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稀土母液絮凝沉淀中絮凝劑選型技術(shù)解析

時間:2025-03-22 10:54:01 來源: 瀏覽|:89次

稀土母液絮凝沉淀中絮凝劑選型技術(shù)解析

一、稀土母液特性分析

稀土母液是稀土元素提取過程中產(chǎn)生的復(fù)雜溶液,具有以下特點:

  1. 高懸浮物濃度:含未完全沉淀的稀土礦物顆粒(粒徑<45μm)、硅藻土等助濾劑殘渣。
  2. 膠體穩(wěn)定性強:溶液中的細小顆粒(如硅酸根膠體)帶有負電荷,形成雙電層結(jié)構(gòu),難以自然沉降。
  3. 化學成分復(fù)雜:含NH??、SO?2?、Cl?等離子及殘留萃取劑(如P204、P507)。
  4. pH值范圍寬:根據(jù)工藝不同,pH可在3-7之間波動。

二、絮凝劑選型核心原則

需滿足以下技術(shù)要求:

  1. 高效電中和能力:快速中和膠體顆粒表面電荷,壓縮雙電層。
  2. 強吸附架橋作用:形成大尺寸絮體,加速沉降。
  3. 耐酸堿穩(wěn)定性:適應(yīng)稀土母液的pH波動。
  4. 環(huán)保兼容性:避免引入重金屬污染,符合排放要求。

三、絮凝劑類型及適用性分析

(一)無機絮凝劑
  1. 鋁鹽系列
    • 硫酸鋁
      • 優(yōu)點:電中和能力強,pH適應(yīng)范圍廣(5-8)。
      • 缺點:投加量大時易導致水體鋁超標,污泥含水率高。
    • 聚合氯化鋁(PAC)
      • 優(yōu)點:預(yù)水解產(chǎn)物,絮體形成快,投加量比硫酸鋁減少30%。
      • 缺點:對低溫(<15℃)母液效果下降。
  2. 鐵鹽系列
    • 硫酸亞鐵
      • 優(yōu)點:成本低,對膠體硅去除率高。
      • 缺點:絮體松散,需配合PAM使用,鐵離子殘留影響后續(xù)回收。
    • 聚合硫酸鐵(PFS)
      • 優(yōu)點:分子量大,沉降速度快,適用pH 4-11。
      • 缺點:腐蝕性強,需防腐設(shè)備。
(二)有機絮凝劑
  1. 聚丙烯酰胺(PAM)
    • 陽離子型
      • 優(yōu)點:對負電膠體吸附強,絮體密實,沉降速度提升50%。
      • 缺點:高電價陽離子可能破壞稀土配位結(jié)構(gòu),需控制投量。
    • 陰離子型
      • 優(yōu)點:分子鏈伸展充分,架橋作用強。
      • 缺點:需與無機絮凝劑聯(lián)用,單獨使用效果差。
  2. 天然高分子改性劑
    • 淀粉基絮凝劑
      • 優(yōu)點:可生物降解,對微細顆粒吸附性好。
      • 缺點:耐溫性差,需高溫改性(>80℃)增強效能。
(三)復(fù)合型絮凝劑
  • 鐵鋁共聚物
    • 優(yōu)點:兼具鋁鹽的電荷中和和鐵鹽的絮體強度,投加量減少25%。
    • 缺點:制備工藝復(fù)雜,成本較高。
  • 無機-有機雜化絮凝劑
    • 優(yōu)點:PAC與PAM共聚,實現(xiàn)電中和與架橋協(xié)同作用。
    • 缺點:需現(xiàn)配現(xiàn)用,儲存穩(wěn)定性差。

四、選型實驗方法

  1. 燒杯實驗
    • 取500mL母液,調(diào)節(jié)pH至預(yù)設(shè)值(如5.5)。
    • 分別投加不同絮凝劑(濃度梯度實驗),記錄絮體形成時間、沉降速度、上清液濁度。
  2. 動態(tài)模擬實驗
    • 使用小型絮凝反應(yīng)器,模擬實際水力條件(G值、GT值)。
    • 檢測絮體破碎率(<10%為優(yōu))。
  3. 經(jīng)濟性評估
    • 計算單位處理成本(藥劑費+污泥處置費)。
    • 示例:某稀土廠采用PFS+陽離子PAM組合,藥劑成本0.8元/m3,污泥含水率82%,脫水后外運費用1.2元/m3,總成本低于單獨使用PAC方案。

五、典型工藝參數(shù)

絮凝劑類型ZUI佳pH投加量(mg/L)沉降速度(m/h)稀土損失率(%)
PAC6.080-1200.8-1.21.2-1.8
PFS+陽離子PAM4.5PFS 60+PAM 21.5-2.00.8-1.5
鐵鋁共聚物5.540-601.0-1.41.0-1.6

六、結(jié)論

  1. 優(yōu)先推薦組合方案:PFS(60mg/L)+陽離子PAM(2mg/L),兼顧沉降速度和稀土回收率。
  2. 特殊場景調(diào)整
    • 高硅母液:增加鎂鹽(MgCl?)作為助凝劑,強化硅酸根去除。
    • 低溫母液:選用預(yù)乳化PAM,投加溫度>10℃。
  3. 環(huán)保建議:定期檢測出水中Al3?、Fe3?含量,避免超標,推薦采用鐵鋁共聚物減少金屬殘留。

通過系統(tǒng)實驗和工藝優(yōu)化,可確定適用于特定稀土母液的絮凝劑配方,實現(xiàn)高效澄清與資源回收的雙重目標。



以上數(shù)據(jù)為AI提供,僅供參考 

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