CN106566930A - 一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，所述工艺步骤包括：首先是水浸，将含镉焚烧渣用水浸取，使含镉焚烧渣中可溶性盐类溶于水，并得到水浸液，将水浸液与含镉焚烧渣分离；其次是堆浸，根据含镉焚烧渣中镉的性质，选择硫酸、盐酸或硝酸进行分段堆浸，使镉进入堆浸液，使得含镉焚烧渣中镉含量达到排放标准；再次是富集，根据堆浸液中镉的性质，采用树脂吸附堆浸液中低浓度镉，使镉富集于树脂中，并得到吸附后液，吸附后液返回继续二次堆浸；然后是解吸，针对所选用的镉吸附树脂，采用硫酸在常温下对吸附后的树脂进行解吸，获得镉液；最后是电解，对镉液进行电解，溶液中镉离子以镉锭形式在阴极板析出，并得到电解后液。
Description
技术领域
本发明属于重金属回收工艺技术领域，涉及一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺。
背景技术
作为植物提取修复的重要组成部分，重金属富集植物生物质的处置被认为是制约植物修复商业化应用的重要因素之一。基于减量化、无害化和资源化原则，近年来众多研究者致力于利用焚烧法、灰化法、堆肥法、压缩填埋法、高温分解法、液相萃取法和植物冶金等技术处置重金属富集植物生物质，取得了一系列的重要研究成果。从植物修复到修复植物处置没有较先进的工艺技术，目前应用较多的是重金属冶炼回收技术工艺。然而，采用重金属冶炼技术一般要求重金属氧化物含量达20～50％才能出售给冶炼企业进行处理。当镉含量较低时，考虑到装货及运输成本，冶炼企业获得的利润较低，无法处理。土壤修复企业则需花费较高的成本对重金属含量较低的植物生物质进行无害化填埋。
我国对镉含量较低的超积累植物的后处理主要采用焚烧及填埋处理。深圳市万信达生态环境股份有限公司对富镉植物焚烧灰进行稳定化处理，然后加水泥固化成球状或块状，风干后填埋或堆存在隔水地方。中国科学院地理科学与资源研究所采用蓖麻和蜈蚣草富集受污染土壤中镉铅砷、采用焚烧或压缩后作无害化填埋。目前的固体废料填埋成本为200元/吨左右，成本高；焚烧渣及灰中镉主要以氧化形式存在，易溶于酸，填埋后仍存在酸雨浸蚀重金属离子泄漏危险，会造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，具有投资少、生产成本低、不造成二次污染、可持续回收等特点。
本发明一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，所述工艺步骤包括：
首先是水浸，将含镉焚烧渣用水浸取，使含镉焚烧渣中可溶性盐类溶于水，并得到水浸液，将水浸液与含镉焚烧渣分离；
其次是堆浸，根据含镉焚烧渣中镉的性质，选择硫酸、盐酸或硝酸进行分段堆浸，使镉进入堆浸液，使得含镉焚烧渣中镉含量达到排放标准；与水浸液中提取的可溶性盐类相混合，制成肥料；
再次是富集，根据堆浸液中镉的性质，采用树脂吸附堆浸液中低浓度镉，使镉富集于树脂中，并得到吸附后液，吸附后液返回继续二次堆浸；
然后是解吸，针对所选用的镉吸附树脂，采用盐酸或硫酸在常温下对吸附后的树脂进行解吸，获得镉液；
最后是电解，对镉液进行电解，溶液中镉离子以镉锭形式在阴极板析出，并得到电解后液。
进一步地，堆浸工艺中，硫酸、盐酸或硝酸浓度为1g/L至100g/L。
进一步地，解吸工艺中，硫酸浓度为0.1mol/L至10mol/L。
进一步地，所述树脂包括亚胺基二乙酸树脂(D401)、D006树脂、强酸性阳离子交换树脂(001×7)、大孔磷酸树脂。
进一步地，解吸后树脂返回继续使用。
进一步地，电解后液返回继续堆浸下一批含镉焚烧渣。
进一步地，电解工艺中，以铝板作阴极，用纯铅或铅银合金板作阳极，阴极、阳极分别发生如下反应：
阴极反应为：Cd2++2e＝Cd↓
阳极反应：2OH-－2e＝H2O+1/2O2↑。
与现有技术相比，本发明的优点在于：能够对含镉焚烧渣中的镉进行投资少、生产成本低的回收，避免了现有技术中，对含镉焚烧渣进行填埋处理的缺点，不造成二次污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图只是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例只用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例一，如图1所示，一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，其工艺步骤是：
首先是水浸，将含镉焚烧渣用水浸取，水与含镉焚烧渣比例为3：1，使含镉焚烧渣中可溶性盐类溶于水，并得到水浸液，其中，可溶性盐类主要是钠、钾盐类，与镉氧化物分离；
其次是堆浸，根据含镉焚烧渣中镉的性质，选择浓度为10g/L的硫酸进行分段堆浸，液固比(硫酸与含镉焚烧渣比例)为3：1，使镉进入堆浸液，使得含镉焚烧渣中镉含量达到排放标准后，与水浸液中提取的可溶性盐类相混合，制成肥料；
再次是富集，根据堆浸液中镉的性质，采用强酸性阳离子交换树脂D006吸附堆浸液中低浓度镉，使镉富集于树脂中，并得到吸附后液，经过吸附后的吸附后液中镉含量很低(强酸性阳离子交换树脂D006对镉的吸附容量为20mg/g)，吸附后液返回继续二次堆浸；
然后是解吸，针对所选用的镉吸附树脂，采用0.1mol/L至10mol/L的硫酸在常温下对吸附后的强酸性阳离子交换树脂D006进行解吸，获得高浓度的镉液，解吸后树脂返回继续使用，树脂的解吸率可达到96％以上；
最后是电解，对镉液进行电解，以铝板作阴极，用纯铅板作阳极，对解吸后的镉液进行电解，溶液中镉离子以镉锭形式在阴极板析出，镉锭产品中含镉≥99.00％，并得到电解后液，电解后液含有较高浓度的酸，返回继续堆浸下一批含镉焚烧渣。
阴阳极分别发生如下反应：
阴极反应为：Cd2++2e＝Cd↓
阳极反应：2OH-－2e＝H2O+1/2O2↑
水浸后含可溶性盐类的水溶液返回继续水浸下一批含镉焚烧残渣，直至水中的可溶性盐类接近饱和，该接近饱和的可溶性盐类水溶液通过蒸发至干，得到固体盐类，做为肥料或供工业使用。
根据含镉焚烧渣中镉的物理化学性质，超积累植物经过焚烧后镉主要以氧化镉形式存在，可溶于硫酸、盐酸和硝酸等酸类。(氧化镉酸浸工艺有堆浸与搅拌浸出。堆浸与搅拌浸出相比，具有生产成本低、物耗低、基建周期短，见效快、环境污染小等优点，适合处理低品位矿。超积累植物所含的重金属量很少，一般每公斤植物含重金属十至数百毫克，经过焚烧后，焚烧残渣总量降至10％左右，重金属含量达到0.01～0.1％，宜采用堆浸法进行处理。)
为了使含镉焚烧渣中镉含量降低至排放标准，需进行多次堆浸，酸浓度逐级降低，末次采用自来水进行洗涤，保证含镉焚烧渣中残余酸及镉含量达到排放标准，然后与水浸液中提取的可溶性盐类相混合制肥料。
如图1所示，洗涤水及堆浸液逐级返回利用，实现溶液的循环使用；可以使镉的浸出率达到99％以上。
本实施例中，含镉焚烧渣经过酸堆浸处理后,渣中镉含量降低至0.95g/t,达到排放标准,堆浸法中镉的回收率为99.07％,树脂对镉的饱和吸附容量为20g/kg,解吸率大于96％,镉锭中含镉≥99.00％。
本发明一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，它能有效的解决重金属富集植物生物质的后处理问题，先采用水浸法回收含镉焚烧渣中可作为肥料的钠、钾盐类，然后采用合适浓度的酸进行分段堆浸，使残渣中镉进入堆浸液，达到排放标准，堆浸液中镉采用可重复使用的树脂进行吸附富集，然后采用合适的酸进行解吸，获得高浓度镉液，最后进行电解，获得具有经济效益的镉锭产品，电解后液含有较高浓度的酸，可返回继续酸浸下一批焚烧残渣，降低药剂使用量，实现环保与效益双赢。
本发明实施例二，与实施例一不同的是，
堆浸工艺中，选择浓度为10g/L的盐酸进行分段堆浸，液固比(盐酸与含镉焚烧渣比例)为3：1。
富集工艺中，采用亚胺基二乙酸树脂(D401)吸附堆浸液中的镉，亚胺基二乙酸树脂(D401)对镉的吸附容量为350mg/g。
解吸工艺中，采用0.5mol/L的盐酸在常温下对吸附镉后的亚胺基二乙酸树脂(D401)进行解吸。获得高浓度的镉液，解吸后树脂返回继续使用。树脂的解吸率可达到100％。
电解工艺中，以铝板作阴极，用铅银合金(含银<1％)板作阳极，对解吸后的氯化镉溶液进行电解，溶液中镉离子以镉锭形式在阴极板析出。镉锭产品中含镉为99.93％。阴阳极分别发生如下反应：
阴极反应为：Cd2++2e＝Cd↓
阳极反应：2OH-－2e＝H2O+1/2O2↑。
本实施例所述的含镉焚烧渣经过酸堆浸处理后,含镉焚烧渣中镉含量降低至0.99g/t,达到排放标准,堆浸中镉的回收率为99.35％,树脂对镉的饱和吸附容量为350g/kg,解吸率达到100％,镉锭中镉含量≥99.93％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，其特征在于，所述工艺步骤包括：
首先是水浸，将含镉焚烧渣用水浸取，使含镉焚烧渣中可溶性盐类溶于水，并得到水浸液，将水浸液与含镉焚烧渣分离；
其次是堆浸，根据含镉焚烧渣中镉的性质，选择硫酸、盐酸或硝酸进行分段堆浸，使镉进入堆浸液，使得含镉焚烧渣中镉含量达到排放标准；与水浸液中提取的可溶性盐类相混合，制成肥料；
再次是富集，根据堆浸液中镉的性质，采用树脂吸附堆浸液中低浓度镉，使镉富集于树脂中，并得到吸附后液，吸附后液返回继续二次堆浸；
然后是解吸，针对所选用的镉吸附树脂，采用盐酸或硫酸在常温下对吸附后的树脂进行解吸，获得镉液；
最后是电解，对镉液进行电解，溶液中镉离子以镉锭形式在阴极板析出，并得到电解后液。
2.根据权利要求1所述的一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，其特征在于，堆浸工艺中，硫酸、盐酸或硝酸浓度为1g/L至100g/L。
3.根据权利要求1所述的一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，其特征在于，解吸工艺中，硫酸浓度为0.1mol/L至10mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，其特征在于，所述树脂包括亚胺基二乙酸树脂、D006树脂、强酸性阳离子交换树脂、大孔磷酸树脂。
5.根据权利要求1所述的一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，其特征在于，解吸后树脂返回继续使用。
6.根据权利要求1所述的一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，其特征在于，电解后液返回继续堆浸下一批含镉焚烧渣。
7.根据权利要求1所述的一种从含镉焚烧渣中回收镉的工艺，其特征在于，电解工艺中，以铝板作阴极，用纯铅或铅银合金板作阳极，阴极、阳极分别发生如下反应：
阴极反应为：Cd2++2e＝Cd↓
阳极反应：2OH-－2e＝H2O+1/2O2↑。
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