一种含镁原料的资源化处理方法技术

本发明专利技术涉及一种含镁原料的资源化处理方法，其包括步骤：S1:将含有硫酸盐、镁助溶剂的镁反应液与含镁原料混合反应，控制反应体系pH值小于9.0，反应结束后,固液分离得到含镁溶液A1与含钙渣B1；S2:将含镁溶液A1与沉淀剂反应，控制反应体系pH值5.5‑12.0，反应结束后，固液分离，得到沉镁溶液A2和含镁沉淀B2；S3:将含有钙溶剂、钙助溶剂及硫酸盐的钙反应液与所述含钙渣B1混合反应，控制反应体系pH值5.5‑12.0，反应结束后，固液分离，得到含钙溶液A3与尾渣B3；S4:调节含钙溶液A3的pH值4.0‑9.5，使含钙溶液A3中析出硫酸钙，固液分离，得到沉钙溶液A4和含有硫酸钙的含钙沉淀B4。本发明专利技术在不消耗额外原料的条件下，将低品位含镁原料中的镁、钙与杂质分离，获得相应的钙、镁产品，降低镁资源化回收成本，减小环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种含镁原料的资源化处理方法
本专利技术涉及一种镁提取技术，尤其是将含镁量较低的矿石、冶炼废渣中的镁元素实现资源化回收的工艺方法。
技术介绍
随着社会对环境保护和可持续发展的要求日益提高，人们对资源回收再生利用的重视程度逐步增加。通过对资源的再生处理能够减少三废的排放，实现绿色环保可持续的经济发展模式。可再生处理就是利用物理、化学和生物的方法进行处理，使能源类的废品净化、减少污染，同时回收、再生处理，实现资源的循环利用。镁主要来源于菱镁矿、白云石矿产，经过分离、提纯、冶炼等工序，得到碱式碳酸镁、氧化镁、氢氧化镁、金属镁等产品，这些镁产品广泛应用于冶金、化工等领域。目前镁主要来自于矿产资源，随着矿产资源逐渐被开发，高品质的含镁矿石会逐渐减少，因此需要拓宽镁的来源，不能局限于现有的矿产资源。白云石、菱镁矿中得的镁含量较高，便于镁的提取，目前的镁提取工艺多以白云石、菱镁矿为原料提取镁，现有工艺对含镁量较低的矿石则无法回收其中的镁元素。钙、镁在元素周期中同属IIA族碱土金属，化学性质相似，在各种矿物中经常相互伴生，且镁含量较低的矿石很多，镁含量较高的菱镁矿、白云石矿较少。镁与钙的化学性质相似，而且大部分矿石中钙的含量较高，镁的含量较低，因此从含镁较低的矿石中提取镁，并实现钙镁的相互分离一直是一个难以攻克的课题。目前的钙镁分离方法包括酸溶法、卤水法、分步煅烧法等，其中卤水法、分步煅烧法适用于镁含量较高的白云石，对镁含量较低的含镁矿石则无法使用。酸溶法是用硫酸，将钙镁转化为硫酸盐，利用硫酸钙微溶于水的性质实现钙镁分离，硫酸镁再与氨水反应得到氢氧化镁，提镁后的溶液成分为硫酸铵，经过蒸发结晶获得硫酸铵副产品。硫酸钙在水中的溶解度约为2g/L，通过酸溶法可以实现钙镁的分离，但限于硫酸钙在水溶液中仍具有一定的溶解度，所获得的氢氧化镁产品中依旧含有少量的钙，一般来说通过酸溶法得到氢氧化镁中钙含量约为1％左右，而氧化镁、碱式碳酸镁产品标准中对钙的含量要求较苛刻，一般来说氧化钙含量不得高于0.7％，因此酸溶法可以实现钙镁分离，但是所获得氢氧化镁不符合产品标准要求，不能直接作为产品输出，还需二次加工。酸溶法在处理过程中，会消耗大量的硫酸，硫酸不仅仅与镁反应，也会与钙反应，钙转化为沉淀石膏(CaSO4)，沉淀石膏颗粒细小，夹带液严重，所得石膏几乎没有用处。硫酸镁还需消耗氨水，将硫酸镁转化为氢氧化镁与硫酸铵，在此过程中，为了获得氢氧化镁产品，消耗了大量的硫酸、氨水等工业原料，只得到了附产价值很低的石膏与硫酸铵。因此对镁含量较低的低品位含镁原料，如此过高的原料成本、工艺成本限制了酸溶法的工业化应用。此外，在目前的矿石冶炼等行业中，硫酸被广泛应用，例如有色金属冶炼企业使用硫酸提取有色金属，稀土冶炼企业也使用硫酸溶解稀土元素。在上述冶炼过程中，矿石中的有色金属及镁也会与硫酸反应，得到可溶性的硫酸盐，进入到硫酸溶液中，在冶炼过程中不可避免的会产生硫酸废水，硫酸废水一般使用石灰作为中和剂，将硫酸溶液中的镁、有色金属等以氢氧化物的形式沉淀，硫酸根以石膏的形式沉淀，得到含镁和有色金属的钙渣。这些含镁钙渣成分复杂，含有氢氧化镁、氢氧化锌、碱式硫酸锌、氢氧化镉、石膏、碳酸钙等成分，目前多以堆存方式为主，少量的使用火法处理。目前火法处理主要是使用回转窑挥发法，通过挥发有价金属，将钙、镁转化为水淬渣。这种方法存在两个问题:(1)有色金属的回收率较低，获得的有色金属产品品质也较低，并且能耗高，二次污染严重，成本非常高。含镁钙渣在火法处理过程中，可挥发元素包括铅、锌、镉、硫等转化为锌蒸气、铅蒸气、镉蒸气、二氧化硫随窑气排出，对空气污染严重。(2)该方法中，钙、镁、硅元素转化成窑渣，造成含镁钙渣原料经回转窑处理后窑渣的体量仍较大，且镁元素仍然无法回收，导致浪费。总之，对于含有色金属的含镁钙渣，因成分复杂，并且含有色金属，多属于危险废物，一般通过回转窑处理，挥发出有色金属，剩余的钙镁元素固化为普通的工业废物。回转窑的处理过程，消耗大量的燃煤、天然气等能源，还会有重金属、二氧化硫等排放，所得有色金属产品的品质较低，需要进行二次加工，并且钙镁资源得不到有效回收而被浪费，资源化回收率很低。综上，由于钙镁因为化学性质相似，不仅在矿石中经常相互伴生，而且在冶炼废渣中也经常伴生，为了实现镁资源的充分回收，需要提供一种可以将钙镁高效分离实现低品位镁原料资源化的技术。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的是：在不消耗额外的化工原料的条件下，将钙镁的分离，使低品位含镁原料中的镁、钙与杂质分离，并直接获得相应的钙、镁产品，无需二次加工，解决低品位含镁原料资源化的难题，降低镁资源化回收的成本，使低品位镁原料的回收具有实际的经济效益，减少含有色金属的含镁钙渣堆放对环境的污染。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种含镁原料的资源化处理方法，包括步骤：S1:将含有硫酸盐、镁助溶剂的镁反应液与含镁原料进行混合反应，控制反应体系的pH值小于9.0，反应结束后,固液分离得到含镁溶液A1与含钙渣B1；S2:将所述含镁溶液A1与沉淀剂进行反应，控制反应体系的pH值在5.5-12.0之间，反应结束后，固液分离，得到沉镁溶液A2和含镁沉淀B2；S3:将含有钙溶剂、钙助溶剂及硫酸盐的钙反应液与所述含钙渣B1混合反应，控制反应体系的pH值在5.5-12.0之间，反应结束后，固液分离，得到含钙溶液A3与尾渣B3；S4:调节含钙溶液A3的pH值至4.0-9.5，使含钙溶液A3中析出硫酸钙，固液分离，得到沉钙溶液A4和含有硫酸钙的含钙沉淀B4。需说明的是，上述步骤S2与步骤S3-S4没有必然的先后顺序，即可先执行S2,再执行S3-S4，也可以S2与S3-S4两条工艺线路并行，或者先执行S3-S4，再执行S2。作为本专利技术的一个较佳实施例，所述含镁原料为含有钙与镁的原料，包括但不限于：白云石、菱镁矿、镁冶炼渣、除镁废渣、硫酸废水中和污泥、含镁废水中和污泥、有色金属冶炼酸性废水中和污泥、氨碱厂产出含镁废渣(白泥)、石棉矿、石棉尾矿、含碳酸钙尾矿中的一种或几种。优选地，所述含镁原料与镁反应液的质量体积比为1-1000g：1L。作为本专利技术的一个较佳实施例，还包括步骤S0:即对初始含镁原料进行预处理，将经预处理的含镁原料用作步骤S1中的含镁原料；所述预处理包括以下任意一种操作：处理方式a、对初始含镁原料进行水洗处理；或处理方式b、将初始含镁原料与与酸性物质或含有酸性物质的水溶液混合进行预处理。其中，当初始含镁原料中含有较多水溶性盐(如可溶性盐酸盐)时，可先用水洗处理，溶去可溶性盐，将不溶水的含镁原料用到步骤S1；也可以直接用酸性物质的水溶液处理，将可溶于酸溶液的碱或盐先溶到酸性水溶液中，将不溶于酸性水溶液的含镁原料用到步骤S1，或者直接将初始含镁原料与酸性物质共混处理，将共混物作为含镁原料用到步骤S1中。其中，处理方式b所用的酸性物质包括但不限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含镁原料的资源化处理方法，其特征在于，其包括步骤：/nS1:将含有硫酸盐、镁助溶剂的镁反应液与含镁原料进行混合反应，控制反应体系的pH值小于9.0，反应结束后，固液分离得到含镁溶液A1与含钙渣B1；/nS2:将所述含镁溶液A1与沉淀剂进行反应，控制反应体系的pH值在5.5-12.0之间，反应结束后，固液分离，得到沉镁溶液A2和含镁沉淀B2；/nS3:将含有钙溶剂、钙助溶剂及硫酸盐的钙反应液与所述含钙渣B1混合反应，控制反应体系的pH值在5.5-12.0之间，反应结束后，固液分离，得到含钙溶液A3与尾渣B3；/nS4:调节含钙溶液A3的pH值至4.0-9.5，使含钙溶液A3中析出硫酸钙，固液分离，得到沉钙溶液A4和含有硫酸钙的含钙沉淀B4。/n

【技术特征摘要】
1.一种含镁原料的资源化处理方法，其特征在于，其包括步骤：
S1:将含有硫酸盐、镁助溶剂的镁反应液与含镁原料进行混合反应，控制反应体系的pH值小于9.0，反应结束后，固液分离得到含镁溶液A1与含钙渣B1；
S2:将所述含镁溶液A1与沉淀剂进行反应，控制反应体系的pH值在5.5-12.0之间，反应结束后，固液分离，得到沉镁溶液A2和含镁沉淀B2；
S3:将含有钙溶剂、钙助溶剂及硫酸盐的钙反应液与所述含钙渣B1混合反应，控制反应体系的pH值在5.5-12.0之间，反应结束后，固液分离，得到含钙溶液A3与尾渣B3；
S4:调节含钙溶液A3的pH值至4.0-9.5，使含钙溶液A3中析出硫酸钙，固液分离，得到沉钙溶液A4和含有硫酸钙的含钙沉淀B4。


2.根据权利要求1所述的一种含镁原料的资源化处理方法，其特征在于，所述含镁原料为含有钙与镁的原料，包括但不限于：白云石、菱镁矿、镁冶炼渣、除镁废渣、硫酸废水中和污泥、含镁废水中和污泥、有色金属冶炼酸性废水中和污泥、氨碱厂产出含镁废渣(白泥)、石棉矿、石棉尾矿、含碳酸钙尾矿中的一种或几种。


3.根据权利要求2所述的一种含镁原料的资源化处理方法，其特征在于，还包括步骤S0:即对初始含镁原料进行预处理，将经预处理的含镁原料用作步骤S1中的含镁原料；所述预处理包括以下任意一种操作：
处理方式a、对初始含镁原料进行水洗处理；或
处理方式b、将初始含镁原料与与酸性物质或含有酸性物质的水溶液混合进行预处理。


4.根据权利要求1所述的一种含镁原料的资源化处理方法，其特征在于，步骤S1中，所述镁助溶剂为选自谷氨酸、缬氨酸、组氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、苏氨酸、甘氨酸、赖氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、蛋氨酸、鸟氨酸、牛磺酸、瓜氨酸、肌氨酸、氨、咪唑、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲胺、乙胺、乙二胺、丙二胺、乙酸、邻苯二甲酸、烟酸、皮考琳酸、苯胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺和乙二胺四乙酸中的一种或几种，所述镁助溶剂在反应体系中的浓度为0.1-6.0mol/L；步骤S3中所述钙溶剂为选自乙二胺四乙酸、丙二胺二乙酸、乙二胺二乙酸、乙二醇二乙醚二胺四乙酸、二乙醚二胺四乙酸、丙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、四羟丙基乙二胺、2-氨基苯甲酸-N,N二乙酸、二乙硫醚二胺四乙酸、磺基水杨酸、二乙三胺五乙酸、三乙四胺六乙酸、环己二胺四乙酸、氨三乙酸和亚氨基二琥珀酸中的一种或几种，所述钙溶剂在反应体系中的浓度为0.1-6.0mol/L；步骤S3中所述钙助溶剂为选自钠、钾、铵、镁、钙、锌、锰、镍、铜、铬、铅离子的硫酸盐、氯化物、甲酸盐、乙酸盐、丙二酸盐、苯甲酸盐、叉羟基磷酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐和琥珀酸盐中的可溶性盐一种或几种，所述钙助溶剂在反应体系中的浓度为0.1-6.0mol/L。


5.根据权利要求1所述的一种含镁原料的资源化处理方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，刘军飞，任佳楠，武占月，陈建民，刘向东，刘广辉，孙建明，王占，
申请(专利权)人：北京中金瑞丰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11