稀土冶煉氨氮廢水排放處理技術分析

張靜

摘 要：在稀土冶煉行業中，冶煉過程中重金屬的殘留以及過程中用到的酸液等都會隨著洗液進入到廢水中。不對廢液進行處理就直接排放，對環境中的動植物以及人類都會造成重金屬的危害。當前稀土冶煉過程中對于排出廢水的處理研究工作呈逐年增長的事態；廢水處理技術得到了逐步的提升，并且膜法及高新技術已作為當前研究的重點。

關鍵詞：稀土；氨氮廢水；化學沉淀；循環利用

通過分析了稀土冶煉廢水產生原因和組成成分，闡述稀土冶煉氨氮廢水主要處理技術及研究現狀，分別介紹了生化法、物化法及蒸餾法等處理技術原理，討論了這些稀土冶煉氨氮廢水處理技術實際運用中存在的問題。并著重針對目前稀土礦提取和分離過程中面臨的氨氮達不到廢水排放新標準等問題，提出了今后加強對稀土礦提取分離新技術工藝及新型藥劑等研究，探索氨氮廢水循環利用新途徑，從源頭消除氨氮廢水并從根本上治理氨氮污染。

1.稀土氨氮廢水來源及主要成分分析

稀土工業在大規模的建設、生產和冶煉過程中產生了大量的“三廢”，其中氨氮廢水是稀土生產過程中產生的最主要廢水，如不經處理排放，會嚴重污染周邊環境。稀土冶煉氨氮廢水主要來源于稀土冶煉過程中的氨法中和、稀土碳酸氫氨沉淀和稀土萃取分離工藝有機萃取劑皂化，主要是指稀土生產中的稀土精礦焙燒尾氣噴淋產生的酸性廢水、碳酸稀土生產產生的硫銨廢水和稀土分離產生的氯化銨廢水，其廢水量占稀土濕法生產企業廢水的60%一70%。這3種廢水是制約稀土行業能否持續、健康發展的主要因素，目前生產碳酸稀土產生的硫銨廢水已在稀土礦浸取過程中得到了循環利用，現在氨氮廢水處理的難題就在于稀土萃取分離時產生的氨氮廢水治理。

稀土分離常用的工藝為溶劑萃取法，該工藝需使用大量的鹽酸、液氮、草酸、碳酸氫銨等化工原料及各種稀土有機萃取劑，稀土分離在為人類提供各種稀土產品的同時，也給環境帶來大量的各種廢水，特別是氨氮廢水，數量大、難處理、治理困難，對環境造成嚴重污染還浪費大量有用資源，是稀土濕法冶金行業的環保大問題。

稀土分離時產生的廢水有來自萃取分離的有機相反萃和撈余液，稀土氟化過程產生的氟化上清液及含氟草酸銨洗水，碳銨沉淀產生的上清液和洗水，草酸沉淀產生的上清液和洗水。經過各個工序之后要得到一定要求的產品，每個工序中添加的藥劑不一樣，所以各個過程中產生的廢水及性質也不一樣，其中含氨廢水主要是萃取過程中產生的萃余液，碳銨沉淀產生的上清液，以及碳銨洗水，這3種廢水統稱為稀土冶煉氨氮廢水，是目前稀土冶煉廢水處理難題。

2.稀土冶煉氨氦廢水處理技術

2.1生化法處理稀土冶煉氨氮廢水研究

生物脫氮被認為是含氮廢水最佳處理方式，隨著對生物脫氮研究的不斷深入，許多不同種類的微生物被應用到稀土氨氮廢水脫氮技術上。生物脫氮是利用細菌對氨氮傳統生物脫氮，一般包括硝化和反硝化兩個階段，分別由硝化菌和反硝化菌完成。其中硝化作用包括亞硝化與硝化兩個階段：亞硝化過程是由亞硝酸菌（氨氧化菌或亞硝化菌）將氨態氮轉化為亞硝酸鹽，硝化過程是由硝酸菌（亞硝酸鹽氧化菌或硝化菌）將亞硝酸鹽進一步氧化為硝酸；反硝化主要作用是將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氣態氮（N0、N20、N2），是由一群化能有機異養型微生物在厭氧或缺氧的條件下完成。

生化法能處理各種濃度氨氮的稀土廢水，適應性強，微生物物種容易培堿皂廢水碳銨沉淀洗滌廢水養，成本低。然而同時也存在著一些缺點：①菌種馴化啟動周期長；②菌種的培養要求高，難于控制，如果運行不當，會造成出水中亞硝酸鹽氮升高，亞硝酸鹽氮與污水物質產生致癌物質，造成更大的環境危害；③脫氮后的水質中的微生物難于處理。

2.2物化法處理稀土氨氮廢水研究現狀

化學沉淀法是去除稀土氨氮廢水中氨氮的常用方法之一，主要是通過化學沉淀的方式使氨與磷鎂發生反應，生成磷酸氨鎂沉淀難溶復鹽使得氨氮以沉淀的形式分離出去，從而降低廢水中氨氮的濃度，這種方法尤其適用于高濃度氨氮廢水的處理。

化學沉淀法去除廢水中氨氮的優點在于脫氮效率高、工藝簡單，沉淀反應不受溫度、水中毒素等因素的限制，容易控制，而且生成的磷酸氨鎂沉淀中含有N、P、Mg，可作為肥料回收使用。然而由于這種方法使磷酸銨鎂沉淀藥劑消耗量大，目前市場上難以找到大量的鎂鹽礦粉，處理費用高，在實際生產中難以得到推廣。

沸石去除氨氮，天然沸石及改性沸石在城市污水處理中處理氨氮及其它有害離子的應用技術已較成熟。沸石是沸石族礦物的總稱，是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸礦物，這種礦石的共同特點是具有架狀結構，在它們的晶體內，分子像搭架子似地連在一起，中間形成很多空腔，在這些空腔里還存在很多水分子，因此在灼燒時會產生沸騰現象，也因此而得名。沸石由于其特殊的結構，使得表面積達400-800m2/g，因此具有很好的吸附性能。同時，根據架裝結構組成的空穴大小，使得沸石對分子的吸附具有選擇性，只有分子直徑小于沸石孔穴通道直徑的物質才能被吸附，而大于此直徑的物質則被拒之在外。另外，沸石晶格中的陽離子K+、Na+、Ca+等還具有離子交換能力，當相關的物質進入空穴之后到達沸石表面時，與這些陽離子發生離子交換作用。沸石去除氨氮的性能是由于離子交換和吸附2種行為共同作用的結果，因此沸石對氨氮應該有很強的吸附作用。

2.3稀土冶煉氨氮的回收利用研究現狀

上述所研究的處理含氨廢水的方法，主要是從如何除去廢水中的氨氮的角度進行無害化治理與研究，還有些研究是在治理氨氮廢水的同時，研究如何進行節能減排、回收增效以及循環利用等，這也主要針對含氨氮濃度較高的稀土氨氮廢水。對于高濃度氨氮廢水中氨氮主要以2種形式被回收，一種是以銨鹽的形式回收，這主要是采用蒸發濃縮結晶回收；以氨水形式回收氨氮則通常采用蒸汽汽提方法回收。由于稀土冶煉廢水中氨氮主要以NHC1形態存在，運用蒸汽汽提法回收NH3？H20的過程中需將廢水PH調至顯堿性，需消耗大量的石灰，成本較高，如果采用蒸發濃縮結晶方法以銨鹽形式回收氨氮，則無需調節PH至堿性就可達到很好的效果，相對于蒸汽汽提法更經濟，因此對于高濃度氨氮稀土廢水多采用蒸發濃縮結晶，以銨鹽形式對氨氮進行回收。

還有稀土采選企業將稀土氨氮廢水直接用于稀土的就地溶浸，然而相對用硫酸銨浸出稀土，發現氨氮廢水溶浸稀土礦存在以下問題：①氨氮稀土廢水浸礦的浸出速度要高，硫酸銨浸礦速度慢，加長了稀土浸出周期；②氨氮稀土廢水浸礦的稀土母液中鋁、硅、鈣等雜質的含量明顯高于硫酸銨浸礦稀土母液，加大了后續除雜工作難度，同時稀土產品純度略有下降。稀土氨氮廢水的處理技術一直是稀土產業熱門研究方向，目前更為綠色環保的處理技術應該是稀土氨氮廢水回收利用的首選，這種綠色工藝技術的研究目的是如何將廢水合理回收，節約能源和資源，提高效率，實現在不以破壞環境為代價的前提下開發和利用資源。然而，現有的對氨氮廢水中氨氮的回收利用，沒有從根本上解決耗水量大的問題。

3.結論與認識

從稀土氨氮廢水處理現狀的概述中可得知，目前氨氮廢水的相關研究開展了很多，物化法、生化法和氨氮回收處理技術均很成熟。然而，為從根本上解決廢水的問題，還需更深入的研究：①廢水的循環利用，研究新工藝利用廢水中的氨氮就地溶浸稀土礦；②研究新型藥劑（新型浸出劑、沉淀劑等），提高稀土提取選擇性，從源頭上降低氨氮廢水的產生；③開發稀土提取新工藝，特別是生物提取技術，既環保效率也高。

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