一種分別回收電鍍汙泥中銅、鎳、鋅的方法與流程

2023-05-03 00:04:16

本發明涉及環境保護技術領域，尤其是涉及一種分別回收電鍍汙泥中銅、鎳、鋅處理工藝，特別是高銅、高鋅(銅鋅含量分別大於2wt％)電鍍汙泥中銅、鎳、鐵、鋅、鈣的分離與價值化的方法。

背景技術：

電鍍行業是現代工業體系中不可缺少的組成部分，從小到一個螺絲釘，大到汽車、飛機、船舶等都離不開電鍍，與之同時帶來的是電鍍過程中處理電鍍廢水產生的電鍍汙泥日益增多，電鍍汙泥因其重金屬有毒物質超標等，對生態環境和人類健康構成了嚴重危害。

目前，國內外對危險固體廢物處理最有效方式即為焚燒，通過高溫煅燒將電鍍汙泥中重金屬固定，從而降低危險固體中重金屬對生態環境和人類健康的危害。但危險固體中的銅鎳鋅等金屬國家重要戰略資源，直接焚燒可以說對資源的一種浪費。

cn201210277773.5提供了一種電鍍汙泥資源化回收工藝，但是利用水解沉澱法回收電鍍汙泥中有價金屬其最大弊端在於電鍍汙泥中有價金屬含量不能過高，如銅鎳含量過高，其相應的初始水解ph降低，分類回收有價金屬的效果大打折扣。

cn201210277773.5提供了一種電鍍汙泥資源化回收工藝，其中僅僅利用水解水解沉澱法和鋅的性質來分類回收銅、鎳、鋅，此工藝對高銅、高鎳電鍍汙泥中銅的回收效果將會很差，大部分銅將會進入鉻渣中，造成銅的浪費，在鎳鋅分離過程中鹼用量巨大。

cn201310662501.1提供了一種含銅電鍍汙泥的處理方法，其僅能回收電鍍汙泥中銅，從工藝上看不能回收其他有價金屬，如鎳、鋅等，且該工藝方法中回收銅後的工藝缺失無法判斷其回收銅後廢水如何處理。

cn201511008482.6提供了一種從電鍍鋅廢棄含鋅泥餅中回收鋅的方法，從工藝上是針對高鋅電鍍汙泥中鋅的回收，且回收鋅工藝較為複雜，回收過程中產生次生廢棄物，且工藝中無相應處置方法。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述問題，本申請提供了一種分別回收電鍍汙泥中銅、鎳、鋅的方法。本發明是一種操作簡單、適用性強、無汙染、有價金屬高價值化、環境友好的電鍍汙泥處理工藝。

本發明的技術方案如下：

一種分別回收電鍍汙泥中銅、鎳、鋅的方法，包括以下步驟：

向電鍍汙泥加入硫酸溶解，固液分離後獲得硫酸鈣；

對溶解後獲得的溶液①採用還原方式獲得海綿銅和溶液②；

向多級水洗後獲得的精氫氧化鐵中加入鹽酸，加熱共聚獲得聚合氯化鐵；

多級水洗後產生的溶液⑥重新返回溶液③中循環利用；

對氨浸後的粗氫氧化鋅進行煅燒獲得氧化鋅；

對氨浸後獲得的溶液④濃縮冷卻製備硫酸鎳銨；

對除鎳鋅後獲得的溶液⑤濃縮冷卻製備硫酸鈉。

具體操作方法包括以下步驟：

(1)向電鍍汙泥中加入稀硫酸進行溶解，稀硫酸中的硫酸與電鍍汙泥的質量比為0.15～0.25：1；常溫下充分攪拌，然後進行固液分離，得到硫酸鈣和溶液①；

(2)向步驟(1)中產生的溶液①加入鐵粉，充分攪拌，置換銅，製得海綿銅和溶液②；所用鐵粉的量為溶液①中銅的物質的量的1～3倍；

(3)向步驟(2)中產生的溶液②曝氣充氧，使用片鹼調節溶液②ph值為3～5，固液分離獲得粗fe(oh)3和溶液③；

(4)對步驟(3)中製得粗fe(oh)3進行多級水洗，水洗後向獲得的精氫氧化鐵中加入鹽酸並加熱至80～100℃，共聚1～2h，製得聚合氯化鐵；所用鹽酸的量為精fe(oh)3中鐵的物質的量的3～5倍，粗fe(oh)3進行多級水洗過程中產生的溶液⑥，重新返回中溶液③中循環使用；

(5)向步驟(3)中產生的溶液③加入片鹼調節ph至7～8，固液分離獲得固體①和溶液⑤；

(6)向步驟(5)中產生的固體①加入溶解液，常溫下充分攪拌0.5～2h，固液分離獲得粗zn(oh)2和溶液④；

(7)將步驟(6)中產生的粗zn(oh)2高溫煅燒1～2h，煅燒溫度300～500℃，得到氧化鋅；

(8)對步驟(6)中產生的溶液④加入稀硫酸調節溶液ph值為6～7後，濃縮比重至1.3～1.5，然後冷卻至30～40℃得到硫酸鎳銨；

(9)對步驟(5)中產生的溶液⑤進行濃縮，濃縮比重至1.4～1.6，然後冷卻至30～40℃得到硫酸鈉。

步驟(1)和步驟(8)中所使用的稀硫酸的質量分數為10wt％。

步驟(3)中曝氣時間為4～6h，曝氣量為2～4m3/h，氧氣濃度為20～24％。

步驟(6)中所用鹽酸質量濃度為36～38wt％。

步驟(6)中所用溶解液成分為氨水與硫酸銨，總氨濃度為3～6mol/l，氨與銨鹽濃度比為2～4：1。

本發明有益的技術效果在於：

本發明克服了傳統電鍍汙泥處理過程中不能對固體中金屬有效回收和高價值化的弊端，通過溶解、固液分離、置換、濃縮等工藝直接得到了硫酸鈣、海綿銅、聚合氯化鐵、氧化鋅、硫酸鎳氨和硫酸鈉工業級產品，實現了電鍍汙泥中不同金屬的分離和價值化，減少了資源的浪費和降低對環境的危害。本發明實施過程中無廢水外排，降低了在處理電鍍汙泥過程中對水環境的汙染，操作簡單、適用性強、無汙染、，從而實現了高效、環保、資源化的目的。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1和實施例，對本發明進行具體描述。

實施例1

取某廠產生的電鍍汙泥(以下簡稱固廢，其主要成分為cu、ni、zn、ca、fe)600kg，將電鍍汙泥裝入1#反應釜中，加入10wt％的稀硫酸0.9t，常溫，充分攪拌0.5h後，浸出結束，並將溶液打入壓濾機中，進行壓濾，分離，得到硫酸鈣產品和溶液①，溶液①中含有zn2+、cu2+、ni2+、fe2+、fe3+；

將溶液①打入2#反應釜內，加入1倍理論用量的鐵粉，常溫攪拌1h，打入過濾器中，過濾得到海綿銅和溶液②，溶液②中含有zn2+、ni2+、fe2+、fe3+；

將溶液②打入溶解罐內，利用曝氣裝置充氧曝氣4h，曝氣量為2m3/h，氧氣濃度為20％，並利用蒸汽加熱溶液②，使之溫度升溫至80℃，而後通過加入片鹼使之溶液②ph達到3，保溫攪拌1h，打入壓濾機中壓濾，得到粗的粗fe(oh)3和溶液③，溶液③中含有zn2+、ni2+；

對粗fe(oh)3使用自來水，多級水洗，得到精fe(oh)3，洗滌fe(oh)3後水為溶液⑥，重新返回至溶液③循環使用，將精fe(oh)3轉入3#反應釜中，加入4倍精fe(oh)3物質的量的鹽酸，鹽酸質量濃度為37wt％，加熱80℃反應1.5h後得到聚合氯化鐵產品；將溶液③泵入4#反應釜中，加入片鹼調節溶液ph至7，壓濾機壓濾得到固體①和溶液⑤，溶液⑤中含有na+；

將固體①裝入5#反應釜加入溶解液，常溫下充分攪拌1h，壓濾機壓濾獲得粗zn(oh)2和溶液④，溶解液成分為氨水與硫酸銨，總氨濃度為3mol/l，氨與銨鹽濃度比為2：1；將粗zn(oh)2放入馬弗爐中煅燒1h，煅燒溫度400℃，得到氧化鋅；

將溶液④移至1#濃縮罐內，加入10wt％硫酸調節ph至6，濃縮至溶液比重1.3，放料冷卻至30℃，進入離心機離心1h，得到硫酸鎳氨產品；將溶液⑤轉移至2#濃縮罐內，濃縮至溶液比重1.4，放料冷卻至30℃，進入離心機離心1h，得到硫酸鈉產品。

實施例2

取某廠產生的電鍍汙泥(以下簡稱固廢，其主要成分為cu、ni、zn、ca、fe)800kg，將電鍍汙泥裝入1#反應釜中，加入10wt％的濃硫酸1.6t，常溫，充分攪拌1.5h後，浸出結束，並將溶液打入壓濾機中，進行壓濾，分離，得到硫酸鈣產品和溶液①，溶液①中含有zn2+、cu2+、ni2+、fe2+、fe3+；

將溶液①打入2#反應釜內，加入2倍理論用量的鐵粉，常溫攪拌1h，打入過濾器中，過濾得到海綿銅和溶液②，溶液②中含有zn2+、ni2+、fe2+、fe3+；

將溶液②打入溶解罐內，利用曝氣裝置充氧曝氣5h，曝氣量為3m3/h，氧氣濃度為22％，並利用蒸汽加熱溶液②，使之溫度升溫至80℃，而後通過加入片鹼使之溶液②ph達到4，保溫攪拌1h，打入壓濾機中壓濾，得到粗的粗fe(oh)3和溶液③，溶液③中含有zn2+、ni2+；

對粗fe(oh)3使用自來水，多級水洗，得到精fe(oh)3，洗滌fe(oh)3後水為溶液⑥，重新返回至溶液③循環使用，將精fe(oh)3轉入3#反應釜中，加入4倍精fe(oh)3物質的量的鹽酸，鹽酸質量濃度為37wt％，加熱90℃反應1.5h後得到聚合氯化鐵產品；將溶液③泵入4#反應釜中，加入片鹼調節溶液ph至7.5，壓濾機壓濾得到固體①和溶液⑤，溶液⑤中含有na+；

將固體①裝入5#反應釜加入溶解液，常溫下充分攪拌1h，壓濾機壓濾獲得粗zn(oh)2和溶液④，溶解液成分為氨水與硫酸銨，總氨濃度為5mol/l，氨與銨鹽濃度比為3：1；將粗zn(oh)2放入馬弗爐中煅燒1.5h，煅燒溫度400℃，得到氧化鋅；

將溶液④移至1#濃縮罐內，加入10wt％硫酸調節ph至6.5，濃縮至溶液比重1.4，放料冷卻至40℃，進入離心機離心1h，得到硫酸鎳氨產品；將溶液⑤轉移至2#濃縮罐內，濃縮至溶液比重1.5，放料冷卻至40℃，進入離心機離心1h，得到硫酸鈉產品。

實施例3

取某廠產生的電鍍汙泥(以下簡稱固廢，其主要成分為cu、ni、zn、ca、fe)1000kg，將電鍍汙泥裝入1#反應釜中，加入10wt％的濃硫酸2.5t，常溫，充分攪拌2h後，浸出結束，將溶液打入壓濾機中，進行壓濾，分離，得到硫酸鈣產品和溶液①，溶液①中含有zn2+、cu2+、ni2+、fe2+、fe3+；

將溶液①打入2#反應釜內，加入3倍理論用量的鐵粉，常溫攪拌1h，打入過濾器中，過濾得到海綿銅和溶液②，溶液②中含有zn2+、ni2+、fe2+、fe3+；

將溶液②打入溶解罐內，利用曝氣裝置充氧曝氣6h，曝氣量為4m3/h，氧氣濃度為24％，並利用蒸汽加熱溶液②，使之溫度升溫至80℃，而後通過加入片鹼使之溶液②ph達到4，保溫攪拌1h，打入壓濾機中壓濾，得到粗的粗fe(oh)3和溶液③，溶液③中含有zn2+、ni2+；

對粗fe(oh)3使用自來水，多級水洗，得到精fe(oh)3，洗滌fe(oh)3後水為溶液⑥，重新返回至溶液③循環使用，將精fe(oh)3轉入3#反應釜中，加入5倍精fe(oh)3物質的量的鹽酸，鹽酸質量濃度為38wt％，加熱100℃反應2h後得到聚合氯化鐵產品；將溶液③泵入4#反應釜中，加入片鹼調節溶液ph至8，壓濾機壓濾得到固體①和溶液⑤，溶液⑤中含有na+；

將固體①裝入5#反應釜加入溶解液，常溫下充分攪拌1h，壓濾機壓濾獲得粗zn(oh)2和溶液④，溶解液成分為氨水與硫酸銨，總氨濃度為6mol/l，氨與銨鹽濃度比為4：1；將粗zn(oh)2放入馬弗爐中煅燒2h，煅燒溫度500℃，得到氧化鋅；

將溶液④移至1#濃縮罐內，加入10wt％硫酸調節ph至7，濃縮至溶液比重1.5，放料冷卻至50℃，進入離心機離心1h，得到硫酸鎳氨產品；將溶液⑤轉移至2#濃縮罐內，濃縮至溶液比重1.6，放料冷卻至50℃，進入離心機離心1h，得到硫酸鈉產品。

實施例1～3所要處理的電鍍汙泥的銅鋅含量分別大於2wt％。

檢測例：

實施例1～3回收得到的產品的濃度或純度以及回收率如表1所示。

表1

以上所述，是說明性的而不是限定性的，因此在本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭示的技術範圍內，可輕易想到的變化或替代，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。