稀土冶炼分离生产中废水的治理

彭婧　范雅慧　许国华　杨洁　周菁

摘要：隨着稀土产业的发展以及国家对环境要求形势严峻，稀土的冶炼分离过程中产生的“三废”问题日益严重，其中尤以废水产生的环境问题为甚。稀土湿法冶炼产生的废水具有水质复杂、污染物种类多、废水量大等特点，处理不好会对周围的环境产生极大的危害。基于此，本文主要对稀土冶炼分离生产中的废水治理进行分析探讨。

关键词：稀土冶炼分离生产；废水；治理

由于国家对环境要求日益严峻，稀土冶炼分离工艺产生大量废水所造成的环境问题成为稀土行业发展的制约因素，为保护生态环境，同时回收废水中有价值资源，必须研究无害化污染控制与资源化处理，最终实现资源的全回收，彻底解决稀土行业存在的污染问题，从而实现产业的全面提升。

一、稀土冶炼分离过程中产生的废水状况

（一）有害废水的来源

在稀土精矿冶炼分离过程中，由于使用不同的稀土原料和化工材料，并且不同的产品结构采用不同的生产工艺，因此产生的废水也多种多样。

（二）有害废水的种类

稀土精矿冶炼分离过程中主要产生以下三类废水：其一是生产中所用原料带来的有害物质，稀土精矿高温焙烧过程中，氟和二氧化硫通过喷淋吸收形成含氟、硫的酸性废水；其二是稀土水浸液经皂化P507转型萃取产生硫酸镁废水；其三是在制备稀土化合物过程中产生氯化铵、硫酸铵等废水。上述3种来源的有害废水水质均超过国家标准，生产过程中为了节能降耗、节省资源，废水要达到零排放标准。

二、废水处理方法

稀土冶炼分离工艺产生的废水主要采用的是物理法和化学法处理。物理法是将废水使用物理作用在不改变各组分化学性质的前提下对其有效分离后再分别利用。化学法是将化学试剂加入至废水中，通过调节废水的酸、碱度或将一些组分形成沉淀使某些成分发生化学反应后分离以得到副产品的形式回收再利用。对以上提到的几类特征废水可采用如下处理方法。

（一）稀土精矿高温焙烧产生的酸性废水

稀土精矿在高温焙烧过程中会产生喷淋酸性废水，该废水是含有大量氢氟酸、氟硅酸、硫酸等的混合废酸。按照以往的方法，用碱性物质（如熟石灰）将废水中的酸性物质中和，同时将废水中的有害物质生成沉淀物及盐类去除，再进行深度除氟及水澄清处理。该法处理工艺简单易行，但消耗石灰量大，产生的大量废渣还需进行妥善处理，不适用于大型连续化生产企业。

根据酸性废水的结构并结合企业生产经验，回收酸性废水中的硫酸及氟化物是最经济环保的方法。通过对焙烧烟气强化冷却，并用废酸循环喷淋洗涤使废酸中的硫酸、氟含量富集到可回收的浓度，此处废酸即为水喷淋洗涤焙烧烟气后的酸性废水，再通过蒸发浓缩将硫酸和氢氟酸分离，氢氟酸制备其它氟盐产品，硫酸可回用至稀土精矿焙烧工序。此方法无二次污染，可节约大量的水（大部分可回用），减少水处理负荷，并将废水中的有害物质回收并得到循环利用，可创造经济效益。

（二）硫酸镁废水的处理方法

稀土水浸液P507萃取转型过程使用氧化镁皂化产生硫酸镁废水。针对硫酸镁废水的处理，可采用以下方法。

1.蒸发浓缩法

蒸发浓缩法是通过蒸发浓缩结晶，从废水中提取硫酸镁的方法，此方法工艺简单、流程短，蒸发后的冷却水可完全回用，产出的硫酸镁固体可经过煅烧生成氧化镁和二氧化硫气体，氧化镁可回用至P507皂化工序，二氧化硫可富集提纯制硫酸，该法大大减少环境污染物的产生，并可降低企业生产成本投入，经济效益较高。

2.中和法

中和法即在硫酸镁废水中加入石灰乳进行中和，然后经过多次过滤、渣洗后得到清液并回用于生产，产生含氢氧化镁和硫酸钙废渣需考虑二次处理。该方法产出的回用水中非稀土杂质含量较高，对于水质要求极高的工段不适合。采用石灰乳中和硫酸镁废水可减少企业生产成本，达到废水零排放目的。

3.中和转化法

该方法主要应用于浓海水制取氢氧化镁，即使用石灰乳与浓海水反映制取氢氧化镁，提镁后的反映母液再与浓海水混合生成二水硫酸钙结晶析出。根据浓海水提镁的工艺方法，使用石灰乳中和转化硫酸镁废水，逐级分步沉淀氢氧化镁和硫酸钙晶体，从而制备其他产品，为企业增加经济效益。但该方法很难保证产品纯度，而且硫酸钙颗粒细小很难沉淀分离[1]。

（三）硫酸铵、氯化铵废水

碳酸氢铵具有价格低、产量大等特点，在稀土工业中被作为沉淀剂制备稀土碳酸盐，该生产过程产生大量如氯化铵、硫酸铵等废水，是稀土湿法冶金过程中产生的主要废水之一，直接排放会污染环境使水体富营养化，可采用以下方法治理。

1.电渗析-蒸发浓缩法

电渗析普遍采用膜处理技术，随着新型膜材料和膜应用技术的发展被广泛应用。有实验证明选择合适的铵离子选择性透过膜，从而控制铵浓度，处理后水可完全回用，铵盐水经蒸发、浓缩、结晶回收铵盐，该方法是对直接蒸发浓缩回收铵盐的一种改进，但钙、镁杂质过高的稀土生产硫铵废水会引起膜堵塞，且电渗析设备一次性投资较高。

2.吹脱提氨法

吹脱法是利用废水中所含的氨氮等挥发性组分的实际浓度与确定条件下平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下使用气体进行氨氮吹脱[2]。此法将废水中氨氮转化成氨水（18～20%氨水）可用于稀土分离工序，但废水处理后仍有一定碱性，结合稀土生产工艺，可将此部分排水用于生产稀土碳酸盐，或与残余酸性废水进行中和处理，澄清水可用于焙烧烟气净化或稀土水浸等工艺从而实现循环再利用，达到了废水综合治理的目的。

三、结语

目前，稀土冶炼分离产生的有害废水治理取得了显著成效，通过对各环节产生废水分类处理，从源头和末端进行分别治理，实现稀土冶炼分离废水的综合治理，走清洁生产工艺路线，实现资源循环再利用。但稀土生产企业现仍有部分废水处理方法沿用传统工艺，设备也不十分先进。因此，加强污水处理技术的开发和研究，提高污水处理工艺和设备水平是当务之急，以创造良好的经济效益和社会效益，进一步促进中国稀土工业的健康发展。

参考文献：

[1]韩利华，芮玉兰，梁英华，等.苦卤提镁制备氢氧化镁工业中的问题与对策[J].无机盐工业，2006，38（1）：32-34.

[2]奥斯曼.吐尔地等.吹脱法处理氨氮废水的研究和应用进展[J].石油化工，2014，43（11）：1348-1353.