稀土冶煉分離生產中廢水的治理

彭婧　范雅慧　許國華　楊潔　周菁

摘要：隨著稀土產業的發展以及國家對環境要求形勢嚴峻，稀土的冶煉分離過程中產生的“三廢”問題日益嚴重，其中尤以廢水產生的環境問題為甚。稀土濕法冶煉產生的廢水具有水質復雜、污染物種類多、廢水量大等特點，處理不好會對周圍的環境產生極大的危害。基于此，本文主要對稀土冶煉分離生產中的廢水治理進行分析探討。

關鍵詞：稀土冶煉分離生產；廢水；治理

由于國家對環境要求日益嚴峻，稀土冶煉分離工藝產生大量廢水所造成的環境問題成為稀土行業發展的制約因素，為保護生態環境，同時回收廢水中有價值資源，必須研究無害化污染控制與資源化處理，最終實現資源的全回收，徹底解決稀土行業存在的污染問題，從而實現產業的全面提升。

一、稀土冶煉分離過程中產生的廢水狀況

（一）有害廢水的來源

在稀土精礦冶煉分離過程中，由于使用不同的稀土原料和化工材料，并且不同的產品結構采用不同的生產工藝，因此產生的廢水也多種多樣。

（二）有害廢水的種類

稀土精礦冶煉分離過程中主要產生以下三類廢水：其一是生產中所用原料帶來的有害物質，稀土精礦高溫焙燒過程中，氟和二氧化硫通過噴淋吸收形成含氟、硫的酸性廢水；其二是稀土水浸液經皂化P507轉型萃取產生硫酸鎂廢水；其三是在制備稀土化合物過程中產生氯化銨、硫酸銨等廢水。上述3種來源的有害廢水水質均超過國家標準，生產過程中為了節能降耗、節省資源，廢水要達到零排放標準。

二、廢水處理方法

稀土冶煉分離工藝產生的廢水主要采用的是物理法和化學法處理。物理法是將廢水使用物理作用在不改變各組分化學性質的前提下對其有效分離后再分別利用。化學法是將化學試劑加入至廢水中，通過調節廢水的酸、堿度或將一些組分形成沉淀使某些成分發生化學反應后分離以得到副產品的形式回收再利用。對以上提到的幾類特征廢水可采用如下處理方法。

（一）稀土精礦高溫焙燒產生的酸性廢水

稀土精礦在高溫焙燒過程中會產生噴淋酸性廢水，該廢水是含有大量氫氟酸、氟硅酸、硫酸等的混合廢酸。按照以往的方法，用堿性物質（如熟石灰）將廢水中的酸性物質中和，同時將廢水中的有害物質生成沉淀物及鹽類去除，再進行深度除氟及水澄清處理。該法處理工藝簡單易行，但消耗石灰量大，產生的大量廢渣還需進行妥善處理，不適用于大型連續化生產企業。

根據酸性廢水的結構并結合企業生產經驗，回收酸性廢水中的硫酸及氟化物是最經濟環保的方法。通過對焙燒煙氣強化冷卻，并用廢酸循環噴淋洗滌使廢酸中的硫酸、氟含量富集到可回收的濃度，此處廢酸即為水噴淋洗滌焙燒煙氣后的酸性廢水，再通過蒸發濃縮將硫酸和氫氟酸分離，氫氟酸制備其它氟鹽產品，硫酸可回用至稀土精礦焙燒工序。此方法無二次污染，可節約大量的水（大部分可回用），減少水處理負荷，并將廢水中的有害物質回收并得到循環利用，可創造經濟效益。

（二）硫酸鎂廢水的處理方法

稀土水浸液P507萃取轉型過程使用氧化鎂皂化產生硫酸鎂廢水。針對硫酸鎂廢水的處理，可采用以下方法。

1.蒸發濃縮法

蒸發濃縮法是通過蒸發濃縮結晶，從廢水中提取硫酸鎂的方法，此方法工藝簡單、流程短，蒸發后的冷卻水可完全回用，產出的硫酸鎂固體可經過煅燒生成氧化鎂和二氧化硫氣體，氧化鎂可回用至P507皂化工序，二氧化硫可富集提純制硫酸，該法大大減少環境污染物的產生，并可降低企業生產成本投入，經濟效益較高。

2.中和法

中和法即在硫酸鎂廢水中加入石灰乳進行中和，然后經過多次過濾、渣洗后得到清液并回用于生產，產生含氫氧化鎂和硫酸鈣廢渣需考慮二次處理。該方法產出的回用水中非稀土雜質含量較高，對于水質要求極高的工段不適合。采用石灰乳中和硫酸鎂廢水可減少企業生產成本，達到廢水零排放目的。

3.中和轉化法

該方法主要應用于濃海水制取氫氧化鎂，即使用石灰乳與濃海水反映制取氫氧化鎂，提鎂后的反映母液再與濃海水混合生成二水硫酸鈣結晶析出。根據濃海水提鎂的工藝方法，使用石灰乳中和轉化硫酸鎂廢水，逐級分步沉淀氫氧化鎂和硫酸鈣晶體，從而制備其他產品，為企業增加經濟效益。但該方法很難保證產品純度，而且硫酸鈣顆粒細小很難沉淀分離[1]。

（三）硫酸銨、氯化銨廢水

碳酸氫銨具有價格低、產量大等特點，在稀土工業中被作為沉淀劑制備稀土碳酸鹽，該生產過程產生大量如氯化銨、硫酸銨等廢水，是稀土濕法冶金過程中產生的主要廢水之一，直接排放會污染環境使水體富營養化，可采用以下方法治理。

1.電滲析-蒸發濃縮法

電滲析普遍采用膜處理技術，隨著新型膜材料和膜應用技術的發展被廣泛應用。有實驗證明選擇合適的銨離子選擇性透過膜，從而控制銨濃度，處理后水可完全回用，銨鹽水經蒸發、濃縮、結晶回收銨鹽，該方法是對直接蒸發濃縮回收銨鹽的一種改進，但鈣、鎂雜質過高的稀土生產硫銨廢水會引起膜堵塞，且電滲析設備一次性投資較高。

2.吹脫提氨法

吹脫法是利用廢水中所含的氨氮等揮發性組分的實際濃度與確定條件下平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下使用氣體進行氨氮吹脫[2]。此法將廢水中氨氮轉化成氨水（18～20%氨水）可用于稀土分離工序，但廢水處理后仍有一定堿性，結合稀土生產工藝，可將此部分排水用于生產稀土碳酸鹽，或與殘余酸性廢水進行中和處理，澄清水可用于焙燒煙氣凈化或稀土水浸等工藝從而實現循環再利用，達到了廢水綜合治理的目的。

三、結語

目前，稀土冶煉分離產生的有害廢水治理取得了顯著成效，通過對各環節產生廢水分類處理，從源頭和末端進行分別治理，實現稀土冶煉分離廢水的綜合治理，走清潔生產工藝路線，實現資源循環再利用。但稀土生產企業現仍有部分廢水處理方法沿用傳統工藝，設備也不十分先進。因此，加強污水處理技術的開發和研究，提高污水處理工藝和設備水平是當務之急，以創造良好的經濟效益和社會效益，進一步促進中國稀土工業的健康發展。

參考文獻：

[1]韓利華，芮玉蘭，梁英華，等.苦鹵提鎂制備氫氧化鎂工業中的問題與對策[J].無機鹽工業，2006，38（1）：32-34.

[2]奧斯曼.吐爾地等.吹脫法處理氨氮廢水的研究和應用進展[J].石油化工，2014，43（11）：1348-1353.