周龙彪,分离技术

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1、液体膜分离技术在冶金中的应用现状摘要：通过大量典型案例，从提升传统冶金工艺的技术水平等五个方面介绍了膜分离技术在冶金工业中实现节能、减排、降耗方面的重要作用．指出提高对膜技术的重要性的认识及开发更多能满足冶金工业需要的特种功能膜是在冶金领域深入推广膜技术的关键．关键词：膜；冶金；应用；节能近几年随着固体功能膜种类的增多、质量的提高及在许多行业的成功应用，促使许多冶金企业及膜公司对在冶金工业中应用膜分离技术处理各种溶液引起了重视，在国内外出现了许多令人振奋的应用案例及研究成果．冶金工业中涉及的中高压锅炉水处理、生活小区生活

2、污水处理回用等方面的需求与其它行业相比，在工艺技术上一般并无什么特殊之处，因此本文不准备在这些方面花费笔墨，仅对应用膜技术解决具有行业特色问题方面做一个大致的概括．1用膜技术提升传统冶金工艺的技术1．1湿法炼铜领域湿法炼铜已成为铜冶炼工业的一个重要分支，世界铜产量的2O～30目前使用湿法工艺生产．尽管以浸出一萃取一电积工艺组成的现代湿法炼铜工艺是一个很先进的工艺，但用膜技术可将其技术水平提升至一个新的高度．1．1．1处理贫电解液湿法炼铜工艺中，尽管萃取作业有很高的铜铁选择性，但随反萃液电积循环次数增加，电解贫液中的铁含量

3、也会积累，为此仍必须定期抽出部分电解液进行除铁，以维持电解液中铁含量在一个允许的水平之内．但这样势必会损失其中的铜以及在电解液中添加的钴，为此北美铜矿采用纳滤(NF)膜处理贫电解液．利用三价铁离子的截留率大于二价铜、钴离子的特性使铁截留．如果每分钟排出的贫电解液以238．5L，截留液中铁含量每天为248．3kg，截留液的量为每分钟6O．1L，铜、钴离子截留率低，部分透过膜回收，从而使铜、钴的回收率分别提高51和429／5，详见表1．表1各组分通过纳滤膜的截留率Table1Therejectionofelementsbyn

4、ano-filtrationmembrane*截留率一[(1-p)／F]×100％1．1．2控制水量平衡及浓缩铜北美铜矿山，由于雨水及雪的稀释作用及蒸发量小，萃余液返回浸出造成水量过剩，故不得不排出部分萃余液用石灰法从pH2中和至pH7，因而造成了金属铜的损失．为此采用NF工艺处理浸出液，如果截留液与透过液的体积各占50，且透过液体积与原流程排出的萃余液相等，但由于透过液的铜含量很低，再用石灰中和时，石灰用量大为减少，铜的损失也大大降低．新老工艺流程对比示于图1，操作成本对比列入表2．表2原工艺与采用纳滤膜技术的操作成本

5、比较以上在北美铜矿山应用的NF技术均采用美国HarrisonWestern公司开发的特种NF膜，目前该公司已将该技术应用于我国福建紫金矿业，处理酸性含铜300mg／L的废水，浓缩的铜液返回电解工段，每回收1t铜，大约可同时回收4000m。水返回流程，不但降低了石灰用量，且每年可回收600～700t铜，110万m3水．1．2反渗透技术浓缩含锂溶液我国青海盐湖水为重要的锂资源，研究从盐湖水中提锂的合理工艺一直是比较难的一个课题，如果应用膜技术与其它工艺相配合，有可能使从盐湖水中提锂工艺更简单合理．例如应用无机离子交换剂可选择

6、性从盐湖水中吸附锂，但由于交换剂容量低，锂的原子量又小，故得到的LiC1溶液浓度很低，含锂仅为0．5g／L．此时配合应用反渗透浓缩，一段RO操作压力35kg，使锂的浓度达2g／L，再经二段Ro在75下浓缩，锂的浓度达4～6g／L，从而大大简化了结晶碳酸锂的工艺．纳滤膜分离一、二价离子的功能及一价离子选择透过交换膜的选择性均在简化从盐湖水或提钾后卤水中提锂的工艺方面具有极大的发展潜力．事实上HWA公司利用配制的含Na45g／L、Mg25g／L、Li0．23g／L的溶液经两级纳滤后，渗透液中Mg仅为0．68g／L，Mg／Li

7、降至3／1，从而大大简化了下一步的提锂工艺．1．3石煤钠化焙烧提钒石煤是我国的一种重要含钒资源，钠化焙烧从石煤中提钒是一种技术相当成熟、适应性很广的工艺，但由于环境污染严重，故为环保部门明令禁止采用，为此开发的一些新工艺在资源适应性方面都有些限制，环保问题也不能彻底解决．中南大学将电渗析与纳滤技术引入传统的钠化焙烧工艺，形成了如图2所示的一种新工艺．石煤钠化焙烧的反应如下：2NaCl+2/302+V2O3--2NaVO3+C122NaC1+O2+H2O+V2O3=2NaVO3+2HCl焙烧过程析出的氯气及氯化氢气体是主要

8、污染验结果如表4、表5所示．目前已在多家钛厂推广源，因此改进烟气除尘、吸收系统，保证无有害气体使用．排出后，引进纳滤膜及电渗析技术于流程中，在采取烟气有效处理基础上，如图2所示，此时用回收的酸调整纳滤浓缩液的pH，用NHCl沉钒．沉钒母液脱氨，析出的氨气用回收的盐酸吸收，产生的NHCl返回沉钒，纳滤渗透液及烟气回收得