背景技术
硫酸镍,xNiSO4·6H2O·yNiSO4·7H2O,常作为一种重要的原料用于电镀工业,用于预镀镍、镀镍、镀镍铁合金、镀镍钴合金、镀镍锌合金,也用于化学镀镍等溶液中;还用于制造镍镉电池、镍氢电池、硬化油或油漆的催化剂、还原染料的媒染剂、金属着色剂等,也用于制取镍触媒及其他镍盐等。硫酸镍结晶由硫酸镍溶液蒸发浓缩、冷却结晶而成。
我国是镍资源匮乏但市场需求量巨大的国家之一。镍在地壳中的含量虽然较丰富,但多为氧化物矿品位1%左右且不能物理选矿富集,能选矿富集的只有硫化物矿,其品位为0.3%至1.0%。上述含镍废料镍金属含量高达10~20%,是我国伴生矿产镍含量的850倍以上,其资源循环不仅可以节约大量的镍矿产资源,而且可以大幅度降低能源消耗,保护生态环境,在节约资源、减少能耗和改善环境方面有明显的效果。
黄渣和电镀生产废水处理污泥是两种常见的含镍废料。黄渣是铜冶炼过程附产的废渣,主要成分是酸性脱水硫酸镍,电镀生产废水处理污泥是电镀生产废水加入碳酸钠沉淀的污泥,主要含有碳酸镍。
以往处理上述含镍废料时主要是单一考虑,主要流程是:黄渣,用水溶解其中的硫酸镍、硫酸铜和硫酸亚铁,用氢氧化钠或碳酸钠中和其中的游离硫酸,再进行后续的除铁和除铜等杂质处理,处理成本高,同时引入钠离子,钠离子不能在后续的沉淀除杂或萃取除杂中除去,在硫酸镍溶液中累积,浓度高时以难溶盐硫酸镍钠形式与硫酸镍一起析出,造成硫酸镍主金属含量降低,水不溶物指标增高,严重影响硫酸镍结晶的质量。
电镀生产废水处理污泥的主要处理流程是:用硫酸溶解其中的碳酸镍、碳酸铜和碳酸锌,再进行后续的除杂质处理,得到高纯度的硫酸镍溶液,硫酸镍溶液可浓缩结晶得到硫酸镍结晶。但由于电镀生产废水处理污泥含镍量不高,易造成除杂后硫酸镍溶液镍离子浓度不高,即使不外加水用浓硫酸溶解,得到的高纯度的硫酸镍溶液中镍离子浓度在70~80g/l,使后续的浓缩结晶过程要蒸发大量的水,能耗过高。
现有的含镍废料回收镍的方法,能耗普遍高,回收得到的镍盐中,往往含有大量的杂质,二次处理麻烦,成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合处理含镍废料回收硫酸镍的方法。
本发明所采取的技术方案是:
一种综合处理含镍废料回收硫酸镍的方法,包括以下步骤:
1) 将黄渣与电镀生产废水处理污泥混合,加水混合均匀,搅拌,浸出3~10小时;
2) 浸出后,在浸出液中通入空气或氧气,使溶液中的杂质铁氧化沉淀,过滤,取滤液;
3) 将滤液用萃取剂萃取除杂,得到硫酸镍溶液,浓缩结晶得到硫酸镍结晶。
优选的,调整黄渣与电镀生产废水处理污泥混合比,使浸出后溶液的pH为3.2~3.8。
优选的,调整步骤1)中水的加入量,使浸出后溶液的镍含量在100~120g/L。
优选的,萃取剂由P204与煤油按0.25~0.35:1的体积比混合而成。
优选的,萃取除杂时,滤液与萃取剂混合体积比为1:1。
优选的,浸出的温度为60~95℃,浸出的时间为4~6小时。
本发明的有益效果是:
本发明方法的处理工艺简单,易于操作,得到的硫酸镍纯度高。本发明方法无需添加酸碱,避免在硫酸镍中引用外来离子,使用的萃取剂可再生重复使用,处理成本低。
本发明方法实现了低成本地变废为宝,不会造成二次污染,是一种绿色环保的含镍废料处理方法。
具体实施方式
一种综合处理含镍废料回收硫酸镍的方法,包括以下步骤:
1) 将黄渣与电镀生产废水处理污泥混合,加水混合均匀,搅拌,浸出3~10小时;
2) 浸出后,在浸出液中通入空气或氧气,使溶液中的杂质铁氧化沉淀,过滤,取滤液;
3) 将滤液用萃取剂萃取除杂,得到硫酸镍溶液,浓缩结晶得到硫酸镍结晶。
优选的,调整黄渣与电镀生产废水处理污泥混合比,使浸出后溶液的pH为3.2~3.8。通过这一调节,可使溶液中的杂质铁可以尽可能完全的沉淀下来,同时可以保证含镍废料中的镍元素完全溶解于浸出液中,有效地避免镍元素的损失。
优选的,调整步骤1)中水的加入量,使浸出后溶液的镍含量在100~120g/L。这样,可在大大减少后续浓缩结晶处理的能耗,同时可以保证溶液中的镍元素可以完全地溶解。
优选的,萃取剂由P204与煤油按0.25~0.35:1的体积比混合而成。
优选的,萃取除杂时,滤液与萃取剂混合体积比为1:1。
优选的,浸出的温度为60~95℃,浸出的时间为4~6小时。在这一温度范围内,可以使镍元素尽可能快地浸出,同时,避免杂志过多地溶出。
下面结合实施例,进一步说明本发明。
以下实施例中,使用的黄渣的主要成分为:
H2SO4 20%
NiSO4 60%
FeSO4 15%
CuSO4 5%
电镀生产废水处理污泥的主要成分为:
NiCO3 15%
CuCO3 2.5%
ZnCO3 1.5%
余量为水及其他微量杂质。
上述百分比均为质量百分比。
为达到更好地处理效果,需要控制黄渣和电镀生产废水处理污泥的混合比例及水的加入量,使反应完毕溶液的pH值为3.2~3.8,镍含量在100~120g/L之间。以本发明使用的黄渣和电镀生产废水处理污泥为例,要达到上述目的,将100g黄渣,与118g电镀生产废水处理污泥混合,加入约180ml水即可。以下实施例中,如无特别说明,黄渣、电镀生产废水处理污泥、水均按上述原则混合。
实施例1
1) 将黄渣与电镀生产废水处理污泥混合,加水混合均匀,搅拌均匀,于80~90℃浸出3小时;
2) 浸出后,保持浸出液的温度为80~90℃,通入空气或氧气,使溶液中的杂质铁氧化沉淀,过滤,取滤液;
3) 将除铁后的溶液按1:1的体积比与萃取剂混合,30℃,多级萃取除杂,得到硫酸镍溶液,浓缩结晶得到硫酸镍结晶。
其中,萃取剂由P204与煤油按0.3:1的体积比混合而成。
经检验,得到的硫酸镍纯度为99.0%。
实施例2
1) 将100g黄渣与118g电镀生产废水处理污泥混合,加入180ml水混合均匀,搅拌均匀,于85~95℃浸出3小时,浸出后溶液的pH为3.2~3.8,浸出后溶液的镍含量在100~120g/L,使用的黄渣的主要成分为:H2SO4 20%、NiSO4 60%、FeSO4 15%、CuSO4 5%,电镀生产废水处理污泥的主要成分为:NiCO3 15%、CuCO3 2.5%、ZnCO3 1.5%、余量为水及其他微量杂质, 上述百分比均为质量百分比;
2) 浸出后,保持浸出液的温度为80~90℃,在浸出液中通入空气或氧气,使溶液中的杂质铁氧化沉淀,过滤,取滤液;
3) 将除铁后的滤液按1:1的体积比与萃取剂混合,20℃,多级萃取除杂,得到硫酸镍溶液,浓缩结晶得到硫酸镍结晶。
其中,萃取剂由P204与煤油按0.25:1的体积比混合而成。
经检验,得到的硫酸镍纯度为99.3%。
实施例3
1) 将黄渣与电镀生产废水处理污泥混合,加水混合均匀,搅拌均匀,于70~80℃浸出6小时;
2) 浸出后,保持浸出液的温度为70~80℃,通入空气或氧气,使溶液中的杂质铁氧化沉淀,过滤,取滤液;
3) 将除铁后的溶液按1:1的体积比与萃取剂混合,25℃,多级萃取除杂,得到硫酸镍溶液,浓缩结晶得到硫酸镍结晶。
其中,萃取剂由P204与煤油按0.35:1的体积比混合而成。
经检验,得到的硫酸镍纯度为98.7%。
实施例4
1) 将黄渣与电镀生产废水处理污泥混合,加水混合均匀,搅拌均匀,于65~70℃浸出10小时;
2) 浸出后,保持浸出液的温度为65~70℃,通入空气或氧气,使溶液中的杂质铁氧化沉淀,过滤,取滤液;
3) 将除铁后的溶液按1:1的体积比与萃取剂混合,35℃,多级萃取除杂,得到硫酸镍溶液,浓缩结晶得到硫酸镍结晶。
其中,萃取剂由P204与煤油按0.28:1 的体积比混合而成。
经检验,得到的硫酸镍纯度为98.9%。
本发明方法的处理工艺简单,易于操作,得到的硫酸镍纯度高。本发明方法无需添加酸碱,避免在硫酸镍中引用外来离子,使用的萃取剂可再生重复使用,处理成本低。
本发明方法实现了低成本地变废为宝,不会造成二次污染,是一种绿色环保的含镍废料处理方法。