钴湿法冶炼中高镁硫酸铵废水的综合利用

2017-06-19熊以俊薛国元

湿法冶金 2017年3期

关键词：磷酸铵赣州硫酸铵

熊以俊，乐剑，薛国元，钟轩

(赣州逸豪优美科实业有限公司，江西赣州 341000)

钴湿法冶炼中高镁硫酸铵废水的综合利用

熊以俊，乐剑，薛国元，钟轩

(赣州逸豪优美科实业有限公司，江西赣州 341000)

高镁硫酸铵废水；化学沉淀法；硫酸铵；磷酸铵镁

我国钴资源储量不足，95%依赖进口[1]。近年来，刚果一直禁止钴矿原矿出口，使得钴湿法冶炼中间品成为重要的出口钴原料。刚果钴湿法冶炼中间品生产过程中要添加大量氧化镁[2]，导致中间品中Mg质量分数高达10%以上，而国内钴冶炼企业多采用溶剂萃取、以铵盐体系为基础的湿法冶炼技术，使得湿法炼钴过程中产生大量高镁硫酸铵废液，给正常生产带来严重影响。

高浓度镁溶液在温度下降时会有MgSO4晶体析出,析出的晶体沉积在冷却塔、管路及贮槽中,且会越来越坚硬并连接成整体,造成管路堵塞、设备损坏[3]。高浓度氨氮也会导致水体富营养化，对周边环境产生不利影响[4-7]。硫酸铵废液的传统处理方法是直接蒸发结晶回收硫酸铵晶体，但此废液中较高浓度的Mg2+会导致生产设备结垢严重，得到的硫酸铵晶体纯度较低，因此，研究高镁硫酸铵废水处理工艺有重要意义。试验根据某钴冶炼厂现有流程特点，提出采用磷酸氢二铵沉淀法处理硫酸铵废液。

1 试验部分

1.1 试验原料

试验原料为钴冶炼系统中产生的硫酸铵废液，pH=6.78，主要成分见表1。试验所用氨水和(NH4)2HPO4等试剂均为分析纯。

表1 硫酸铵废液主要成分 g/L

1.2 试验方法

取一定体积高镁硫酸铵废液，添加15% NH3·H2O调节溶液pH，加入一定质量(NH4)2HPO4，恒温下反应一段时间后过滤；滤饼经洗涤、干燥后得到磷酸铵镁；滤液蒸发结晶回收硫酸铵。对滤液和产品成分进行分析，计算镁去除率和产品质量。试验原则工艺流程如图1所示。

图1 高镁硫酸铵废水的处理工艺流程

废水中的氨氮采用蒸馏滴定法测定，Co、Ni、Mg等采用原子吸收光谱法测定，废液pH采用Delta320型酸度计测定，温度自动补偿。

2 试验结果与讨论

2.1 废液pH对镁去除率的影响

(1)

(2)

MgNH4PO4·6H2O↓+H+；

(3)

(4)

(5)

(6)

图2 硫酸铵废液pH对镁去除率的影响

由图2看出，硫酸铵废液pH对镁去除率影响很大：硫酸铵废液pH=6.78时，产生的沉淀很少，Mg2+去除率低，沉淀后液中Mg2+质量浓度较高；随硫酸铵废液pH增大，生成的白色沉淀逐渐增多，Mg2+去除率提高，pH=9.5时，沉淀后液中Mg2+质量浓度小于0.61 g/L，Mg2+去除率达99.95%；继续增大硫酸铵废液pH，Mg2+去除率有所下降，明显有NH3析出。综合考虑，试验选择最佳硫酸铵废液pH为9.5。

2.2 (NH4)2HPO4投入量对镁去除率的影响

由反应(3)可知，磷酸铵镁生成反应是一个可逆反应，体系平衡取决于温度、溶液酸度和各离子活度，增大(NH4)2HPO4投入量，反应向右移动，有利于磷酸铵镁生成，镁去除率提高；但(NH4)2HPO4投入量过大又会增加生产成本。

试验条件：硫酸铵废液pH=9.5，反应温度30 ℃，反应时间30 min。(NH4)2HPO4投入量对镁去除率的影响试验结果如图3所示。