公布日：2023.11.03
申請日：2023.08.10
分類號：C22B23/00(2006.01)I;C22B7/00(2006.01)I;C22B3/38(2006.01)I
摘要
本申請涉及危險廢物回收技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，包括如下步驟：S1、含鎳污泥經(jīng)干化、磨粉、打漿后，在25-35wt％硫酸：25-35wt％雙氧水質(zhì)量比為1：(0.38～0.5)混合溶液中浸泡，得濾液A；S2、向濾液A中加入碳酸鈣使pH至2.8～3.5，得濾液B；S3、向濾液B中加入皂化后的P204萃取劑萃取，分離得P204水相；S4、將P204水相中加入皂化后的P507萃取劑，分離得P507有機相；S5、將P507有機相加入硫酸反萃，分離得含硫酸鎳液；S6、將含硫酸鎳反萃液進行隔油、蒸發(fā)濃縮結(jié)晶和烘干得到硫酸鎳，調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，均無硫化氫溢出，且具有較高的金屬回收率。
權(quán)利要求書
1.一種電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、含鎳污泥經(jīng)過干化、磨粉、打漿后，加入25-35wt％的硫酸和25-35wt％的雙氧水，機械攪拌酸浸反應(yīng)1～2.5h，壓濾，獲得濾液A和濾渣A；所述硫酸與雙氧水的質(zhì)量比為1：(0.38-0.5)；S2、向S1步驟得到的濾液A中加入碳酸鈣調(diào)節(jié)pH至2.8～3.5，壓濾，獲得濾液B和濾渣B；S3、向S2步驟得到的濾液B中加入皂化后的P204萃取劑進行萃取，分離獲得P204有機相和P204水相；S4、將步驟S3得到的P204水相中加入皂化后的P507萃取劑進行萃取，分離得P507有機相和P507水相；S5、將步驟S4得到的P507有機相加入硫酸溶液進行反萃，分離得到空載P507有機相和含硫酸鎳反萃液；S6、將步驟S5得到的含硫酸鎳反萃液經(jīng)隔油、蒸發(fā)濃縮結(jié)晶和烘干得到硫酸鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其特征在于，所述步驟S3還包括將得到的P204有機相中加入2-7mol/L鹽酸溶液進行反萃，分離得到空載P204有機相和反萃液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其特征在于，所述步驟S5硫酸的濃度為2-3mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其特征在于，所述步驟S3中P204萃取劑用氨水或液堿皂化，皂化率為50～60％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其特征在于，所述步驟S4中P507萃取劑用氨水皂化，皂化率為40～60％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其特征在于，所述步驟S6中蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的密度為1.55～1.68kg/m3，溫度為45-55℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其特征在于，所述步驟S6中烘干溫度為55-65℃，烘干時間為1～2h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其特征在于，所述空載P204有機相、空載P507有機相均可回收重復(fù)利用。
發(fā)明內(nèi)容
為了減少電鍍污泥重金屬回收過程中硫化氫的溢出并提高金屬回收率，本申請?zhí)峁┝艘环N電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法。
本申請?zhí)峁┮环N電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，其采用如下技術(shù)方案：
一種電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法，包括如下步驟：
S1、含鎳污泥經(jīng)過干化、磨粉、打漿后，加入25-35wt％的硫酸和25-35wt％的雙氧水，機械攪拌酸浸反應(yīng)1～2.5h，壓濾，獲得濾液A和濾渣A；所述硫酸與雙氧水的質(zhì)量比為1：(0.38-0.5)；
S2、向S1步驟得到的濾液A中加入碳酸鈣調(diào)節(jié)pH至2.8～3.5，壓濾，獲得濾液B和濾渣B；
S3、向S2步驟得到的濾液B中加入皂化后的P204萃取劑進行萃取，分離獲得P204有機相和P204水相；
S4、將步驟S3得到的P204水相中加入皂化后的P507萃取劑進行萃取，分離得P507有機相和P507水相；
S5、將步驟S4得到的P507有機相加入硫酸溶液進行反萃，分離得到空載P507有機相和含硫酸鎳反萃液；
S6、將步驟S5得到的含硫酸鎳反萃液經(jīng)隔油、蒸發(fā)濃縮結(jié)晶和烘干得到硫酸鎳。
通過采用上述技術(shù)方案，S1中含鎳污泥經(jīng)過干化、磨粉、打漿后，加入30wt％硫酸：30wt％雙氧水質(zhì)量比為0.38～0.5混合溶液中，機械攪拌浸泡1～2.5h使重金屬從固體變成游離態(tài)，過濾獲得重金屬離子濾液1。
S2中向濾液1中加入碳酸鈣調(diào)節(jié)pH至2.8～3.5，NiS+H2SO4+H2O2→S↓+NiSO4+2H2O為防止反應(yīng)過程中有H2S氣體逸出，根據(jù)S2-的兩步電離平衡以及NiS的電離平衡：①K1＝9.1×10-8；②K2＝1.1×10-12；③NiS→Ni2++S2-，K3＝1.0×10-24；只要不發(fā)生①反應(yīng)，即不會有H2S氣體逸出，此時，根據(jù)平衡常數(shù)計算可得，PH＞2.5即不發(fā)生①反應(yīng)；過濾獲得重金屬離子硫酸根濾液2和固體硫濾渣2。
S3中向S2步驟得到的濾液2中加入P204萃取劑進行萃取，分離獲得銅、鋅、鐵、錳金屬離子P204有機相和含鎳P204水相；S4中將步驟S3得到的含鎳P204水相中加入經(jīng)皂化后的P507萃取劑，分離得含鎳P507有機相和P507水相，進一步提純鎳硫酸鎳。S5中將步驟S4得到的P507有機相加入硫酸進行反萃，分離得到空載P507有機相和含硫酸鎳反萃液；
S6中將步驟S5得到的含硫酸鎳反萃液進行隔油、蒸發(fā)濃縮結(jié)晶和烘干得到高純度硫酸鎳。
作為優(yōu)選：所述步驟S3還包括將得到的P204有機相中加入2-7mol/L鹽酸溶液進行反萃，分離得到空載P204有機相和反萃液。
通過采用上述技術(shù)方案，將P204有機相中加入2-7mol/L鹽酸進行反萃，分離得到空載P204有機相和去其他離子反萃液，不僅空載P204可以回收循環(huán)利用，反萃后還可以進一步提高銅、鋅、鐵、錳金屬離子的回收率。
作為優(yōu)選：所述步驟S5硫酸的濃度為2-3mol/L。
通過采用上述技術(shù)方案，控制步驟S5硫酸的濃度為2-3mol/L，可以提高硫酸鎳的回收率，進一步提高鎳金屬離子的回收率。
作為優(yōu)選：所述步驟S3中P204萃取劑用20wt％氨水或30wt％液堿皂化，皂化率為50～60％。
通過采用上述技術(shù)方案，P204萃取劑為酸性有機磷酸萃取劑，酸性比較弱，往往當(dāng)水相稍顯酸性反應(yīng)即達到平衡，萃取量十分小。只有用堿來中和生成的酸，才能增加金屬的萃取量；金屬萃取量和加入的氨水或液堿的堿量成正比，合適的皂化率能提高金屬的萃取率，因此，控制萃取劑的皂化率為50～60％，可提高金屬萃取率，進一步提高金屬離子的回收率。
作為優(yōu)選：所述步驟S4中P507萃取劑用氨水皂化，皂化率為40～60％。
通過采用上述技術(shù)方案，P507為酸性磷型萃取劑，控制皂化率為40～60％，可進一步提高鎳金屬離子的回收率。
作為優(yōu)選：所述步驟S6中蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的密度為1.55～1.68kg/m3，溫度為45-55℃。
通過采用上述技術(shù)方案，控制蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的密度為1.55～1.68kg/m3，溫度為45-55℃，可以使硫酸鎳的晶體長大，提高硫酸鎳的回收率。
作為優(yōu)選：所述步驟S6中烘干溫度為55-65℃，時間為1～2h。
通過采用上述技術(shù)方案，控制步驟S6中烘干溫度為55-65℃，時間為1～2h，可以使硫酸鎳的晶體生長均勻，提高硫酸鎳的回收率。
作為優(yōu)選：所述空載P204有機相、空載P507有機相均可回收利用。
通過采用上述技術(shù)方案，本申請萃取分離得到的空載P204有機相、空載P507有機相均可回收利用，不僅可以減少藥劑成本，還可以提高金屬離子的回收率。
綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術(shù)效果：
(1)本申請通過調(diào)節(jié)電鍍含鎳污泥中重金屬回收方法中的工藝參數(shù)，得到的鎳離子回收率、其他離子回收率、硫酸鎳純度最高分別為97.1％、92.32％和98.10％，且均無硫化氫溢出，具有較高的金屬回收率。
(2)本申請通過控制硫酸和雙氧水質(zhì)量比，得到的鎳離子回收率、其他離子回收率、硫酸鎳純度分別為83.0-84.8％、73.85-76.92％和80.66-82.93％，且均無硫化氫溢出，進一步提高了金屬離子的回收率。
(3)本申請通過將污泥酸浸后的濾液pH調(diào)至2.8～3.5，提高了得到的鎳離子回收率、其他離子回收率、硫酸鎳純度分別為86.0-86.5％、78.98-79.81％和84.45-85.03％，且均無硫化氫溢出，進一步提高了金屬離子的回收率。
(4)本申請通過控制硫酸的濃度、并將萃取后得到的P204有機相中加入鹽酸進行反萃，得到的鎳離子回收率、其他離子回收率、硫酸鎳純度分別為90.9％、87.18％和90.52％，且均無硫化氫溢出，提高了金屬離子的回收率。
(5)本申請通過將P204萃取劑皂化，皂化率為50～60％、P507萃取劑皂化，皂化率為40～60％，得到的鎳離子回收率、其他離子回收率、硫酸鎳純度分別為94.8％、92.31％和94.86％，且均無硫化氫溢出，提高了金屬離子的回收率。
(6)本申請通過控制硫酸鎳蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的密度和溫度，以及烘干溫度，得到的鎳離子回收率、其他離子回收率、硫酸鎳純度分別為97.1％、92.32％和98.10％，且均無硫化氫溢出，提高了鎳金屬離子的回收率。
（發(fā)明人：梁海波;楊龍;胡春林;趙士州）
