專利名稱：用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及環(huán)境技術(shù)和資源回收領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于回收利用不銹鋼 中性鹽電解廢液的設(shè)備。
背景技術(shù)：
不銹鋼被譽(yù)為鋼鐵產(chǎn)品中的精品，以其優(yōu)越的耐蝕性、獨(dú)特的表面和優(yōu)異的加工 性能，發(fā)展十分迅速，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣闊。不銹鋼帶鋼的酸洗是冷軋不銹鋼生產(chǎn)中關(guān)鍵的 一道工序，對(duì)保證產(chǎn)品表面質(zhì)量具有決定性的作用。酸洗工藝也由六、七十年代的純化學(xué)酸 洗發(fā)展到目前的化學(xué)酸洗與電解酸洗相結(jié)合的工藝。在不銹鋼酸洗中產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生包含重金 屬鎳、鉻的的廢水。傳統(tǒng)上，這些廢水直接排放，嚴(yán)重污染了環(huán)境。為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，業(yè)界正著手解決廢水的污染問(wèn)題。采用一些化學(xué) 沉淀的方法能使廢水回收利用，但是沉淀產(chǎn)生的含重金屬污泥的處理仍然是個(gè)問(wèn)題。由于 近年來(lái)金屬價(jià)格的上漲，一些金屬資源，例如鎳、鉻的回收可能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。因此出現(xiàn)了 從含重金屬?gòu)U水或污泥中提取貴金屬的工藝。但是目前的不銹鋼酸洗廢液回收技術(shù)，在廢 水回收和金屬回收上分別進(jìn)行考慮，其結(jié)果是在一些工藝中，只能選擇回收水和金屬其中 之一，或者通過(guò)兩個(gè)相互獨(dú)立的工藝中來(lái)實(shí)現(xiàn)含金屬?gòu)U液的水和金屬的綜合回收。這無(wú)疑 增加了整個(gè)回收過(guò)程的時(shí)間、資源等方面的耗費(fèi)。舉例來(lái)說(shuō)，不銹鋼中性鹽電解工藝產(chǎn)生的酸洗廢液中主要含有鐵、鎳、鉻等金屬離 子。為避免直接排放導(dǎo)致嚴(yán)重污染環(huán)境，目前一般采用加堿對(duì)金屬離子進(jìn)行沉淀的方法進(jìn) 行處理，沉淀后的出水回用到電解槽。這一方法雖然能回收電解液，卻要產(chǎn)生包含三種金屬 氫氧化物的混合物的污泥，這產(chǎn)生了額外的污泥處理成本，而且污泥的利用價(jià)值也相對(duì)較 低，尤其是無(wú)法回收具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鎳離子。因此，期望有一種更加有效的設(shè)備可以對(duì)不銹鋼中性鹽電解廢液中進(jìn)行回收利 用，一方面可以回收鎳離子，以獲得一定的經(jīng)濟(jì)利益，另一方面也可以降低污泥的處置費(fèi)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢 液的設(shè)備，可以從廢液中提取鎳離子，同時(shí)考慮到電解廢液的回用，該設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中不引 入新的雜質(zhì)。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提出一種用于回收利用不 銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備，該電解廢液包括鎳離子，亞鐵離子、鐵離子、鉻離子中的部分 或全部，以及硫酸鈉，該設(shè)備包括氧化反應(yīng)池、PH值調(diào)節(jié)裝置、固液分離裝置、以及離子交換 裝置。氧化反應(yīng)池從一電解液儲(chǔ)罐輸入該電解廢液，在該反應(yīng)池中對(duì)該電解廢液進(jìn)行一氧 化操作，使該電解廢液中的亞鐵離子被氧化為鐵離子，其中該氧化操作不向該廢液引入新 離子。PH值調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)該電解廢液的pH值至一預(yù)設(shè)值，該預(yù)設(shè)值在4. 8-5.2之間。固液分離裝置輸入經(jīng)PH值調(diào)節(jié)的電解廢液，將電解廢液中的鐵離子和鉻離子形成的沉淀與清 液分離。離子交換裝置輸入固液分離裝置分離出的清液以進(jìn)行離子交換，提取其中的鎳，離 子交換后輸出的液體回輸至電解液儲(chǔ)罐。在上述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備中，該氧化操作的氧化劑為
氧氣或過(guò)氧化氫。在上述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備中，當(dāng)該氧化劑為氧氣時(shí)， 該設(shè)備還包括曝氣裝置，通過(guò)曝氣使氧氣混入該廢液中。在上述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備中，該P(yáng)H值調(diào)節(jié)裝置是與 該氧化反應(yīng)池結(jié)合。在上述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備中，還包括精密過(guò)濾器，連 接在固液分離裝置與離子交換裝置之間。在上述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備中，該離子交換裝置中的離 子交換樹(shù)脂為鈉型弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)少量裝置的組合 以及簡(jiǎn)單的工序，即可實(shí)現(xiàn)鎳離子和電解液的回收，而且所耗費(fèi)的資源更低。

為讓本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用 新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明，其中圖1示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的不銹鋼中性鹽電解廢液的回收利用設(shè)備。圖2示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的不銹鋼中性鹽電解廢液的回收利用設(shè)備工藝流 程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供了一種不銹鋼中性鹽電解廢液的回收利用設(shè)備，該設(shè)備的一個(gè)方 面將鎳離子從廢液中提取出來(lái)，以達(dá)到回收的目的，為達(dá)成這一點(diǎn)，需要先排除廢液中其它 金屬離子的干擾。另一方面，由于廢液(主要是指包含電解質(zhì)的溶液)需要回用，要保證設(shè) 備的運(yùn)行過(guò)程中不引入新的雜質(zhì)。不銹鋼中性鹽電解廢液的分析檢測(cè)結(jié)果表明不銹鋼中性鹽電解廢液中主要金屬 離子為Fe2+，F(xiàn)e3+，Ni2+, Cr3+，其余為電解質(zhì)(Na2SO4)。電解廢液的pH值變化較大，總體來(lái)講 在2 6的范圍內(nèi)。因?yàn)閜H值的不同，金屬離子含量也有很大的不同，其中鎳離子隨pH值 的變化影響不是很大，濃度較高的時(shí)候可以達(dá)到1200mg/L，一般都在200mg/L以上。而鐵 離子(在本說(shuō)明書(shū)中指三價(jià)離子)、亞鐵離子(在本說(shuō)明書(shū)中指二價(jià)離子)和鉻離子隨著 PH值的變化就非常明顯。在pH值達(dá)到5時(shí)，鐵離子和鉻離子的濃度非常低，都在lmg/L以 下，而PH值較低時(shí)，鐵離子和鉻離子濃度都有大幅度提高，其中鐵離子濃度最高可以達(dá)到 1050mg/l，平均在600mg/l左右；鉻濃度最高可以達(dá)到160mg/l，平均在60mg/l左右。進(jìn)一步查化合物的溶度積數(shù)據(jù)表可知=Fe(OH)2的溶度積為8. 0 X 10_16，F(xiàn)e (OH) 3的 溶度積為4. OX 10_38，Ni (OH)2的溶度積為2. OX 10_15，Cr(OH)3的溶度積為6. 3X 10_31。根 據(jù)溶度積數(shù)據(jù)可以推算，在Ni離子濃度維持在2000mg/L左右時(shí)，pH大約在7左右，在此pH
4條件下，F(xiàn)e3+和Cr3+的離子濃度可以分別降到2. 78X10_4mg/L和1. 61X10_3mg/L以下，而 Fe2+濃度不會(huì)有明顯的變化。考慮到鐵離子在沉淀過(guò)程中會(huì)結(jié)合一部分鎳離子產(chǎn)生共沉淀 現(xiàn)象，致使鎳的回收率會(huì)明顯降低，綜合考慮鐵鉻離子的去除率和鎳的保留率，因此在一實(shí) 施例中選擇的PH值為預(yù)設(shè)值4. 8-5. 2。本實(shí)用新型一實(shí)施例的不銹鋼中性鹽電解廢液的回收利用設(shè)備參照?qǐng)D2所示，包 含氧化反應(yīng)池10、壓濾機(jī)20、泵30、精密過(guò)濾器40、離子交換裝置50。氧化反應(yīng)池10的輸 入口連接一個(gè)電解液儲(chǔ)罐60，離子交換裝置50的輸出口連接兩個(gè)電解液儲(chǔ)罐60、70。兩個(gè) 電解液儲(chǔ)罐60、70通過(guò)連通管連通。氧化反應(yīng)池10、壓濾機(jī)20、泵30、精密過(guò)濾器40、離子 交換裝置50按照工藝流程依次序連接。其中氧化反應(yīng)池10中進(jìn)行氧化操作，氧化操作可 以是通過(guò)曝氣裝置往廢液中混入氧氣，也可以是加入其它氧化劑。通過(guò)為氧化反應(yīng)池10配 置一 PH值調(diào)節(jié)裝置(圖未示)可在氧化反應(yīng)池10中實(shí)現(xiàn)pH值調(diào)節(jié)。但是容易理解的是 PH值調(diào)節(jié)可以用另外的單獨(dú)裝置來(lái)完成。pH值調(diào)節(jié)裝置通常包含加藥機(jī)構(gòu)、控制加藥的控 制器、以及用以檢測(cè)PH調(diào)節(jié)結(jié)果并反饋給控制器的pH傳感器。圖2示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的不銹鋼中性鹽電解廢液的回收利用方法流程圖。 下面參照?qǐng)D2所示描述設(shè)備的運(yùn)作流程。當(dāng)電解廢液從電解液儲(chǔ)罐60進(jìn)入氧化反應(yīng)池10時(shí)，在步驟Sl，對(duì)該廢液進(jìn)行一氧 化步驟，使廢液中的亞鐵離子(Fe2+)被氧化為鐵離子(Fe3+)。如前所述，鐵離子在后續(xù)的流 程中經(jīng)PH調(diào)節(jié)就可大部分沉淀，從而達(dá)到分離金屬離子的目的。Fe2+極易被氧化成Fe3+，由 于電解液需要全部回用到電解液儲(chǔ)罐，因此在氧化步驟中加入的氧化劑不能向廢液引入新 的離子。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，可選擇氧氣和過(guò)氧化氫作為Fe2+的氧化劑，氧氣和過(guò)氧 化氫氧化二價(jià)鐵離子都不會(huì)引入新的雜質(zhì)。反應(yīng)方程式如下2Fe2++2H++02 — 2Fe3++2H202Fe2++H202+2H+ — 2Fe3++2H20當(dāng)氧化劑為氧氣時(shí)，甚至只需要通過(guò)曝氣就可向溶液中混入氧氣。在步驟S2，以pH調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)廢液的pH值到一 5左右(4.8-5.2)的預(yù)設(shè)值，將鐵 離子和鉻離子以沉淀的方式析出。在一實(shí)施例中，調(diào)節(jié)廢液的PH值所使用的試劑是氫氧化 鈉(NaOH)，以確保不會(huì)向廢液中引入新離子。對(duì)于pH值大大高于5的廢液，pH值調(diào)節(jié)可能 不是必須的。反應(yīng)方程式如下Fe(OH)3 <——>Fe3+ + 30H~ [Fe3+] [OF]3 = 4. OX 1(Γ38Cr(OH)3 <~~ Cr3+ + 30Η' [Cr3+] [OF]3 = 6· 3 X 1(Γ31然后，在步驟S3，經(jīng)過(guò)反應(yīng)后，廢液會(huì)在作為固液分離裝置的壓濾機(jī)20中形成沉 淀，沉淀部分經(jīng)壓濾機(jī)處理后形成污泥運(yùn)出，上清液經(jīng)過(guò)泵30繼續(xù)到下一流程。電解廢液 經(jīng)過(guò)氧化和沉淀處理后，溶液中陽(yáng)離子只剩下鎳離子和鈉離子，還有極低含量雜質(zhì)金屬離 子(鐵離子和鉻離子的濃度都低于lmg/1)?？蛇x地，在步驟S4中，廢液進(jìn)入精密過(guò)濾器40進(jìn)行過(guò)濾，之后進(jìn)入下一流程。在步驟S5中，通過(guò)離子交換裝置50以離子交換的方式將鎳離子提取出來(lái)。由于電 解液中的鈉離子含量較高，所以最好采用鈉型弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附鎳離子。當(dāng)鎳離 子以游離狀態(tài)存在于液體中，當(dāng)經(jīng)過(guò)含有可交換離子的樹(shù)脂層時(shí)發(fā)生如下離子交換反應(yīng)[0033]2RNa+Ni2+ — R2Ni+2Na+離子交換樹(shù)脂吸附金屬鎳離子的效率很高，一般鎳的吸附回收率可以達(dá)到99%以 上，出水鎳離子小于lmg/1。鎳吸附飽和的樹(shù)脂可以進(jìn)行再生后，獲得的高濃度鎳溶液可以 作為生產(chǎn)鎳產(chǎn)品的原料。最后，于步驟S6，經(jīng)過(guò)離子交換后的電解液可以回輸?shù)诫娊庖簝?chǔ)罐60、70進(jìn)行回用。在上述的整個(gè)過(guò)程中，所添加的試劑為氧氣(或過(guò)氧化氫)、氫氧化鈉，試劑數(shù)量 簡(jiǎn)單，不引入新雜質(zhì)，這有利于實(shí)現(xiàn)鎳和電解液的同時(shí)回收。并且，由于從原本作為污泥處 理的多種金屬氫氧化物的混合物中提取了鎳，可以減少污泥的處理費(fèi)用。從經(jīng)濟(jì)效益上看， 提取的金屬鎳產(chǎn)生的收益和減少的污泥處理費(fèi)用會(huì)超過(guò)回收裝置所帶來(lái)的收益。雖然上述實(shí)施例中是以包含F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，Ni2+，Cr3+，Na2SO4的電解廢液為例進(jìn)行描述， 但是容易理解。本實(shí)用新型的實(shí)施例也可適用于含有Fe2+，F(xiàn)e3+，Cr3+中的一部分離子的電 解廢液或者其它類似的廢液。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括氧化反應(yīng)池，從一電解液儲(chǔ)罐輸入該電解廢液，在該反應(yīng)池中對(duì)該電解廢液進(jìn)行一氧化操作，使該電解廢液中的亞鐵離子被氧化為鐵離子，其中該氧化操作不向該電解廢液引入新離子；pH值調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)該電解廢液的pH值至一預(yù)設(shè)值，該預(yù)設(shè)值在4.8 5.2之間；固液分離裝置，輸入經(jīng)pH值調(diào)節(jié)的電解廢液，將電解廢液中的鐵離子和鉻離子形成的沉淀與清液分離；離子交換裝置，輸入固液分離裝置分離出的清液以進(jìn)行離子交換，提取其中的鎳，離子交換后輸出的液體回輸至該電解液儲(chǔ)罐。
2.如權(quán)利要求1所述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備，其特征在于，當(dāng) 該氧化劑為氧氣時(shí)，該設(shè)備還包括曝氣裝置，通過(guò)曝氣使氧氣混入該廢液中。
3.如權(quán)利要求1所述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備，其特征在于，該 PH值調(diào)節(jié)裝置是與該氧化反應(yīng)池結(jié)合。
4.如權(quán)利要求1所述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備，其特征在于，還 包括精密過(guò)濾器，連接在固液分離裝置與離子交換裝置之間。
5.如權(quán)利要求1所述的用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備，其特征在于，該 離子交換裝置中的離子交換樹(shù)脂為鈉型弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于回收利用不銹鋼中性鹽電解廢液的設(shè)備，該電解廢液包括鎳離子，亞鐵離子、鐵離子、鉻離子中的部分或全部，以及硫酸鈉。在該設(shè)備中，在氧化反應(yīng)池中對(duì)從電解液儲(chǔ)罐輸入的電解廢液進(jìn)行一氧化操作，使電解廢液中的亞鐵離子被氧化為鐵離子，其中氧化操作不向電解廢液引入新離子。利用pH值調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)電解廢液的pH值至一介于4.8-5.2之間的預(yù)設(shè)值。再利用固液分離裝置將經(jīng)pH值調(diào)節(jié)的電解廢液中的鐵離子和鉻離子形成的沉淀與清液分離。最后在離子交換裝置中對(duì)分離出的清液以進(jìn)行離子交換，提取其中的鎳，離子交換后輸出的液體回輸至電解液儲(chǔ)罐。因此，本實(shí)用新型可以簡(jiǎn)單的方式同時(shí)回收金屬鎳和電解廢液。
文檔編號(hào)C02F1/72GK201729722SQ20092029140
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者傅堅(jiān)亮 申請(qǐng)人:上海輕工業(yè)研究所有限公司