專利名稱：電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，特別涉及一種焙燒、硫酸浸出、除雜以及加堿沉淀的組合方法處理電鍍企業(yè)產(chǎn)生的含鎳污泥的工藝。
背景技術(shù)：
電鍍工業(yè)是我國的重要加工業(yè)，廣泛分布在各行業(yè)中，但是不同的鍍種和產(chǎn)品，均須大量選用各種重金屬如金、銀、銅、鎳、鉻、鋅、鐵、鎘等作為原料，在電鍍過程中，部分重金屬會進入廢水中。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的電鍍廢水產(chǎn)生量約為40億m3/年，相當于幾個大中城市的自來水供應量，是重點的污染行業(yè)之一。電鍍污泥是電鍍廢水處理過程中產(chǎn)生的排放物，是一種典型的危險廢物，存在于其中的重金屬容易滲入土壤和水中，嚴重污染地表水和地下水，危害周邊環(huán)境，直至危害人類健康。電鍍企業(yè)含鎳污泥主要是電鍍企業(yè)鍍鎳工藝過程中產(chǎn)生的電鍍含鎳廢水進行處理后形成的污泥。本工藝研究的污泥為非鉻系電鍍企業(yè)含鎳污泥，其中鎳的含量一般在5% 左右，最高可達10%，銅、鐵的含量在1%左右，由于在電鍍廢水處理過程中采用石灰，因此， 污泥中可能會帶入鈣、鎂雜質(zhì)，污泥含水率為70 75%左右。由于鎳含量較低，加上雜質(zhì)較多，回收有一定困難，一般采取安全填埋、焚燒等方式處置。這樣既要付出較大的處理成本， 又浪費了鎳資源。因此，對這種廉價的二次再生資源含鎳污泥進行經(jīng)濟、高效的資源回收利用，實現(xiàn)變廢為寶，不但可以消除環(huán)境污染，還可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益。目前，由于我國電鍍行業(yè)存在廠點多、規(guī)模小、裝備水平低及污染治理水平低等諸多問題，大部分電鍍污泥都沒有得到有效、合理的處置，對環(huán)境造成了嚴重的污染。因此，如何采取有效的技術(shù)處理處置電鍍污泥，并實現(xiàn)其穩(wěn)定化、無害化和資源化，一直都是國內(nèi)外的研究重點。目前國內(nèi)外對電鍍污泥中金屬的資源化回收技術(shù)主要有化學沉淀法、溶劑萃取法、離子交換法等。由于電鍍污泥中有價金屬含量較低，污泥介質(zhì)復雜，對有價金屬的回收利用設(shè)備投資大、工藝復雜、運營成本高，以致電鍍污泥的資源化回收利用一直沒能形成成熟的生產(chǎn)模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，目的是解決電鍍企業(yè)產(chǎn)生的含鎳污泥不能資源化回收利用、浪費資源、污染環(huán)境的問題。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，主要由下列步驟組成
第一步焙燒純化
將水分的質(zhì)量百分含量為70 75%的含鎳污泥，在600 700°C條件下焙燒5 6小時得到焙燒殘余物；
第二步硫酸浸出
首先將第一步得到的焙燒殘余物粉碎后加水混合均勻制得泥漿，然后在攪拌條件下，向所述泥漿中加入硫酸，使所述泥漿中的鎳元素與硫酸進行充分反應生成硫酸鎳，得到硫酸浸出液；其中，所述硫酸與焙燒殘余物兩者之間的混合比例為每2 3毫升硫酸與1克焙燒殘余物混合；所述硫酸的濃度為3 4mol/l ； 第三步過濾
將第二步得到的硫酸浸出液冷卻，然后過濾得到濾液和濾渣； 第四步電解除銅
調(diào)節(jié)第三步得到的濾液的PH值至1或1以下得到電解液，然后在電壓為2 2. 5伏的條件下電解所述電解液，使該電解液中銅離子的濃度降低至5mg/l以下，得到電解余液； 第五步除鐵雜質(zhì)
向第四步得到的電解余液中加入氯酸鈉，使所述電解余液中的二價鐵離子充分氧化生成三價鐵離子，然后在80 90°C條件下，將pH值調(diào)至3. 9 4. 1，使所述三價鐵離子完全生成氫氧化鐵沉淀，過濾后得到除鐵濾液； 第六步除鈣鎂雜質(zhì)
將第五步得到的除鐵濾液的PH值調(diào)至4. 5 6，然后在80 90°C條件下，加入氟化鈉， 使所述除鐵濾液中的鈣離子和鎂離子分別生成氟化鈣和氟化鎂沉淀，過濾后得到除鈣鎂濾液；其中，每升除鐵濾液中加入1 IOg氟化鈉； 第七步加堿沉淀
在攪拌條件下，向第六步得到的除鈣鎂濾液中加入質(zhì)量百分含量為25 35%的氫氧化鈉水溶液，使得所述除鈣鎂濾液的PH值為9 10，使所述除鈣鎂濾液中的鎳離子生成氫氧化鎳沉淀，過濾后得到的濾餅即為氫氧化鎳。上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下
1、上述方案中，將所述第三步得到的濾渣洗滌至中性得到洗滌液，該洗滌液可以返回至第二步中用于浸取試劑硫酸的配制。2、上述方案中，在所述第五步中，用80 100g/l的碳酸鈉水溶液將pH值調(diào)至 3. 5 4. O03、上述方案中，在所述第六步中，用質(zhì)量百分含量為25 35%的氫氧化鈉水溶液將PH值調(diào)至4. 5 6。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果
1、本發(fā)明首先對含鎳污泥進行焙燒，焙燒后水分和有機物可以燒失，水分基本能完全燒掉，燒失的有機物成分占污泥干基重量的30%左右。含鎳污泥經(jīng)過焙燒后，能有效減少污泥中的水分和有機物，實現(xiàn)了污泥的減量化，減少了后續(xù)回收處理的藥劑使用量，此過程中由于有機物自身燃燒產(chǎn)生熱量，因此能耗低。2、本發(fā)明的雜質(zhì)去除率達99%以上，鎳回收率可達96%以上，不僅減少了污泥對環(huán)境的污染，也實現(xiàn)了污泥的價值，環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著。


附圖1為本發(fā)明流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述 實施例一一種電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝
參見附圖1所示，一種電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，具體步驟如下 (1)焙燒純化
含鎳污泥經(jīng)壓濾后含水率在73%，同時污泥中還含有少量的有機物成分。將污泥在焙燒爐內(nèi)焙燒，控制焙燒溫度為600 700°C，焙燒時間為6小時，焙燒后水分和有機物可以燒失，水分基本能完全燒掉，燒失的有機物成分占污泥干基重量的30%左右。污泥經(jīng)過焙燒后，能有效減少污泥中的水分和有機物，實現(xiàn)了污泥的減量化，減少了后續(xù)回收處理的藥劑使用量，此過程能耗較低。(2)硫酸浸出
酸浸出是固體廢物浸出法中應用最廣泛的一種方法，具體采用何種酸進行浸取需根據(jù)固體廢物的性質(zhì)而定。在電鍍、鑄造、冶煉等工業(yè)廢物的處理中，硫酸是一種較為有效的浸取試劑。由于其具有價格便宜、揮發(fā)性小、不易分解等特點而被廣泛使用。研究顯示，硫酸對電鍍企業(yè)廢水處理污泥中銅、鎳的浸出率可達95% 100%。電鍍污泥中的金屬元素多以氫氧化物的形式存在，污泥經(jīng)焙燒后，部分氫氧化物可分解成氧化物，Ni2\ Cu2+、Fe2+水解沉淀的PH值分別為6. 7、5. 1,6. 1，水解沉淀的pH值越高，在同酸度的情況下就越容易浸出，酸度越高，金屬浸出率就越高。取適量焙燒后的殘余物，經(jīng)碾碎后加入少量水攪拌漿化，以液固比(液體體積和固體質(zhì)量比例)2 1，緩慢加入3. 5mol/l的硫酸，在常溫下攪拌反應2小時。冷卻后進行抽濾，測定浸出液中鎳的濃度，鎳的浸出率達到99%。浸出渣用少量水洗滌至中性，洗滌液返回用于配制硫酸，浸出渣則進行無害化處置。涉及的主要化學反應如下 M (OH)2 + H-2S0i = MSC% + 2Η Ο MO+H-jSOi = NiSCk+ mO Cu(OH)i+ HiSCH = CuSO^+2H'jO CuO+H 2SCh = CuSCh + H2O Fe(OH)I + H2SO4 = FeSCh + 2H 2O FeO + H 2SO4 = FeSOi + H2O 2Fe(OH)3 + 3H2SO^ = Fsi(SOi)3+ 6H2O ° Fe2C>3+3H2SCh = Fe2(SCH)3+3H20 Ca(OH)2+H2SOi = CaSO、+ 2HiO
CaO+H 2SCM = CaSOi + H2O Mg(OH)I +H-iSCk = MgSO^+ 2HiG MgG + HiSOa = MgSCh+H 2O(3)電解除銅
浸出液首先通過電解進行除銅。該浸出液中金屬種類多、成分復雜，根據(jù)標準電極電位 E0 (Cu2VCu) =0. 3419V，E° (Ni2+/Ni)=-0. 257V，電對的電極電位數(shù)值越小，物質(zhì)的還原態(tài)的還原能力越強，電對的電極電位數(shù)值越大，物質(zhì)的氧化態(tài)的氧化能力越強。因此，銅的電解易于鎳，只要在電解過程中控制適當?shù)碾妷海湍軐~分離去除。
電解法除銅條件可控，且不會注入其它雜質(zhì)。其電解條件為調(diào)節(jié)電解液的PH值為0. 5，由于電解液中雜質(zhì)的影響，將電壓控制在2. 0 2. 5V，溫度為常溫，電解時間4h，電解后溶液中銅離子濃度降到細g/Ι。銅的去除率可達99. 9%。涉及的主要反應如下陽極反應陽極反應40H-4e=2H20+A ；
陰極反應2Cu2++^=2Cu。(4)除鐵雜質(zhì)
電解后的余液加入適量氯酸鈉，氧化2小時，氯酸鈉在加入時，采用1%的2，2-聯(lián)吡啶進行檢測，由于狗2+與2，2-聯(lián)吡啶反應能生成血紅色的絡(luò)離子，當無紅色產(chǎn)生時，則表示 Fe2+已完全被氧化成氧化狗3+。然后再加入90g/l的碳酸鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH值為3. 7， 此時可生成氫氧化鐵沉淀，控制反應溫度85°C，陳化1小時后，進行壓濾除鐵，濾渣可進行無害化處置，鐵的去除率可達99. 5%。涉及的主要反應如下 C103>6Fe2++6H+=Cr+3H20+6Fe3+ ； 3C0:+2Fe3++3H20=2Fe (OH) 3 丨 +3( 個。(5)除鈣鎂雜質(zhì)
濾液中含有的少量鈣、鎂可通過加入氟化鈉進行去除。首先在濾液中加入質(zhì)量濃度為 30%的NaOH溶液，調(diào)節(jié)濾液的pH值為5，再加入氟化鈉，加藥量為3mg/l濾液，生成氟化鈣和氟化鎂沉淀，同樣控制反應溫度85°C，陳化2小時后，經(jīng)壓濾除去鈣、鎂，鈣鎂的去除率達 99.5 %，濾渣則進行無害化處置。涉及的主要反應如下 2F>Ca2+=CaF2 I ； 2F>Mg2+=MgF2 I。(6)加堿沉淀
在除雜后的濾液中加入質(zhì)量濃度為30%的氫氧化鈉溶液，攪拌，控制濾液的pH值為 9. 5，發(fā)生沉淀反應，陳化2小時后，進行抽濾，并用水多次沖洗沉淀，得到的濾餅即為回收出的氫氧化鎳?？傮w上，該電鍍污泥中鎳的回收率可達98%。濾液則經(jīng)過廢水處理后達標排放。涉及的主要反應如下 Ni2++20r=Ni (OH) 2 I。實施例二 一種電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝參見附圖1所示，一種電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，由下列步驟組成
第一步焙燒純化
將水分的質(zhì)量百分含量為7 的含鎳污泥，在600 700°C條件下焙燒5小時得到焙燒殘余物；
第二步硫酸浸出
首先將第一步得到的焙燒殘余物粉碎后加水混合均勻制得泥漿，然后在攪拌條件下， 向所述泥漿中加入硫酸，使所述泥漿中的鎳元素與硫酸進行充分反應生成硫酸鎳，得到硫酸浸出液；其中，所述硫酸體積與焙燒殘余物質(zhì)量兩者之間的比例為3:1，所述硫酸的濃度為 3mol/l ；
第三步過濾
將第二步得到的硫酸浸出液冷卻，然后過濾得到濾液和濾渣；將所述濾渣洗滌至中性得到洗滌液，該洗滌液可以返回第二步用于浸取劑硫酸的配制。第四步電解除銅
調(diào)節(jié)第三步得到的濾液的PH值至1得到電解液，然后在電壓為2. 5伏的條件下電解所述電解液，使該電解液中銅離子的濃度降低至:3mg/l，得到電解余液； 第五步除鐵雜質(zhì)
向第四步得到的電解余液中加入氯酸鈉，使所述電解余液中的二價鐵離子充分氧化生成三價鐵離子，然后在90°C條件下，用80g/l的碳酸鈉水溶液將pH值調(diào)至3. 7，使所述三價鐵離子完全生成氫氧化鐵沉淀，過濾后得到除鐵濾液； 第六步除鈣鎂雜質(zhì)
用質(zhì)量百分含量為25%的氫氧化鈉水溶液將第五步得到的除鐵濾液的pH值調(diào)至6，然后在80°C條件下，加入氟化鈉，使所述除鐵濾液中的鈣離子和鎂離子分別生成氟化鈣和氟化鎂沉淀，過濾后得到除鈣鎂濾液；其中，每1升的除鐵濾液中加入10毫克氟化鈉； 第七步加堿沉淀
在攪拌條件下，向第六步得到的除鈣鎂濾液中加入質(zhì)量百分含量為25%的氫氧化鈉水溶液，使得所述除鈣鎂濾液的PH值為10，使所述除鈣鎂濾液中的鎳離子生成氫氧化鎳沉淀，過濾后得到的濾餅即為氫氧化鎳。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，其特征在于主要由下列步驟組成第一步焙燒純化將水分的質(zhì)量百分含量為70 75%的含鎳污泥，在600 700°C條件下焙燒5 6小時得到焙燒殘余物；第二步硫酸浸出首先將第一步得到的焙燒殘余物粉碎后加水混合均勻制得泥漿，然后在攪拌條件下， 向所述泥漿中加入硫酸，使所述泥漿中的鎳元素與硫酸進行充分反應生成硫酸鎳，得到硫酸浸出液；其中，所述硫酸與焙燒殘余物兩者之間的混合比例為每2 3毫升硫酸與1克焙燒殘余物混合；所述硫酸的濃度為3 4mol/l ；第三步過濾將第二步得到的硫酸浸出液冷卻，然后過濾得到濾液和濾渣；第四步電解除銅調(diào)節(jié)第三步得到的濾液的PH值至1或1以下得到電解液，然后在電壓為2 2. 5伏的條件下電解所述電解液，使該電解液中銅離子的濃度降低至5mg/l以下，得到電解余液；第五步除鐵雜質(zhì)向第四步得到的電解余液中加入氯酸鈉，使所述電解余液中的二價鐵離子充分氧化生成三價鐵離子，然后在80 90°C條件下，將pH值調(diào)至3. 9 4. 1，使所述三價鐵離子完全生成氫氧化鐵沉淀，過濾后得到除鐵濾液；第六步除鈣鎂雜質(zhì)將第五步得到的除鐵濾液的PH值調(diào)至4. 5 6，然后在80 90°C條件下，加入氟化鈉， 使所述除鐵濾液中的鈣離子和鎂離子分別生成氟化鈣和氟化鎂沉淀，過濾后得到除鈣鎂濾液；其中，每升除鐵濾液中加入1 IOg氟化鈉；第七步加堿沉淀在攪拌條件下，向第六步得到的除鈣鎂濾液中加入質(zhì)量百分含量為25 35%的氫氧化鈉水溶液，使得所述除鈣鎂濾液的PH值為9 10，使所述除鈣鎂濾液中的鎳離子生成氫氧化鎳沉淀，過濾后得到的濾餅即為氫氧化鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，其特征在于將所述第三步得到的濾渣洗滌至中性得到洗滌液，該洗滌液可以返回至第二步中用于浸取試劑硫酸的配制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，其特征在于在所述第五步中，用80 100g/l的碳酸鈉水溶液將pH值調(diào)至3. 5 4. 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，其特征在于在所述第六步中，用質(zhì)量百分含量為25 35%的氫氧化鈉水溶液將pH值調(diào)至4. 5 6。
全文摘要
電鍍企業(yè)含鎳污泥的資源化回收工藝，本工藝以電鍍企業(yè)產(chǎn)生的含鎳污泥為處理對象，主要采用焙燒-酸浸出-除雜-加堿沉淀的組合方法對污泥中的鎳進行資源化回收處理。含鎳污泥首先進行焙燒純化，去除污泥中的水分和有機物。焙燒后的殘余物經(jīng)過碾碎，用硫酸溶液進行浸出，然后對浸出液進行電解除銅，再利用化學沉淀法除鐵、鈣、鎂雜質(zhì)，最后加堿得到了氫氧化鎳沉淀，從而實現(xiàn)了污泥中鎳的回收。本發(fā)明的雜質(zhì)去除率達99%以上，鎳回收率可達96%以上，不僅減少了污泥對環(huán)境的污染，也實現(xiàn)了污泥的價值，環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號C01G53/04GK102173547SQ20111007663
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者沈華, 陳慧科, 顧余 申請人:蘇州市環(huán)境工程有限責任公司