳礦的開發呈旺盛發展趨勢。實踐證明，濕法提鎳是利用紅土鎳礦的有效方法，其主要工藝過程為:紅土鎳礦經 過濕磨制漿，在攪拌狀態下加入硫酸，使鎳礦中的氧化鎳轉化成硫酸鎳進入水溶液，然后用硫化鈉或氧化鎂沉鎳，得到硫化鎳或氫氧化鎳沉淀，再經酸解、凈化后采用電解工藝獲得鎳金屬。由于紅土鎳礦還含有MgO、FeO、Fe203、CaO, Al2O3等能與酸反應的物質，在紅土鎳礦的硫酸分解過程中，將同時生成MgS04、FeSO4, Fe2 (SO4) 3、CaSO4, Al2 (SO4) 3等物質，以可溶態存在于酸解鎳礦廢水中。由于廢水中MgSO4濃度高，雜質多，同時還含有較高濃度的砷、鉻、鈷、鎳等重金屬離子，使得這種廢水既不能外排，也不能在生產流程中循環利用，成為了濕法提鎳工藝的制約性因素。為了解決廢水的出路問題，目前所采用的主要方法有以下幾種:一是在廢水中直接添加石灰或者電石渣，并與酸解廢渣混合后直接充填到渣庫貯存，這種方法最主要的問題是液固比大，固體難以沉降，廢水難以回收，渣庫存在巨大的安全隱患和環境污染。二是采用碳酸鈉、燒堿沉鎂生成碳酸鎂或氫氧化鎂(進一步回收利用)，但同時把大量鈉離子帶入廢水中，更惡化了生產流程；三是廢水經過濃縮、結晶，生產硫酸鎂，但因能耗高，雜質多，硫酸鎂價值低而無實際價值。鑒于目前酸解紅土鎳礦廢水難以處理和回用的實際，開發廢水中有價資源的綜合利用技術對于紅土鎳礦資源的產業化開發具有重要的現實意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種專門針對酸解紅土鎳礦廢水綜合利用方法，以解決酸解鎳礦廢水污染環境和資源的綜合利用問題。本發明的技術方案是:先對酸解鎳礦廢水進行曝氣處理，然后加入活性氫氧化鎂、氧化鎂或碳酸鎂，經攪拌、陳化、過濾洗滌后得到凈化水溶液和凈化渣兩個組分；水溶液采用離心噴霧干燥得到無水硫酸鎂，無水硫酸鎂經煅燒分解得到氧化鎂和含SO2的煙氣，采用“兩轉兩吸”工藝制硫酸返回酸解工藝；凈化渣低溫干燥或煅燒后作為顏料或者鐵合金原料。本發明方法的具體工藝步驟如下:
(I)在酸解紅土鎳礦廢水中通入壓縮空氣或高溫窯爐尾氣或空氣與窯爐尾氣混合物進行曝氣處理，使鎳廢水中的Fe2+轉化為Fe3+，制得曝氣液，空氣、窯爐尾氣或空氣窯爐尾氣混合物的通入量及通入時間按照溶液中Fe2+轉化為Fe3+的轉化率確定，較好的控制參數為Fe2+轉化率應達到98%以上；
(2)根據曝氣液的pH加入中和劑活性碳酸鎂、氫氧化鎂或氧化鎂粉末，其加入量為中和游離酸理論量的I 1.1倍，在中和過程中通入空氣或者窯爐尾氣攪拌，通入量及攪拌時間以使溶液的PH提高到9以上為準；
(3)中和后的混和液進行壓濾或帶式過濾分離得到中和清液和中和渣；
(4)在中和清液中補加純凈固體硫酸鎂，使溶液中硫酸鎂質量百分比濃度達到10%以上，直接進行噴霧干燥，干燥熱源為天然氣或人工煤氣與空氣的混合燃燒產物，其中溶液與熱源的比例以及熱源中燃料與空氣的比例采取如下參數進行調整:干燥產物硫酸鎂中的總含水率小于5% (包括結晶水)，而排空尾氣中SO2濃度< 400mg/m3，如果尾氣中SO2濃度〉400mg/m3’則需要降低燃料量，提高空氣量；如果干燥后硫酸鎂中總含水率> 5%，則降低溶液的進料量，噴霧干燥的熱源溫度為800 950°C，噴霧干燥機底部溫度為350 500°C，上部出口溫度為100 200°C ;干燥后固相為無水硫酸鎂，氣相為夾帶硫酸鎂粉塵的水蒸汽與尾氣，經過除塵、冷凝后排空，其中冷凝水水返回紅土鎳礦的酸解、濕磨或洗滌系統；除塵物返回中和清液中循環；
(5)在回轉窯或循環流化床中煅燒干燥后的無水硫酸鎂，煅燒段的溫度為750 1100°C，停留時間在0.5 2h，其中煅燒熱源為天然氣或人工煤氣與空氣混合燃燒后的混合氣，煅燒溫度和·停留時間的選擇根據煅燒固相產物中SO3含量小于2.0%來決定，當503含量超標時可在范圍內提高煅燒溫度或者延長停留時間；
(6)無水硫酸鎂煅燒分解的固相產物用清水洗滌2-3次，使氧化鎂中鈉離子含量小于0.5g/kg，液固混合物經過濾分離后固體進行干燥，干燥溫度為200 400°C，使含水率小于2%，再經粉磨成為0.045mm篩篩余小于10%的氧化鎂粉體；
(7)煅燒分解的氣相產物經過除塵后用“兩轉兩吸”工藝生產硫酸，返回紅土鎳礦的酸解流程；中和渣經洗滌后在400 900°C下進行煅燒0.5 2.0h，得到鐵氧體為主并同時含有微量鎳、鉻、鉛、砷、銅、招混雜的氧化物粉末，經粉磨成0.045mm篩篩余小于10%的粉末，可作為顏料或者鐵合金冶煉的原料或者用酸溶后采用多級萃取工藝分步回收其中的鎮、銅、鉆、鐵、欽、絡、招。本發明中所述酸解紅土鎳礦廢水是鎂離子濃度為5 40g/L，并同時含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+、H+、Na+以及其它重金屬離子的水性混合物。本發明中所述用于酸解紅土鎳礦廢水氧化曝氣的曝氣源為壓縮空氣或者空氣與高溫窯爐尾氣的混合物，其中要求混合氣體中02濃度大于10%，CO含量小于1%，溫度為20 80。。。本發明中所述用于酸解鎳礦廢水的中和劑為碳酸鎂、氫氧化鎂、氧化鎂粉末中的任一種，要求純度大于98%，酸不溶物小于1%。本發明中所述用于調整中和清液中硫酸鎂溶液濃度的物質為固體硫酸鎂，要求純度大于95%，水不溶物小于1%，最好為無水硫酸鎂或者結晶水分子小于10的硫酸鎂固體。本發明中用于無水硫酸鎂煅燒的熱源為天然氣或人造煤氣與空氣混合燃燒后的混合氣。本發明中所述煅燒分解氣相產物經除塵后采用的“S02兩轉兩吸制酸工藝”為氣相產物經過二級旋風除塵后，再進行布袋除塵，除塵氣體與空氣混合，使混合氣溫度降低到5000C以下，其中SO2濃度大于2%，混合氣體在轉化塔中釩催化劑作用下使SO2轉化為SO3,混合氣用90 95%質量濃度的硫酸進行吸收得到濃硫酸；尾氣再經過一次SO2轉化和SO3吸收流程，剩余尾氣用質量百分比濃度低于10%稀堿液、10%氨水、10%石灰乳或10%氫氧化鎂溶液凈化后排放。本發明中，各物料及其混合比例的選擇，根據實際需要在給定范圍內確定。本發明與現有技術相比具有如下優點:
本發明是一種高效利用酸解鎳礦廢水的方法，廢水中的水、硫酸根、鎂以及其它金屬鹽均得到了資源化利用。在廢水處理過程中:通過曝氣氧化，使廢水中的Fe2+轉化為Fe3+，很容易脫出；在廢水中加入活性氧化鎂、氫氧化鎂或碳酸鎂可以中和廢水中的游離酸，進一步提高廢水中的硫酸鎂濃度，同時使溶液的PH提高，使溶液中的Fe3+、A13+及其它重金屬離子轉化成氫氧化物沉淀，實現了硫酸鎂溶液的凈化；因酸解紅土鎳礦廢水中硫酸鎂的濃度不穩定，當濃度低于10%時直接噴霧干燥的能耗過高，因此補加一定硫酸鎂，既可滿足工藝上噴霧干燥的要求，同時又增加了硫酸鎂的產量，也就提高了硫酸的產量，可彌補由酸解過程渣帶走的硫酸損失。采用噴霧干燥技術生產無水硫酸鎂，無需濃縮、結晶和強化干燥歷程，可大幅度節省投資，降低能耗；脫出硫酸鎂中的水是制酸的必要環節，否則有可能因大量水存在于分解氣相中與SO3B成酸霧，造成吸收困難和環境污染。在天然氣、C0、H2存在的弱氧化氣氛條件下，無水硫酸鎂的分解溫度可從1400°C降低到1100°C以下，可顯著節省能源；由于弱氧化氣氛不需過剩空氣，因此尾氣中的SO2濃度較高，即使與空氣混合后也能保證制酸的最低濃度要求，可采用成熟的“兩轉兩吸制酸工藝”回收尾氣中的SO2，實現了硫酸在系統中的循環利用。硫酸鎂分解的最終固相產物為氧化鎂，經過洗滌除鈉后為純度高的氧化鎂，可作為金屬鎂、耐火材料以及其它鎂制品行業的原料，實現了廢水中鎂的資源化利用。酸解紅土鎳礦廢水經過曝氣氧化和中和后的沉淀產物主要是以鐵為主，并同時含有Al3+及其它重金屬離子的氫氧化物，經過低溫煅燒后成為氧化物，可作為顏料或者鐵合金原料用，實現了有價金屬的富集和利用。本發明實現了酸解鎳礦廢水的高效資源化利用。


圖1是本發明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例，對本發明作進一步的闡述，但本發明的技術內容不限于所述范圍。實施例1:酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，具體操作如下:
(I)酸解紅土鎳礦廢水曝氣氧化
在酸解紅土鎳礦廢水中持續通入常溫壓縮空氣進行曝氣處理，待廢水的顏色從無色透明轉化為混濁的棕色，說明Fe2+已轉化為Fe3+，制得曝氣液，通氣時間和通氣量根據溶液中Fe2+的濃度決定，待Fe2+的轉化率達到98%以上時，曝氣結束，本實施例條件中當酸解紅土鎳礦廢水中Fe2+濃度達到480mg/L時，采用常溫壓縮空氣曝氣，當曝氣時間為2h時，Fe2+轉化率達到98.6% ；(2)曝氣液的中和
根據曝氣液的PH在壓縮空氣輔助攪拌下，加入活性碳酸鎂，使溶液的pH從2提高到9以上，此時溶液中的游離酸全部轉化為硫酸鎂，此過程中活性碳酸鎂的加入量為中和游離酸理論量的1.0 1.1倍，鼓氣及攪拌時間為:當pH大于9時再持續攪拌或陳化0.5h，幾乎無游離酸，該混合液稱為中和混和液；
本實施例具體條件為:當曝氣液的PH為2時，在廢水中加入0.5g/L碳酸鎂，溶液的pH可達到9 ；
(3)中和混合液的分離
中和混和液采用壓濾過濾機進行液固分離，分離得到母液為中和清液，分離濾渣為中和渣，中和渣再用水清洗3次，每次的洗滌水分開存放，下一次過濾時循環利用，待清洗液中的鎂離子濃度達到中和清液的濃度時，合并去干燥段的中和清液中；
(4)中和清液的脫水干燥
在中和清液中補加純度為96%的無水硫酸鎂(水不溶物小于1%),使溶液中硫酸鎂質量百分比濃度達到20%，直接用泵壓入噴霧干燥機的噴嘴中，噴出液滴尺寸小于100 μ m，噴嘴的轉速大于5000r/min。噴霧干燥機的熱源為天然氣，直接進入噴霧干燥機的下部，該混合氣體的溫度為800°C，干燥機下部溫度為400°C，上部溫度為150°C，干燥機下部出無水硫酸鎂，揮發段出去的尾氣先經過2級離心除塵，再用一級布袋除塵后經過水冷器冷卻后尾氣排空；各除塵器收集的粉塵返回到中和清液池中；冷凝水返回紅土鎳礦的酸解、濕磨或洗滌系統等生產流程循環利用；
本過程中熱源與硫酸鎂溶液的物料比按照所得硫酸鎂中的含水率確定，監測指標為硫酸鎂中的總含水率小于5% (包括結晶水)，而排空尾氣中SO2濃度< 400mg/m3 ;如果SO2濃度> 400mg/m3，則 需要降低燃料量，提高空氣量；如果硫酸鎂中總含水率> 5%，則要降低溶液的進料量，本實施例所獲得的最終尾氣中無SO2，干燥產物含水率為1% ；
(5)無水硫酸鎂的煅燒分解
把無水硫酸鎂送入回轉窯中煅燒，熱源為天然氣，氣體與無水硫酸鎂直接接觸，煅燒段的溫度為1100°C，停留時間在0.5h ;煅燒溫度和停留時間的選擇根據煅燒產物中SO3含量小于2.0%來決定，當SO3含量超標時可提高煅燒溫度或者延長停留時間，本實施例煅燒氣相產物為S02、SO3> CO2, CO、N2,固相產物中氧化鎂純度96%，SO3含量1.0% ；
(6)硫酸鎂分解尾氣制酸
硫酸鎂煅燒分解尾氣經過二級旋風除塵后，再進行布袋除塵；除塵氣體與空氣混合，使混合氣溫度降低到400°C，但SO2濃度為4%，混合氣體在在轉化塔中釩催化劑作用下使SO2轉化為SO3，混合氣用93%質量濃度的硫酸進行吸收得到濃硫酸；尾氣再經過一次SO2轉化和SO3吸收流程，剩余尾氣用質量百分比濃度為8%的稀碳酸鈉溶液凈化后尾氣中的SO2濃度為 175mg/m3。(7)氧化鎂的洗滌和處理
把無水硫酸鎂煅燒分解的固相產物氧化鎂用清水洗滌，在固液比為3的條件下洗滌2次,使氧化鎂中鈉離子含量為0.3g/kg,液固混合物經過濾分離后進行干燥,干燥溫度為4000C，使含水率為1%，再經粉磨得到0.045mm篩篩余為9%的氧化鎂粉體。(8)中和洛處理中和渣經洗滌后在400°C下進行煅燒2.0h,得到鐵氧體為主并同時含有微量鎳、鉻、鉛、砷、銅、招混雜的氧化物粉末，經過粉磨成為0.045mm篩篩余為8%的粉體,可作為顏料或者鐵合金冶煉的原料(見圖1)。
實施例2:酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，具體操作如下:
(I)酸解紅土鎳礦廢水曝氣氧化
在酸解紅土鎳礦廢水中持續通入空氣與高溫窯爐尾氣的混合氣體進行曝氣處理，待廢水的顏色從無色透明轉化為混濁的棕色，說明Fe2+已轉化為Fe3+，制得曝氣液，此過程中混合氣體中空氣與高溫窯爐尾氣的比例按照下列參數進行控制:混合氣中O2濃度> 10%，CO含量< 1%，溫度為20 80°C，通氣時間和通氣量根據溶液中Fe2+的濃度決定，待Fe2+的轉化率達到98%以上時，曝氣結束，本實施例中以空氣與火法鎳冶金爐尾氣按照體積比1:0.5混合的混合氣體進行曝氣，此時混合氣的溫度為60°C，當曝氣時間為1.5h時，Fe2+轉化率達到 99%ο(2)曝氣液的中和
根據曝氣液的PH在空氣與窯爐尾氣組成的混合氣輔助攪拌下，加入氫氧化鎂，使溶液的pH提高到9以上，此時溶液中的游離酸全部轉化為硫酸鎂，此過程中活性碳酸鎂的加入量為中和游離酸理論量的1.0 1.1倍，鼓氣及攪拌時間為:當pH大于9時再持續攪拌或陳化0.5h，幾乎無游離酸，該混合液稱為中和混和液；
本實施例具體條件為:當廢水中pH為3.2時，在廢水中加入0.33g/L氫氧化鎂時，溶液的pH可達到9。(3)中和混合液的分 離
中和混和液采用帶式過濾機進行液固分離，分離得到母液為中和清液，分離濾渣為中和渣，中和渣再用水清洗2次，每次的洗滌水分開存放，下一次過濾時循環利用，待清洗液中的鎂離子濃度達到中和清液的濃度時，合并去干燥段的中和清液中；
(4)中和清液的脫水干燥
在中和清液中補加純度為97%的無水硫酸鎂(水不溶物小于1%),使溶液中硫酸鎂質量百分比濃度達到31%，直接用泵壓入噴霧干燥機的噴嘴中，噴出液滴尺寸小于100 μ m，噴嘴的轉速大于5000r/min。噴霧干燥機的熱源為人工煤氣與空氣的混合燃燒產物，直接進入噴霧干燥機的下部，該混合氣體的溫度為950°C，干燥機下部溫度為350°C，上部溫度為100°C，干燥機下部出無水硫酸鎂，揮發段出去的尾氣先經過2級離心除塵，再用一級布袋除塵后經過水冷器冷卻后尾氣排空；各除塵器收集的粉塵返回到中和清液池中；冷凝水返回紅土鎳礦的酸解、濕磨或洗滌系統等生產流程循環利用；
本過程中熱源與硫酸鎂溶液的物料比按照所得硫酸鎂中的含水率確定，監測指標為硫酸鎂中的總含水率小于5% (包括結晶水)，而排空尾氣中SO2濃度< 400mg/m3 ;如果SO2濃度> 400mg/m3，則需要降低燃料量，提高空氣量；如果硫酸鎂中總含水率> 5%，則要降低溶液的進料量，本實施例所獲得的最終尾氣中SO2為100mg/m3，干燥產物含水率為3%。(5)無水硫酸鎂的煅燒分解
把無水硫酸鎂送入循環流化床中煅燒，熱源為人工煤氣與空氣的混合燃燒氣體，氣體與無水硫酸鎂直接接觸，煅燒段的溫度為750°C，停留時間在2h ;煅燒溫度和停留時間的選擇根據煅燒產物中SO3含量小于2.0%來決定，當SO3含量超標時可提高煅燒溫度或者延長停留時間，本實施例煅燒氣相產物為S02、S03、C02、C0、N2，固相產物中氧化鎂純度95%，SO3含量1.6%ο(6)硫酸鎂分解尾氣制酸
硫酸鎂煅燒分解尾氣經過二級旋風除塵后，再進行布袋除塵；除塵氣體與空氣混合，使混合氣溫度降低到400°C，但SO2濃度為3%，混合氣體在在轉化塔中釩催化劑作用下使SO2轉化為SO3,混合氣用90%質量濃度的硫酸進行吸收得到濃硫酸；尾氣再經過一次SO2轉化和SO3吸收流程,剩余尾氣用質量百分比濃度為9%的氨水凈化后尾氣中的SO2濃度為181mg/m3。( 7)氧化鎂的洗滌和處理
把無水硫酸鎂煅燒分解的固相產物氧化鎂用清水洗滌，在固液比為4的條件下洗滌3次，使氧化鎂中鈉離子含量為0.2g/kg,液固混合物經過濾分離后進行干燥,干燥溫度為2000C，使含水率為1%，再經粉磨得到0.045mm篩篩余為9.5%的氧化鎂粉體。(8)中和洛處理
中和渣經洗滌后在600°C下進行煅燒1.5h，得到鐵氧體為主并同時含有微量鎳、鉻、鉛、砷、銅、招混雜的氧化物粉末，經過粉磨成為0.045mm篩篩余為9%的粉體,可作為顏料或者鐵合金冶煉的原料。
實施例3:酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，具體操作如下:` (I)酸解紅土鎳礦廢水曝氣氧化
在酸解紅土鎳礦廢水中持續通入空氣與高溫窯爐尾氣的混合氣體進行曝氣處理，待廢水的顏色從無色透明轉化為混濁的棕色，說明Fe2+已轉化為Fe3+，制得曝氣液，此過程中混合氣體中空氣與高溫窯爐尾氣的比例按照下列參數進行控制:混合氣中O2濃度> 10%，CO含量< 1%，溫度為20 80°C，通氣時間和通氣量根據溶液中Fe2+的濃度決定，待Fe2+的轉化率達到98%以上時，曝氣結束，本實施例中以空氣與火法鎳冶金爐尾氣按照體積比1:3混合的混合氣體進行曝氣，此時混合氣的溫度為80°C，當曝氣時間為1.0h時，Fe2+轉化率達到99%。(2)曝氣液的中和
根據曝氣液的PH在空氣與窯爐尾氣組成的混合氣輔助攪拌下，加入氧化鎂粉末，使溶液的PH提高到9以上，此時溶液中的游離酸全部轉化為硫酸鎂，此過程中活性碳酸鎂的加入量為中和游離酸理論量的1.0 1.1倍，鼓氣及攪拌時間為:當pH大于9時再持續攪拌或陳化0.5h，幾乎無游離酸，該混合液稱為中和混和液；
本實施例具體條件為:當曝氣液pH為3.8時，在廢水中加入0.22g/L氧化鎂粉末時，溶液的pH可達到9。(3)中和混合液的分離
中和混和液采用帶式過濾機進行液固分離，分離得到母液為中和清液，分離濾渣為中和渣，中和渣再用水清洗2次，每次的洗滌水分開存放，下一次過濾時循環利用，待清洗液中的鎂離子濃度達到中和清液的濃度時，合并去干燥段的中和清液中；
(4)中和清液的脫水干燥在中和清液中補加純度為98%的無水硫酸鎂(水不溶物小于1%),使溶液中硫酸鎂質量百分比濃度達到15%，直接用泵壓入噴霧干燥機的噴嘴中，噴出液滴尺寸小于100 μ m，噴嘴的轉速大于5000r/min。噴霧干燥機的熱源為人工煤氣與空氣的混合燃燒產物，直接進入噴霧干燥機的下部，該混合氣體的溫度為900°C，干燥機下部溫度為500°C，上部溫度為200°C，干燥機下部出無水硫酸鎂，揮發段出去的尾氣先經過2級離心除塵，再用一級布袋除塵后經過水冷器冷卻后尾氣排空；各除塵器收集的粉塵返回到中和清液池中；冷凝水返回紅土鎳礦的酸解、濕磨或洗滌系統等生產流程循環利用；
本過程中熱源與硫酸鎂溶液的物料比按照所得硫酸鎂中的含水率確定，監測指標為硫酸鎂中的總含水率小于5% (包括結晶水)，而排空尾氣中SO2濃度< 400mg/m3 ;如果SO2濃度> 400mg/m3，則需要降低燃料量，提高空氣量；如果硫酸鎂中總含水率> 5%，則要降低溶液的進料量，本實施例所獲得的最終尾氣中SO2為200mg/m3，干燥產物含水率為2%。(5)無水硫酸鎂的煅燒分解
把無水硫酸鎂送入循環流化床中煅燒，熱源為人工煤氣與空氣的混合燃燒氣體，氣體與無水硫酸鎂直接接觸，煅燒段的溫度為900°C，停留時間在1.5h ;煅燒溫度和停留時間的選擇根據煅燒產物中SO3含量小于2.0%來決定，當SO3含量超標時可提高煅燒溫度或者延長停留時間，本實施例煅燒氣相產物為S02、S03、C02、C0、N2，固相產物中氧化鎂純度97%，SO3含量0.8%。(6)硫酸鎂分解尾氣制酸
硫酸鎂煅燒分解尾氣經過二級旋風除塵后，再進行布袋除塵；除塵氣體與空氣混合，使混合氣溫度降低到450°C，但SO2濃度為5%，混合氣體在在轉化塔中釩催化劑作用下使SO2轉化為SO3，混合氣用95%質量濃度的硫酸進行吸收得到濃硫酸；尾氣再經過一次SO2轉化和SO3吸收流程，剩余尾氣用質量 百分比濃度為10%的石灰乳凈化后尾氣中的SO2濃度為181mg/m3，用質量百分比濃度為7%的氫氧化鎂乳液凈化后尾氣中的SO2濃度為192mg/m3。( 7)氧化鎂的洗滌和處理
把無水硫酸鎂煅燒分解的固相產物氧化鎂用清水洗滌，在固液比為3的條件下洗滌3次，使氧化鎂中鈉離子含量為0.2g/kg,液固混合物經過濾分離后進行干燥,干燥溫度為3000C，使含水率為1%，再經粉磨得到0.045mm篩篩余為7%的氧化鎂粉體。(8)中和洛處理
中和渣經洗滌后在900°C下進行煅燒0.5h，得到鐵氧體為主并同時含有微量鎳、鉻、鉛、砷、銅、招混雜的氧化物粉末，經過粉磨成為0.045mm篩篩余為7%的粉體,可作為顏料或者鐵合金冶煉的原料。
權利要求
1.一種酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，其特征在于:先對酸解紅土鎳礦廢水進行曝氣氧化處理，然后加入含活性氧化鎂的中和劑中和廢水中的游離酸，混合液經過濾分離后得至IJ中和清液和中和渣兩個組分，中和液經直接噴霧干燥、煅燒分解后，煅燒分解得到的固相產物經洗滌脫鈉離子，干燥和粉磨后得到純度較高的氧化鎂；煅燒分解的氣相產物采用“兩轉兩吸制酸工藝”回收硫酸，中和渣進行煅燒、粉磨后成為鐵氧體顏料或者鐵合金原料。
2.根據權利要求1所述的酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，其特征在于按如下步驟進行:(1)在酸解紅土鎳礦廢水中通入壓縮空氣或/和高溫窯爐尾氣進行曝氣處理，制得曝氣液，其中混合氣體中O2濃度大于10%，CO含量小于1%，溫度為20 80°C ；(2)在曝氣液中加入中和劑碳酸鎂、氫氧化鎂或氧化鎂粉末，其加入量為中和游離酸理論量的I 1.1倍，在中和過程中通入空氣或窯爐尾氣或空氣與尾氣的混合氣攪拌，通入量及攪拌時間以使溶液的PH提高到9以上，繼續攪拌0.5h ；(3)中和后的混和液進行壓濾或帶式過濾分離得到中和清液和中和渣；(4)在中和清液中補加硫酸鎂，使溶液中硫酸鎂質量百分比濃度達到10%以上，直接進行噴霧干燥，干燥熱源為天然氣或人工煤氣與空氣的混合燃燒產物，其中溶液與熱源的比例以及熱源中燃料與空氣的比例采取如下參數進行調整:干燥產物硫酸鎂中的總含水率小于5%，而排空尾氣中SO2濃度< 400mg/m3，如果尾氣中SO2濃度> 400mg/m3，則需要降低燃料量，提高空氣量；如果干燥后硫酸鎂中總含水率> 5%，則降低溶液的進料量，噴霧干燥的熱源溫度為800 950°C，噴霧干燥機底部溫度為350 500°C，上部出口溫度為100 200 0C ；(5)干燥后的無水硫酸鎂在回轉窯或者循環流化床中煅燒，煅燒段的溫度為750 1100°C，停留時間在0.5 2h ;(6)無水硫酸鎂煅燒分解的固相產物用清水洗滌2 3次，使氧化鎂中鈉離子含量小于0.5g/kg，液固混合物經過濾分離后固體進行干燥，干燥溫度為200 400°C，使含水率小于2%，再經粉磨成為0.045mm篩篩余小于10%的氧化鎂粉體；(7)煅燒分解的氣相產物經除塵后采用“S02兩轉兩吸制酸工藝”回收硫酸，中和渣經洗滌后，進行煅燒、粉磨后成為鐵氧體顏料或者鐵合金原料。
3.根據權利要求2所述酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，其特征在于:酸解紅土鎳礦廢水是鎂離子濃度為5 40g/L，并同時含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+、H+、Na+以及其它重金屬離子的水性混合物。
4.根據權利要求2所述酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，其特征在于:用于酸解紅土鎳礦廢水曝氣的曝氣源為壓縮空氣或空氣與高溫窯爐燃燒煙氣的混合氣體。
5.根據權利要求2所述酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，其特征在于:用于調整中和清液中硫酸鎂溶液濃度的物質為固體硫酸鎂，要求純度大于95%，水不溶物小于1%無水硫酸鎂或者結晶水分子小于10的硫酸鎂固體。
6.根據權利要求2所述酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，其特征在于:煅燒無水硫酸鎂的熱源為天然氣或人工煤氣與空氣混合燃燒后的混合氣。
7.根據權利要求2所述酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，其特征在于:煅燒分解氣相產物采用的“S02兩轉兩吸制酸工藝”為氣相產物經過二級旋風除塵后，再進行布袋除塵，除塵氣體與空氣混合，使混合氣溫度降低到500°C以下，其中SO2濃度大于2%，混合氣體在釩催化劑作用下使SO2轉化為SO3,混合氣用90 95%質量濃度的硫酸進行吸收得到濃硫酸；尾氣再經過一次SO2轉化和SO3吸收流程,剩余尾氣用質量百分比濃度低于10%稀堿液、10%氨水、10%石灰乳或10%氫氧化鎂溶液凈化后排放。
8.根據權利要求2所述酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，其特征在于:中和渣經洗滌后在400 900°C下進行煅燒0.5 2.0h、粉磨成0.045mm篩篩余小于10%的粉末，可作為顏料或者鐵合金冶煉的原 料。
全文摘要
本發明公開了一種酸解紅土鎳礦廢水的利用方法，屬濕法冶金和環保技術領域，其主要過程是先對酸解鎳礦廢水進行曝氣氧化處理，然后加入活性氧化鎂為主要成份的中和劑，經攪拌、過濾后得到中和清液和中和渣兩個組分，中和清液經直接噴霧干燥、煅燒分解后，所得到的固相產物再經洗滌脫鈉離子，干燥和粉磨后得到純度較高的氧化鎂；煅燒分解的氣相產物采用“兩轉兩吸制酸工藝”回收硫酸，本發明使酸解紅土鎳礦廢水中的水、硫、鎂、鐵資源都得到了充分利用，實現了酸解紅土鎳礦含鎂廢水的資源化。
文檔編號C01G49/02GK103073125SQ20131001415
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者張召述, 夏舉佩 申請人:昆明理工大學