CN113105020A - 一种废酸体系中镍资源回收的方法 - Google Patents

一种废酸体系中镍资源回收的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废酸体系中镍资源回收的方法，包括以下步骤：(1)向废酸中加入石灰类中和剂，调节pH值至4.0～4.5，反应10～30分钟，压滤，得到滤液A和滤渣A；(2)向所述滤液A中加入强碱类中和剂，调节pH值至5.5～8.5，反应30～60分钟后加入碳酸盐类中和剂，调节pH值至9.0～11.0，得到混合液；(3)向混合液中加入重金属去除剂，搅拌，压滤，得到滤液B和镍泥；(4)将镍泥干化脱水，得到镍产品。本发明通过进行依次使用不同的中和剂进行三步中和，可有效提高废酸中镍的回收率和镍产品的纯度，减少对环境的污染，且本发明的回收的方法工序简单，使用的中和剂价格低，可大大节约成本低。

Description

一种废酸体系中镍资源回收的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种废酸体系中镍资源回收的方法。
背景技术
镍是一种可致癌的重金属，但它是一种较昂贵的金属资源，其价格是铜的2-4倍。随着经济的加速发展，我国对镍的的需求量也日益增高。从2005年起我国已成为世界上镍消费量最大的国家，目前世界上65％的镍用于生产不锈钢。随着不锈钢业的快速发展，世界上对镍的需求也在不断增加，出现了供不应求的情况。
目前，在镍铬不锈钢加工的过程中，去除不锈钢表面的氧化层需要进行酸洗处理，从而产生了大量的含镍废酸，含镍废酸含有很大的酸度，同时不锈钢废酸也含有大量的重金属离子，不论是酸度还是重金属离子都对环境和人类自身有很大的危害，必须加以妥善处理。
含镍废酸属于高难度难降解的有毒废水，现阶段对此类废酸处理工艺主要有化学沉淀法、离子交换法、电渗析法和焙烧法等，电渗析法和离子交换法虽然回收率高但是耗电量较高，成本高，需要的投资大；焙烧法因高温操作，容易造成设备寿命缩短，且因高温产生的酸气、粉尘会对空气和环境污染造成二次污染；化学沉淀法具有处理效果好、投资少、操作简便等优点，但化学沉淀法产生的污泥量大，脱水困难，且污泥中重金属含量低，重金属回收率低。
发明内容
本发明的目的在于提出一种废酸体系中镍资源回收的方法，通过进行依次使用不同的中和剂进行三步中和，可有效提高废酸中镍的回收率和镍产品的纯度，减少对环境的污染，且本发明的回收的方法工序简单，使用的中和剂价格低，可大大节约成本低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种废酸体系中镍资源回收的方法，包括以下步骤：
(1)向废酸中加入石灰类中和剂，调节pH值至4.0～4.5，反应10～30分钟，压滤，得到滤液A和滤渣A；
(2)向所述滤液A中加入强碱类中和剂，调节pH值至5.5～8.5，反应30～60分钟后加入碳酸盐类中和剂，调节pH值至9.0～11.0，反应30～60分钟，得到混合液；
(3)向混合液中加入重金属去除剂，反应10～20分钟，压滤，得到滤液B和镍泥；
(4)将镍泥干化脱水，得到镍产品。
进一步的，所述石灰类中和剂为生石灰、熟石灰、碳酸钙及其乳液中的一种或几种。
根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述强碱类中和剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种。
进一步的，所述碳酸盐类中和剂为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液中的一种或几种。
进一步的，所述重金属去除剂为硫化钠和复合硫化碱中的一种或两种。
进一步的，所述强碱类中和剂、所述碳酸盐类中和剂和所述重金属去除剂的溶液的质量浓度为10％～20％。
进一步的，所述废酸体系为盐酸体系、硫酸体系、磷酸体系或氢氟酸体系的一种。
进一步的，按质量比，所述镍产品中的镍含量为20.42％～24.3％。
进一步的，所述步骤(4)中，所述镍泥干化的温度为105～150℃。
进一步的，所述步骤(1)中，向废酸中加入石灰类中和剂前，先将废酸过滤，向过滤后得到的滤液中加入石灰类中和剂。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过依次进行使用不同的中和剂进行三次中和反应，经过三步沉降，有助于镍的富集和回收，能够有效回收废酸体系中的重金属镍，提高废酸中镍的回收率和镍产品的纯度，实现资源回收，通过本发明的方法处理废酸后，镍的回收率为95％～97％，镍产品的纯度高达20.42％～24.3％，且经过本方法处理后的废水对环境污染少达到达标排放。
2、将混合液的pH值调节至9.0～11.0后，向混合液中加入重金属去除剂，重金属去除剂中的微分子能够和镍形成很强的结合键，从而形成沉淀析出，可以进一步提高镍的回收率和提高镍产品中镍的含量。
3、本发明酸体系中镍资源回收的方法工序简单，使用的中和剂价格便宜，投资少，可节约大量的成本。
附图说明
图1是本发明废酸体系中镍回收工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
一种废酸体系中镍资源回收的方法，包括以下步骤：
(1)向废酸中加入石灰类中和剂，调节pH值至4.0～4.5，反应10～30分钟，压滤，得到滤液A和滤渣A；
(2)向滤液A中加入强碱类中和剂，调节pH值至5.5～8.5，反应30～60分钟后加入碳酸盐类中和剂，调节pH值至9.0～11.0，反应30～60分钟，得到混合液；
(3)向混合液中加入重金属去除剂，反应10～20分钟，压滤，得到滤液B和镍泥；
(4)将镍泥干化脱水，得到镍产品。
值得说明的是，如图1所示，本发明通过依次进行使用不同的中和剂进行三次中和反应，经过三步沉降，有助于镍的富集和回收，能够有效回收废酸体系中的重金属镍，提高废酸中镍的回收率和镍产品的纯度，实现资源回收，通过本发明的方法处理废酸后，镍的回收率为95％～97％，镍产品的纯度高达20.42％～24.3％，且经过本方法处理后的废水对环境污染少，达到达标排放。
步骤(1)中使用石灰类中和剂，将pH值调节至4.0～4.5，铁、铝等杂质沉淀析出，通过压滤可以有效的去除废酸中的铁、铝等杂质，同时可消耗大量的酸，降低废液是酸度，减少对环境的污染。步骤(2)中，使用碱性强的强碱类中和剂有利于快速调整溶液的碱度和减少中和剂的加入量，避免引入过多水而延长后期干化的时间，增加能耗，使成本增加。第三步中和反应中，使用碳酸盐类中和剂可微调pH，使pH值为9.0～11.0，避免pH值过高，有助于镍沉淀，增加过滤性能。
具体的，进行第一步中和时，若pH值小于4.0会导致铁、铝等杂质沉淀不完全，影响镍回收率及其纯度；若pH值大于4.5导致更多的镍也被沉淀析出到第一步的滤渣A，降低镍回收率。步骤(1)中得到的滤渣A由环保局处置。
将混合液的pH值调节至9.0～11.0后，向混合液中加入重金属去除剂，重金属去除剂中的微分子能够和镍形成很强的结合键，从而形成沉淀析出，可以进一步提高镍的回收率和提高镍产品中镍的含量。具体的，向混合液中加入重金属去除剂，搅拌使反应10～20分钟，使镍充分沉淀析出后，压滤，得到滤液B和镍泥，滤液B蒸发脱盐处理后可直接排放，对环境无二次污染，镍泥使用干化设备干化后可获得纯度高的镍产品。
优选的，步骤(1)和步骤(3)中使用板框压滤机进行压滤。
进一步的，石灰类中和剂为生石灰、熟石灰、碳酸钙及其乳液中的一种或几种。
在第一步中和反应中使用生石灰、熟石灰和碳酸钙作为中和剂，碱性较弱的石灰类中和剂，避免因碱性过高导致在石灰类中和剂加入过程中，局部溶液的碱性迅速升高，而使镍沉淀析出在第一步压滤时随滤渣压滤出去，从而降低后期镍产品的含量。且生石灰、熟石灰、碳酸钙价格便宜，可解约成本。
进一步的，强碱类中和剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种。
氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液的碱性强，有利于快速调整溶液的碱度，在使用氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液调解pH时，需缓慢添加且在添加强碱类中和剂过程需保持搅拌，避免局部溶液过碱。氢氧化钠和氢氧化钾较为常见，容易获得且价格相对便宜，可节约成本。
进一步的，碳酸盐类中和剂为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液中的一种或几种。
在第三步中和反应中使用弱碱性的碳酸盐溶液微调pH，碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸铵溶液和碳酸氢铵溶液价格便宜，且反应过程中部引入其他杂质和对环境造成污染。
优选的，重金属去除剂为硫化钠和复合硫化碱中的一种或两种。
硫化钠或复合硫化碱中的硫元素能够和镍形成很强的结合键，从而形成沉淀析出，其结合能力相比其他的重金属去除剂更强，使溶液中镍的含量减少从而提高镍产品中镍的含量。
优选的，强碱类中和剂、碳酸盐类中和剂和重金属去除剂的溶液的质量浓度为10％～20％。
值得说明是是，石灰类中和剂、强碱类中和剂、碳酸盐类中和剂和重金属去除剂的浓度过低会影响使用效果且引入大量的水；浓度过高会造成局部过碱，影响镍产品纯度，故优选的，强碱类中和剂、碳酸盐类中和剂和重金属去除剂的质量浓度为10％～20％。
优选的，废酸体系为盐酸体系、硫酸体系、磷酸体系或氢氟酸体系的一种。
本发明对各废酸体系分别进行处理，可以根据废酸体系的酸度和主要成分有针对性的调节合适的pH和选用合适的中和剂，更加有利于废酸中镍资源的回收和其他杂质的去除，从而提高镍的回收率和镍产品的品质。
进一步的，按质量比，镍产品中的镍含量为20.42％～24.3％。
优选的，步骤(4)中，镍泥干化的温度为105～150℃。
干化的温度的温度过低，需要干化的时间较长，干化的温度的温度过高会消耗的电能大，且有可能会破坏镍的品质。
优选的，步骤(1)中，向废酸中加入石灰类中和剂前，先将废酸过滤，向过滤后得到的滤液中加入石灰类中和剂。
具体的，在加入石灰类中和剂进行中和反应时，将废液由泵输送至压滤***除去固体杂质，方便进行中和反应和提高产品的纯度。
优选的，压滤***为袋式过滤器。
下面通过实施例进一步阐述本技术方案。
实施例1
所用废酸体系为磷酸体系，镍含量9.93g/L，总磷为2.09g/L，酸度(以H3PO4计)为988g/L。将上述经过精密过滤器过滤后的废酸达到搅拌槽，缓慢加入15％的石灰乳，调节料液pH值为4.0，搅拌反20min，打入板框压滤机压滤，得到滤液A和滤渣A。将滤渣A由环保局处理；向滤液A加入15％的氢氧化钠溶液，调节溶液pH值为6.0，搅拌反应30min，再加入15％的碳酸钠溶液，调节溶液pH值为9.0，反应30min，得到混合液；再向混合液中加入10％的硫化钠溶液，搅拌反应10min，打入到板框压滤得到滤液B和镍泥，镍泥过105℃条件下的干化设备后即可得到品位较高的镍产品，滤液B后续蒸发脱盐处理后即可达标排放。
经检测，按质量比，镍产品中的镍含量为20.42％。
实施例2
所用废酸体系为硝酸体系，镍含量14.7g/L，总磷为4.12g/L，酸度(以HNO3计)为189g/L。将上述经过精密过滤器过滤后的废酸达到搅拌槽，缓慢加入15％的石灰乳，调节料液pH值为4.1，搅拌反20min，打入板框压滤机压滤，得到滤液A和滤渣A。将滤渣A由环保局处理；向滤液A加入15％的氢氧化钾溶液，调节溶液pH值为8.0，搅拌反应20min，再加入20％的碳酸氢钠溶液，调节溶液pH值为11，反应30min，得到混合液；再向混合液中再加入15％的硫化钠溶液，搅拌反应20min，打入到板框压滤得到滤液B和镍泥，镍泥过120℃条件下的干化设备后即可得到品位较高的镍产品，滤液B后续蒸发脱盐处理后即可达标排放。
经检测，按质量比，镍产品中的镍含量为21.3％。
实施例3
所用废酸体系为硝酸体系，镍含量18g/L，总磷为5.65g/L，酸度(以HNO3计)为205g/L。将上述经过精密过滤器过滤后的废酸达到搅拌槽，缓慢加入10％的石灰乳，调节料液pH值为4.5，搅拌反20min，打入板框压滤机压滤，得到滤液A和滤渣A。将滤渣A由环保局处理；向滤液A加入15％的氢氧化钠溶液，调节溶液pH值为7.0，搅拌反应30min，再加入10％的碳酸氢钠溶液，调节溶液pH值为10，反应20min，得到混合液；再向混合液中加入15％的复合硫化碱溶液，搅拌反应20min，打入到板框压滤得到滤液B和镍泥，镍泥过115℃条件下的干化设备后即可得到品位较高的镍产品，滤液B后续蒸发脱盐处理后即可达标排放。
经检测，按质量比，镍产品中的镍含量为22.1％。
实施例4
所用废酸体系为氢氟酸体系，镍含量11.4g/L，总磷为1.23g/L，酸度(以HF计)为116g/L。将上述经过精密过滤器过滤后的废酸达到搅拌槽，缓慢加入10％的石灰乳，调节料液pH值为4.5，搅拌反20min，打入板框压滤机压滤，得到滤液A和滤渣A。将滤渣A由环保局处理；向滤液A加入15％的氢氧化钠溶液，调节溶液pH值为7.0，搅拌反应30min，再加入10％的碳酸氢钠溶液，调节溶液pH值为10，反应20min，得到混合液；再向混合液中加入15％的复合硫化碱溶液，搅拌反应20min，打入到板框压滤得到滤液B和镍泥，镍泥过115℃条件下的干化设备后即可得到品位较高的镍产品，滤液B后续蒸发脱盐处理后即可达标排放。
经检测，按质量比，镍产品中的镍含量为22.1％。
实施例5
所用废酸体系为盐酸体系，镍含量15.2g/L，总磷为0.92g/L，酸度(以HCl计)为139g/L。将上述经过精密过滤器过滤后的废酸达到搅拌槽，缓慢加入12％的石灰乳，调节料液pH值为4.1，搅拌反20min，打入板框压滤机压滤，得到滤液A和滤渣A。将滤渣A由环保局处理；向滤液A加入15％的氢氧化钾溶液，调节溶液pH值为5.5，搅拌反应30min，再加入10％的碳酸氢铵溶液，调节溶液pH值为10，反应20min，得到混合液；再向混合液中加入12％的复合硫化碱溶液，搅拌反应20min，打入到板框压滤得到滤液B和镍泥，镍泥过135℃条件下的干化设备后即可得到品位较高的镍产品，滤液B后续蒸发脱盐处理后即可达标排放。
经检测，按质量比，镍产品中的镍含量为24.3％。
实施例6
所用废酸体系为硫酸体系，镍含量13.2g/L，总磷为1.43g/L，酸度(以H2SO4计)为167g/L。将上述经过精密过滤器过滤后的废酸达到搅拌槽，缓慢加入20％的石灰乳，调节料液pH值为4.0，搅拌反20min，打入板框压滤机压滤，得到滤液A和滤渣A。将滤渣A由环保局处理；向滤液A加入15％的氢氧化钾溶液，调节溶液pH值为8.5，搅拌反应30min，再加入15％的碳酸铵溶液，调节溶液pH值为9.0，反应30min，得到混合液；再向混合液中加入20％的硫化钠溶液，搅拌反应10min，打入到板框压滤得到滤液B和镍泥，镍泥过105℃条件下的干化设备后即可得到品位较高的镍产品，滤液B后续蒸发脱盐处理后即可达标排放。
经检测，按质量比，镍产品中的镍含量为23.4％。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向废酸中加入石灰类中和剂，调节pH值至4.0～4.5，反应10～30分钟，压滤，得到滤液A和滤渣A；
(2)向所述滤液A中加入强碱类中和剂，调节pH值至5.5～8.5，反应30～60分钟后加入碳酸盐类中和剂，调节pH值至9.0～11.0，反应30～60分钟，得到混合液；
(3)向混合液中加入重金属去除剂，反应10～20分钟，压滤，得到滤液B和镍泥；
(4)将镍泥干化脱水，得到镍产品。
2.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述石灰类中和剂为生石灰、熟石灰、碳酸钙及其乳液中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述强碱类中和剂为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述碳酸盐类中和剂为碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸铵溶液、碳酸氢铵溶液中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述重金属去除剂为硫化钠和复合硫化碱中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述强碱类中和剂、所述碳酸盐类中和剂和所述重金属去除剂的溶液的质量浓度分别为10％～20％。
7.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述废酸体系为盐酸体系、硫酸体系、磷酸体系或氢氟酸体系的一种。
8.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，按质量比，所述镍产品中的镍含量为20.42％～24.3％。
9.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述镍泥干化的温度为105～150℃。
10.根据权利要求1所述的废酸体系中镍资源回收的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，向废酸中加入石灰类中和剂前，先将废酸过滤，向过滤后得到的滤液中加入石灰类中和剂。
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