稀土是工業(yè)發(fā)展必不可少的重要資源，目前在世界上的儲量大約只有一萬(wàn)噸左右。而我國是世界上擁有稀土資源最多的國家，超過(guò)一半的稀土資源在我國境內，這為我國工業(yè)發(fā)展提供了有力保證。工業(yè)發(fā)展使得對稀土的需求不斷擴大，對稀土的冶煉分離產(chǎn)生的“三廢”，即廢氣、廢水、廢渣，對環(huán)境的污染越來(lái)越嚴重。在這三者當中，廢水的污染問(wèn)題尤其令人擔憂(yōu)。由于稀土濕法冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢水成分復雜、污染有害物質(zhì)種類(lèi)眾多、數量巨大等特點(diǎn)，若不能對其進(jìn)行有效治理，對地表和地下水都會(huì )有嚴重的危害。從近年來(lái)的報道來(lái)看，無(wú)論是北方的內蒙古，還是南方的廣東和廣西地區，都很重視對廢水的治理，并做了很多行之有效的工作。筆者以多年來(lái)治理冶金廢水的經(jīng)驗為基礎，對當前我國稀土行業(yè)使用的廢水處理方法進(jìn)行了探討，并以某稀土生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的含有氨和鎂的廢水為例進(jìn)行了論述。
1、廢水的來(lái)源
濕法冶煉和火法冶煉是目前我國稀土冶煉的主要的兩種方法，相對來(lái)說(shuō)濕法冶煉應用的更加廣泛。由于稀土礦物種類(lèi)很多，采用的冶煉工藝也不盡相同，產(chǎn)生的廢水也是種類(lèi)繁多。在稀土冶煉過(guò)程當中，使用較多的礦物有離子型稀土礦、混合型稀土礦以及獨居石等，它們當中一般都含有鐳、氟、鈾等放射性元素，這些元素如果進(jìn)入廢水中，會(huì )對環(huán)境有很大的傷害。目前，氟碳礦的開(kāi)采以氧化焙燒方法為主，混合型稀土礦多使用通過(guò)濃硫酸焙燒技術(shù)，離子吸附型主要使用在原地浸取的方法完成冶煉�？梢钥闯鲞@些稀土礦物的生產(chǎn)冶煉都需要濃酸、燒堿或者重金屬的鹽類(lèi)試劑。如果這些試劑在廢水中大量存在，廢水對環(huán)境的危害就會(huì )大為增加。
(1)酸性廢水
如果廢水中含有鹽酸、硫酸、氟，或者被酸泡過(guò)，那么這種廢水成為酸性廢水。這種廢水一般是在進(jìn)行酸法萃取的過(guò)程中形成的，污染物質(zhì)為硫酸或者鹽酸。被酸泡過(guò)的廢水主要含有氫、氯、氟、鈣、鎂等元素的離子，進(jìn)而形成污染源。在稀土焙燒過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生很多有害尾氣，這些尾氣只有經(jīng)過(guò)噴淋以后才能排放，這些廢水中含有氫氟酸、二氧化硫、硫酸等有害物質(zhì)。
(2)堿性廢水
該廢水是應用堿法生產(chǎn)稀土過(guò)程中產(chǎn)生的，主要含有火堿等有害物質(zhì)，含堿和氟較多。
(3)含放射性元素廢水
當使用堿法對獨居石礦進(jìn)行冶煉過(guò)程中，在溶解、萃取以及提純的過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，含有放射性元素，如鈾、鐳、釷。含有放射性元素的廢水成分多樣，必須經(jīng)過(guò)嚴格處理才能進(jìn)行排放。
(4)含銨廢水
含有硝酸銨、氯胺、硫胺的廢水統稱(chēng)為含銨廢水。其中，還有氯胺的廢水是稀土冶煉過(guò)程中進(jìn)行皂化分離形成的;含有硝酸銨的廢水是由于在冶煉過(guò)程中缺少氯導致的;含有硫胺的廢水是焙燒碳酸稀土礦的過(guò)程當中形成的，除了硫酸銨以外，還含有微量的鈣離子、鎂離子等。
2、廢水的處理方法
廢水處理一般應遵循的原則是:首先，選擇優(yōu)質(zhì)的原材料，避免使用含有大量污染物質(zhì)的礦物;第二，不斷探索和使用新技術(shù)，減小產(chǎn)生廢水的噸數;第三，對已經(jīng)產(chǎn)生的廢水，要堅決治理不能敷衍了事。如果不能有效減少廢水中的污染物，日積月累下來(lái)對環(huán)境的危害極大。
目前對于廢水的治理，沒(méi)有統一有效的治理方法和技術(shù)。這是由于稀土濕法冶金面對的礦物原料眾多、所需的產(chǎn)品各有不同，生產(chǎn)加工技術(shù)也就各不相同，產(chǎn)生的廢水所含的有害物質(zhì)多種多樣。因此，在治理廢水之前，必須先仔細研究廢水中污染物成分和含量，詳細分析生產(chǎn)加工工藝的基礎上，對不同的有害物質(zhì)使用相應的處理方法。
對于酸性廢水來(lái)說(shuō)，基本上含有氫離子、氯離子、氟離子、鈣離子、鎂離子以及硫酸根離子等，我們可以利用中和法、回收硫酸法以及氟化鹽法來(lái)進(jìn)行處理。所謂中和法，就是通過(guò)向酸性廢水中添加堿性溶液等對原溶液進(jìn)行中和，原來(lái)的有害物質(zhì)可以以鹽類(lèi)的形式除掉，再通過(guò)去氟的方式，廢水就可以達到直接排放的標準。
還可以利用對尾氣進(jìn)行降溫冷卻的方式，把溶液中的酸提高到超過(guò)50%，把氫氟酸利用蒸發(fā)的方式分離出來(lái)，進(jìn)一步提高酸在溶液中的含量，氫氟酸分離出來(lái)以后有效的回收。這種方法不會(huì )產(chǎn)生次生污染，同時(shí)節省水資源，減輕了企業(yè)的用水負擔。
堿性廢水一般都有大量的氫氧根離子和氟離子，我們同樣可以通過(guò)中和的方法進(jìn)行處理。先把酸性溶液倒入廢水，測得pH值大約為6時(shí)，加入石灰溶液產(chǎn)生沉淀，進(jìn)而把氟化物沉淀析出。
獨居石礦物生產(chǎn)過(guò)程當中產(chǎn)生的廢水很多都會(huì )有放射性物質(zhì)，如鈾、鐳和釷等。對這些放射性物質(zhì)，可以通過(guò)沉淀析出和絮凝吸附兩種方法進(jìn)行去除。對于鈾元素來(lái)說(shuō)，把堿性溶液加入廢水以后，PH值達到中性左右，它就可以與氫氧根結合后以沉淀的形式析出。先去掉鈾和釷以后，鐳的去除是在剩余廢水中添加氯化鋇溶液，當溶液中仍然有硫酸根存在的前提下，會(huì )產(chǎn)生硫酸鋇和硫酸鐳，從而鐳元素被從廢液中去除。
含銨的廢水一般都是可以回收的，使用物理或者化學(xué)的多種方法都可以把銨鹽中的銨元素以氣態(tài)的形式進(jìn)行收集，再對廢水中的硫酸進(jìn)行中和和回收。目前應用較多的方法有直接蒸發(fā)、滲析蒸發(fā)以及堿性蒸發(fā)等。
3、沉淀吹脫法處理廢水
3．1 實(shí)驗過(guò)程
在本實(shí)驗中，以某北方稀土企業(yè)的廢水為實(shí)驗對象，里喲哦那個(gè)化學(xué)沉淀的方法對廢水進(jìn)行處理，先將廢水中的氨和鎂元素去除，再對廢水進(jìn)行吹脫處理，分析剩余氨的含量以及部件的結垢情況。測得的廢水指標為NH3 8500mg/L、Mg2+ 9230mg/L、SO4 53600mg/L。
實(shí)驗目的是利用廢水中離子濃度的變化，確定其對氨和鎂的影響。首先把廢水在攪拌機上進(jìn)行攪拌，持續60分鐘后，把高濃度的氫氧化鉀加入到廢水樣品中，當測得廢水的pH值升高到9以后，以一定的比例加入磷酸鹽。待廢水溶液穩定以后，進(jìn)行沉淀和固液分離，對廢水上清液中的氨和鎂離子的濃度進(jìn)行測定。
把高濃度的氫氧化鉀溶液倒入分離出來(lái)的上清液以及沒(méi)有進(jìn)行處理過(guò)的廢水中，測得pH數值為11左右，使用自制的玻璃吹脫塔分別對兩種溶液進(jìn)行吹脫實(shí)驗，實(shí)驗時(shí)間36小時(shí)。反應完成后，對兩種溶液中的氨、磷酸根、鎂離子的濃度進(jìn)行測定。將鐵片從溶液中取出，在干燥箱中干燥24小時(shí)，分別記錄烘干前后其質(zhì)量的變化，從而得出鐵片上結垢質(zhì)量的數值改變。
3．2 實(shí)驗結論
多次實(shí)驗獲得數值表明，當溶液中的鎂離子和磷酸根離子的濃度為1:0．98時(shí)，如果磷酸根離子濃度的數值保持不變，氨離子和鎂離子在廢水中的濃度大幅下降，廢水的處理效果達到最佳。同時(shí)，經(jīng)過(guò)沉淀處理以后的廢水，吹脫的效率和結果都比不進(jìn)行沉淀處理的廢水更加明顯，結垢現象也得到了很明顯的抑制。
4、結論
盡管目前我國多數稀土企業(yè)都在冶煉過(guò)程中對廢水進(jìn)行了處理，但是很多時(shí)候處理的并不完善，對環(huán)境仍然有很大程度的污染。在此筆者建議國家監管部門(mén)要加強對企業(yè)廢水排放的監督和指導，做到廢水分類(lèi)、科學(xué)處理，可以回收的物質(zhì)進(jìn)行回收和二次利用;探索和推廣更加經(jīng)濟有效的廢水治理技術(shù)，在減輕企業(yè)負擔的同時(shí)有效保護環(huán)境不受污染。（來(lái)源：(江西南方稀土高技術(shù)股份有限公司）
