[发明专利]酸性矿井水提取硫酸(H2SO4)的技术及装置

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及硫酸制取及酸性矿井水处理，具体地说是酸性矿井水提取硫酸(H₂SO₄)技术及装置。

背景技术

目前我国主要是以硫铁矿为原料生产硫酸，硫铁矿消耗量约占世界的50％。该方法面临的三大问题：矿产资源后备矿产储量不足、浪费巨大，并且环境污染问题严重的，同时能耗较高。

煤矿酸性矿井水是煤矿开采过程中的一大污染源，具有pH值低、富含SO²⁺₄离子的特征。目前中国煤炭生产过程中，每年至少排出22.6亿吨的矿井水，其中80％以上是pH值小于6.0的酸性矿井水。酸性矿井水的直接排放不仅浪费了宝贵的水资源，而且还会对环境中的水体、土壤、植物造成污染。

对于酸性矿井废水的处理，现有技术主要是以石灰或石灰石等碱性物质的中和、化学沉淀或纳滤、反渗透等过滤方法，使酸性矿井水达到排放标准或深度处理，综合利用。

2005100002687公开了“一种用于矿井水深度净化的方法与装置”，该方法主要包括两部分：絮凝—微滤拦截(CMF)及纳滤(NF)，相应的装置主要包括：CMF反应器及NF膜过滤器，该方法用纳滤膜将矿井水中硫酸根作为有害物质去除而没有作为资源利用。

200610088158公开了“矿井水处理工艺及矿井水一体化处理装置”，该方法通过混凝沉淀工艺清除水中部分金属离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子；通过吸附沉淀工艺，向经混凝沉淀后的水中加入吸附剂，吸附水中的硫酸根离子后沉淀并被清除。

201210357513公开了“一种硫酸根吸附剂磁性纳米氢氧化锆及其制备方法”，该方法制备的硫酸根吸附剂吸附后易于固液分离，能够有效保证水体在脱除硫酸根后基本无残留，吸附效果好。

201210322177公开了”一种去除水中硫酸根的复合吸附材料及其制备方法”，该方法将超细氢氧化锆粉末与三维有序大孔材料通过溶胶凝胶法和煅烧工艺，制备出一种具有独特的催化和吸附性能的复合吸附材料，采用本发明的复合吸附材料饮用水中的硫酸根能稳定达到饮用水标准。

201110057315公开了“一种使用双极性膜电渗析装置生产硫酸和氢氧化钠的方法”，该方法是将硫酸钠溶液注入到阴离子选择膜和阳离子选择膜形成的隔室中，将水注入到双极膜与阴离子选择膜、阳离子选择膜形成的隔室中，在直流电场力作用下，在阳离子选择膜与双极膜面向阳极的阴离子选择面形成的隔室和/或阳离子选择膜与阴极形成的隔室中得到氢氧化钠，在阴离子选择膜与双极膜面向阴极的阳离子选择面形成的隔室和/或阴离子选择膜与阳极形成的隔室中得到硫酸。

上述现有技术的主要问题在于：酸性矿井水处理化学投药量大，成本高以及硫酸根作为有害物质去除，而不是作为资源综合利用，虽然目前已有从酸性矿井水中吸附硫酸根离子的研究报道，以及硫酸钠电解为硫酸和氢氧化钠的研究报道，但是并没有从酸性矿井水提取硫酸(H₂SO₄)技术的研究报道以及相关专利，因此，研究开发一种适合于酸性矿井水的硫酸(H₂SO₄)提取技术及装置，对实现酸性矿井水的资源化、无害化具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：采用一些列的物理化学技术工艺，从酸性矿井水中提取硫酸(H₂SO₄)，实现酸性矿井水的资源化。