独居石冶炼碱性含氟废水处理技术.docx

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1、独居石冶炼碱性含氟废水处理技术独居石是一种含稀土磷酸盐矿物，是重要的稀土矿物，约占世界稀土总量的 28%0独居石一般以单体独居石和氟碳锦矿共生存在。独居石矿化学式表示为 （LaLu, Y）P04,同时含有Tho2和U308, ThO2含量可高达12%,因此具有放射 性。独居石结构稳定，在高温下也极不容易分解，工业上常采用碱溶液分解和浓 硫酸分解两种方法。碱溶液分解法可使牡和铀的氢氧化物形式分离出来，而浓硫 酸分解法则是将稀土元素溶解进入溶液中，再做进一步分离。独居石矿以碱溶液 分解工艺为主，硫酸焙烧工艺存在的主要问题是焙烧过程中产生HF及S02等有 害气体。检测发现，碱工艺冶炼独居石产生的废水

2、中含氟量达600mgL,超出了 国家废水排放标准（IOmgL） o碱性稀土含氟废水除氟是当前研究的热点之一。独居石冶炼废水成分复杂、污染物种类多且严重、存在的形态容易分生变化、 具有腐蚀作用、治理难度大等特点。氟在溶液中一般认同是酸性废水中氟以HF 形式存在，碱性废水中则以F-形式存在，实际排放废水中氟含量远远大于检测 数据。目前处理含氟废水的方法主要有吸附法、电凝聚法、反渗透膜、离子交换 法、化学沉淀法和混凝沉淀法等。目前稀土矿尚未有对稀土矿独居石碱性含氟废 水处理的报道。实验采用工业废弃物电石渣处理独居石碱性含氟废水，并研究了 碱性废水中氟离子浓度与PH值关系，电石渣加入量、震荡搅拌时间、

3、不同碱度 对除氟率的影响。结果表明用电石渣处理独居石碱性含氟废水得到了比较满意的 效果，成本低廉，可广泛应用于碱性含氟废水处理。1、实验1.1主要仪器YP2001型电子天平，PHS-3C数显台式酸度计PXS-215型离子活度计，SHA-C 水浴恒温振荡器，ESIDA-H-42电热鼓风干燥箱。1. 2试剂盐酸（分析纯），盐酸（1：1）：分别量取25OmL蒸储水和浓盐酸置于50OmL 试剂瓶中，摇匀备用。氢氧化钠（分析纯），氢氧化钠溶液（2molL）:称取40. Og 氢氧化钠，用水定容于500InL试剂瓶中，摇匀备用。实验用水均为二次蒸储水。1.3实验原理和方法电石渣是电石水解获取乙快气后的废渣

4、，主要成分有Ca(OH)2、CaO CaS Ca3N2、Ca3P2、Ca2Si等，电石渣中的钙离子和碱性含氟废水中氟离子反应生成 难溶的氟化钙，从而达到除氟的目的。实验使用的碱性含氟废水来自独居石冶炼 产生的废水，含氟离子浓度为584.3mgL, PH=II.8。电石渣中钙的含量为60%, 采用离子选择性电极法在PXS-215型离子活度计上测定F-的含量。2、结果与讨论2. 1碱性废水中氟离子浓度与PH值关系移取IOmL废水于15OmL烧杯中，加入50mL的水，使用盐酸溶液或者氢氧化 钠溶液调节不同的pH值，并测定废水中F-的浓度，研究不同碱性条件下F-的浓 度变化，测定结果见表1。表1不同碱

5、性条件下F-的浓度Table 1 Concentration of F- under (Iifferenl alkaline conditions编号取样量mL加入蒸储水mLPH值F-I(mgL)18.97499. 1629. 57512. 22310. 14532. 10410. 85558. 475105011.20571.00611.96596. 55712. 26632.31812. 79654. 36913. 10686. 501013. 52715. 68氟在废水中的存在形式复杂，实验测定的氟含量是溶液中F-的浓度，其氟化 物则无法测定。随着PH值的变化，氟化物发生电离作用。由图1

6、可以看出随着 PH值的增大，废水中F-的浓度不断变大，即碱性环境有利于F-与其它离子共存, 有助于废水中除氟。75O-1图1不同碱性条件下F-的浓度2.2 不同碱度对除氟率的影响移取IoomL碱性含氟废水试样(584.3mgL, pH=11.8),调节PH值为8. 5 13. 5之间，再加入电石渣50g, 100rInin, 25下搅拌30min,静置沉淀50min, 再使用活度计测定上清液中F-的浓度，除氟率与PH值关系见图2098.6图2除氟率与PH值关系由图2可知，随着PH的增大，除氟率呈上升趋势，当pH12.5时，除氟率减 少，可能是碱性环境及其它废弃物导致钙化合物电离减弱造成的。实验

7、表明PH 值对除氟影响较大，实际除氟前应先调节废水的PH值。2.3 电石渣用量对除氟率的影响分别称取10、20、30、40、50、60g电石渣置于烧杯中，各加入IOOnlL废水 试样，在SHAY水浴恒温振荡器上，25下震荡4h,然后静置沉淀50min,再使 用活度计测定上清液中F-的浓度，计算除氟率，测定结果见图3。IOO-198-,9694KK102030405060电石渣小图3电石渣用量对除氟率的影响2.4 震荡搅拌时间与除氟率实验冶炼生产过程中，废水处理速度的快慢关系到生产的效率。移取IOOmL碱性 含氟废水试样，加入电石渣50g,在水浴恒温振荡器上IoOrmin, 25下搅拌 0.5、

8、1、2、3、4、5h,静置沉淀50min,再使用PXS-215型离子活度计测定上 清液中F-的浓度，除氟率与震荡搅拌时间关系见图4。图4除氟率与震荡搅拌时间关系图4中可以观察到，随着搅拌时间增加，除氟率不断增加，震荡搅拌3h以后， 除氟率增加缓慢，继续增加搅拌时间，除氟率趋于平稳，在3. 5h左右达到最高 值，除氟率超过98%。建议实际操作时延长搅拌时间0.5h再进行废水排放，确 保反应完全。2. 5除氟工艺流程根据实验数据结果，在实际生产中，首先对废水进行初步的沉淀，其上清液 放入酸度调节池中，调节废水PH值为12左右，再进入反应池中，投放电石渣， 充分搅拌反应4h后进入沉淀池，废水中的其它

9、金属离子在碱性条件下生成氢氧 化物沉淀，沉淀Ih后，上清液放进PH调节池中，调节PH至中性，废水中氟离 子检测合格后进行排放，污泥则运输至干化场所进行干燥再外运，处理后的污泥 可以用作磷酸钙的生产原料(图5) O图5废水处理工艺流程表2生产废水除氟检测结果Table 2 Fkioride removal result of production wastewater编号反应PH值反应时间/h处理前 浓度/处理后浓度/(mg L)除氟率/%Sl12.16635.85.799.1S212.03492.29.898.0S311.914638.34.599.38412.40606.54.999.2S512.10594.43.099.5表2为含氟浓度不同的废水处理后的结果，检测数据表明，使用电石渣处理含氟 碱性废水的除氟率能达到98%以上，排放水中氟离子浓度低于IOmg/L,达到废水 排放标准的要求。3、结论实验表明电石渣不仅可以处理酸性含氟废水，而且对碱性含氟废水的处理效 果也相当好，废水中F-含量达到国家废水排放标准，处理工艺简单，成本低廉, 能够达到以废治废的目的。此外，处理后产生的废渣含有大量的钙，可以作为磷 酸钙的生产原料。真正实现了资源的综合回收和循环利用，适用于独居石冶炼产 生的碱性含氟废水处理。