稀土萃取废水中酸碱回收与循环利用

王卫兵

（德庆兴邦稀土新材料有限公司广东德庆526600）

稀土萃取废水中酸碱回收与循环利用

王卫兵

（德庆兴邦稀土新材料有限公司广东德庆526600）

本文主要阐述了稀土萃取分离皂化工艺的分类及其利弊，并根据节能降耗和减污增效的清洁生产理念提出一种稀土萃取废水处理工艺，该工艺采取蒸发和膜吸收处理技术达到废水中酸碱的分类回收与循环利用，有效地降低生产成本，减少污染物的排放，提高经济和社会效益。

稀土萃取；废水；循环利用

稀土萃取分离过程中产生大量不同浓度的含有机相、盐酸、重金属、氨氮废水，这些废水污染物浓度较高，废水量大，处理难度较高，长期以来未能找到良好的解决方案。通过多年的实践和借鉴国内外先进技术，本研究提出一种稀土萃取废水处理工艺，该工艺采取蒸发和膜吸收处理技术达到废水中酸碱的分类回收与循环利用。

1 稀土萃取分离工艺

南方中重稀土分离体系主要采用P507-盐酸萃取分离体系、环烷酸-盐酸萃取提取钇体系[1]。在萃取分离前，首先溶解盐酸将稀土精矿，制成氯化稀土溶液，然后分组萃取分离，并采用皂化剂将有机成分皂化。常用的皂化方式分为氨皂、钠皂、钙皂，其中氨皂工艺生产成本最低，槽体便于控制，但是产生高氨氮废水是处理难题；钠皂工艺避免了氨氮废水的产生，但是运行费用高，而且会产生高盐废水，产品中含有的钠离子对生产质量有一定影响，不符合清洁生产理念；钙皂化运行成本介于氨皂和钠皂之间，既可以降低生产运行费用又可以避免氨氮的产生，但是采用钙皂会产生石灰渣，钙皂化还会导致分离后的料液钙离子偏高，问题的解决需要消耗较多洗水，影响生产高纯产品的质量。因此，氨皂工艺较为理想，但生产中会产生酸和氨氮，水质pH在1.0左右，呈强酸性。

2 稀土萃取废水处理方法

2.1 含酸性废水

稀土企业一般采用石灰中和的方法处理酸性废水，这种工艺方法操作简单，石灰来源广泛，价格低廉，处理成本较低，但是处理过程需要消耗大量石灰并产生石灰渣，增加废液碱度，极易造成管道污垢等，在二次处理中再次造成废水污染，实质上增加了处理成本，也不利于环境保护。

2.2 含有机相废水

稀土萃取分离行业采取有机萃取剂萃取分离稀土，废水中还有溶解性的有机相，俗称含油废水，根据油在溶液中的形态可分为悬浮油、分散油、乳化油、溶解油，含油废水的处理通常采用化学氧化法、滤膜处理法、溶气气浮法，和微波震荡气浮法。化学氧化法采用强氧化剂将废水中的有机相进行氧化分解，处理费用很高，滤膜处理法处理效果好，但是膜易被污染失去活性，更换维护成本高；溶气气浮法，可以有效去除废水中含的大部分有机相，但是达不到排放标准；效果最为理想的是采取微波溶气气浮法，运行稳定，抗负荷能力高，处理成本低。

2.3 含氨氮废水

氨氮废水是稀土萃取分离中最严重的污染源，来源于萃取皂化工序使用的碱液（氨水），通常处理稀土萃取废水的氨氮采用蒸氨法，挥发的氨气采取硫酸溶液（硫酸铵）进行吸收；或者在废水中先加入硫酸，生产硫酸铵溶液，然后加热蒸发结晶，产生的硫酸铵作为副产品外卖；或者采用直接加热高氨氮废水的方法，蒸发水分后产生大量氯化铵晶体。但这三种方法能源消耗大，产生的氯化铵或者硫酸铵的市场经济价值不高。

2.4 含重金属废水

稀土废水中含有铅、铬、镉、砷等重金属离子，通常先用石灰调节Ph值至偏碱性，然后投加重金属络合剂进行反应，反应后再添加PAC和PAM等絮凝剂进行沉淀分离，重金属废渣采用板框压滤机进行压滤制成泥饼，最后交给具有危废处理资质的单位进行深度处理。该工艺技术成熟已被广泛应用。

3 稀土萃取废水中酸碱回收与循环利用工艺

稀土萃取废水中的酸来源于稀土矿溶解时使用的盐酸，碱来源于有机相皂化时添加的氨水。稀土萃取废水中酸碱分类回收与循环利用工艺，首先将稀土萃取酸性废水进行蒸气加热，水中的氯化氢受热进行蒸发；然后采用纯水进行喷淋吸收，吸收饱和的盐酸溶液返回到车间进行溶矿或者作为萃取洗酸使用。这样有效地节约了盐酸，并通过蒸发盐酸后使废水酸度降低，pH升高，有利于进一步降低污水处理费用。废水稀土萃取废水通过蒸发盐酸处理后，再加入液碱调节pH≥11，继续蒸气加热，大约80℃时废水中的氨气会挥发出来，此时采用氨气专用吸收膜进行隔离纯水吸收，形成氨水溶液，溶液浓度可以达到6-8mol/L，最后将吸收的氨水溶液返回到萃取车间供皂化使用。经过脱氨处理后，废水中的氨氮满足《稀土工业污染物排放标准》GB26451-2011排放限值要求，符合清洁生产理念。以1年分离3000t离子矿稀土为例，传统工艺每年需要消耗盐酸约2.4× 104t，需要消耗氨水约2.1×104t。通过稀土萃取废水中酸碱分类回收与循环利用工艺后，每年盐酸消耗量可以减少30%以上，氨水循环利用率可以达到99.99%以上，具有显著的经济价值和社会效益。

4 结语

稀土行业是高污染行业，稀土萃取废水含有复杂的、高浓度的污染物，本研究采用蒸发和膜吸收处理技术，实现废水中酸碱的分类回收与循环利用，此项技术工艺运行简单可靠，具有广阔应用前景。

[1]田颖,王雨,高峰,丁一群.稀土冶炼废水处理及循环利用工艺[J].环境工程,2014,11:15-17.

[2]王春梅,张永奇,黄小卫,龙志奇.稀土冶炼废水处理技术发展现状[J].有色冶金节能,2012,01:11-15.

王卫兵（1982—），男，河南商水人，本科，中级环保工程师，主要研究方向：环境保护。