一種不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，包括：加酸溶液調(diào)節(jié)廢液pH值至2.0~3.0；攪拌廢液10min以上，繼續(xù)往廢液中投加過氧化氫溶液，攪拌反應(yīng)5min以上，將過量的亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子；通過ORP值監(jiān)控，根據(jù)ORP值突躍變化指示亞鐵氧化反應(yīng)終點(diǎn)；調(diào)節(jié)pH值使三價(jià)鐵離子沉淀完全，再投加適量PAM溶液，進(jìn)行絮凝沉淀；然后將得到的廢液固液分離，將上清液引入離子交換裝置進(jìn)行交換吸附，提取廢液中鎳離子，鎳離子經(jīng)樹脂再生回收。本發(fā)明通過合理設(shè)置反應(yīng)條件，并通過pH值和ORP值監(jiān)控，有效簡(jiǎn)化了不銹鋼中性鹽電解廢液的處理流程，同時(shí)還保證了較高的鎳回收率。
【專利說明】一種不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電解廢液的處理方法，具體涉及一種從電解液中有效除去金屬離子，同時(shí)回收有用物質(zhì)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]不銹鋼冷軋薄板軋制前后都要進(jìn)行退火酸洗，以去除鋼板表面的氧化鐵皮。酸洗對(duì)鋼板表面質(zhì)量起主要作用，是冷軋廠的關(guān)鍵工序之一。冷軋板表面質(zhì)量要求高，退火后形成的氧化皮薄且致密，采用中性電解方法，氧化皮在電流作用下強(qiáng)制溶解，處理速度快，效率高，表面酸洗質(zhì)量好。目前國際上普遍采用中性鹽電解酸洗技術(shù)去除不銹鋼表面鐵皮。
[0003]不銹鋼中性鹽電解工藝會(huì)產(chǎn)生含硫酸鈉和亞鐵、三價(jià)鐵、鎳、六價(jià)鉻等金屬離子的廢液。此類廢液如直接排放，以上金屬離子必然造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)，造成廢液中可回收物質(zhì)的浪費(fèi)，如高濃度硫酸鈉，金屬鎳等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中已有對(duì)中性鹽電解液的處理研究，但是其中的工藝或者較為復(fù)雜，或者處理工藝中不能同時(shí)回收有用物質(zhì)。
[0005]專利CN1123345A中針對(duì)不銹鋼中性鹽電解廢液進(jìn)行處理，向其中添加還原劑，還原溶存的重金屬離子，之后將還原的重金屬離子通過添加堿以氫氧化物形式析出并過濾，有效的控制電解 液中六價(jià)鉻離子的濃度，穩(wěn)定電解液的脫垢性能。該工藝沒有對(duì)有價(jià)值的金屬進(jìn)行回收。
[0006]專利CNl 149086A針對(duì)不銹鋼帶鋼廢酸洗液回收硫酸鈉，通過向廢液中添加NaxHySzOv,將六價(jià)鉻離子還原為三價(jià)鉻離子，并加堿進(jìn)行中和反應(yīng)將金屬氫氧化物從酸洗液中分離，硫酸鈉電解液再返回酸洗過程。
[0007]專利CN1123345A和專利CN1149086A均有效控制了中性鹽電解廢液中六價(jià)鉻離子，并對(duì)其中金屬離子進(jìn)行中和沉淀分離，實(shí)現(xiàn)了電解廢液中硫酸鈉的再生。兩專利雖然對(duì)中性鹽電解廢液進(jìn)行了有效處理，但未考慮廢液中重金屬的資源回收和污泥減量化，同時(shí)六價(jià)鉻還原過程需添加還原劑。
[0008]專利申請(qǐng)CN102092872A針對(duì)不銹鋼中性鹽電解廢液，通過亞鐵氧化、鐵鎳鉻離子沉淀分離、鎳的離子交換吸附等工藝，實(shí)現(xiàn)了廢液中硫酸鈉溶液的再生和金屬鎳的回收處理，但是專利中未考慮亞鐵氧化過程中強(qiáng)氧化劑將三價(jià)鉻重新氧化生成六價(jià)鉻的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是本發(fā)明主要是提供一種不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，有效去除廢液中亞鐵、三價(jià)鐵和六價(jià)鉻離子，再生利用硫酸鈉和回收鎳離子。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，所述方法包括:
[0011]a、在廢液中加入酸溶液，調(diào)節(jié)廢液pH值至2.0-3.0 ;
[0012]b、攪拌廢液IOmin以上，利用廢液中的亞鐵離子將六價(jià)鉻離子還原成三價(jià)鉻離子；[0013]C、繼續(xù)往廢液中投加過氧化氫溶液，攪拌反應(yīng)5min以上，將過量的亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子；通過ORP值監(jiān)控，基于PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)過氧化氫溶液投加的自動(dòng)控制，根據(jù)ORP值突躍變化指示亞鐵氧化反應(yīng)終點(diǎn)；
[0014]d、將亞鐵氧化完全的廢液pH值調(diào)節(jié)4.8^5.5之間，并投加PAM溶液，三價(jià)鐵離子、三價(jià)鉻離子以及部分鎳離子以氫氧化物形式沉淀析出；
[0015]e、將步驟d得到的廢液進(jìn)行固液分離，上清液中保留硫酸鈉和大部分鎳離子；
[0016]f、將上清液引入離子交換裝置進(jìn)行交換吸附，提取廢液中鎳離子，鎳離子經(jīng)樹脂再生回收，并將離子交換后輸出的液體回用。以此完成硫酸鈉的再生和鎳離子的回收。
[0017]根據(jù)本發(fā)明不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，優(yōu)選的是，所述PAM溶液的濃度為 l-5wt%oo
[0018]進(jìn)一步地，所述PAM溶液的濃度為l_2wt%0。
[0019]根據(jù)本發(fā)明不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，優(yōu)選的是，步驟a中調(diào)節(jié)pH的所述酸溶液為硫酸溶液。
[0020]根據(jù)本發(fā)明不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，優(yōu)選的是，步驟a和步驟d中所述pH調(diào)節(jié)過程通過pH儀表監(jiān)控。
[0021]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟b所述攪拌時(shí)間為l(T30min。攪拌時(shí)間是為了讓反應(yīng)充分，此處是一個(gè) 優(yōu)選的攪拌時(shí)間，下同。
[0022]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，步驟c所述攪拌時(shí)間為5~10min。
[0023]優(yōu)選的是,步驟d所述pH調(diào)節(jié)范圍為4.8-5.2.[0024]在步驟a中，在調(diào)pH值2.0-3.0后，亞鐵離子可將六價(jià)鉻還原，攪拌的作用是使溶液充分混合，反應(yīng)完全，在靜止條件下，反應(yīng)可能不完全。
[0025]PAM的全稱為聚丙烯酰胺，在水處理中用作“助凝劑”或“絮凝劑”，步驟d中的適量是指加入PAM后沉淀聚集成大絮團(tuán)，全部沉下去。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的PAM濃度，合理確定需要的PAM溶液的量。PAM濃度為l_5wt%。時(shí)，PAM溶液的加入量一般占廢液的0.2-2%。左右，即I升溶液中加入0.2-2ml的PAM溶液.[0026]步驟d中，以氫氧化鎳形式沉淀的鎳很少，絕大部分鎳離子在步驟f中得以回收。
[0027]步驟f中，得到的硫酸鈉溶液可以回用，即處理后的溶液返回系統(tǒng)可以繼續(xù)使用。
[0028]氧化還原電位(oxidation-reduction potential,簡(jiǎn)稱0RP),是用來反映水溶液中所有物質(zhì)表現(xiàn)出來的宏觀氧化-還原性。氧化還原電位越高，氧化性越強(qiáng)，電位越低，氧化性越弱。電位為正表示溶液顯示出一定的氧化性，為負(fù)則說明溶液顯示出還原性。常用ORP儀表進(jìn)行檢測(cè)。
[0029]在本發(fā)明中Fe2+被雙氧水氧化的過程，如方程式:
[0030]2Fe2++H202+2H+ — 2Fe3++2H20
[0031 ] 在此過程中存在電子的轉(zhuǎn)移，必定有電位的變化。
[0032]對(duì)于本發(fā)明中的“突躍變化”，從3個(gè)實(shí)施例中的ORP曲線圖中可以看出，突躍變化的范圍不是一個(gè)確定的值，ORP值分別從370升到630，從450升到630，從450升到650，都可稱之為突躍變化。
[0033]本發(fā)明的有益效果是:
[0034]本發(fā)明通過反復(fù)試驗(yàn)確定了合適的pH范圍，利用廢液中的已有的亞鐵離子在適宜的酸性條件下即可完成對(duì)六價(jià)鉻離子的還原處理，針對(duì)廢液中六價(jià)鉻離子的還原無需另外添加還原劑，大大簡(jiǎn)化了操作流程和節(jié)省了操作成本。
[0035]發(fā)明中通過ORP值實(shí)現(xiàn)亞鐵離子氧化過程的自動(dòng)控制，并通過ORP值監(jiān)控降低過氧化氫氧化亞鐵離子過程中三價(jià)鉻氧化生成六價(jià)鉻的風(fēng)險(xiǎn)。
[0036]本發(fā)明能有效去除廢液中亞鐵、三價(jià)鐵和六價(jià)鉻離子，最終能實(shí)現(xiàn)中性鹽電解廢液中硫酸鈉的再生和鎳離子的回收。工藝簡(jiǎn)單可控，成本降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1是實(shí)施 例1的ORP變化曲線圖。
[0038]圖2是實(shí)施例2的ORP變化曲線圖。
[0039]圖3是實(shí)施例3的ORP變化曲線圖。
[0040]圖中縱坐標(biāo)的ORP值每格刻度50，最大刻度為700。
【具體實(shí)施方式】
[0041]實(shí)施例1
[0042]1000mL硫酸鈉體系廢液，pH值4.80，其中含有鐵、鎳、鉻等金屬離子，根據(jù)不銹鋼中性鹽電解工藝將溶液水浴加熱至60°C并恒溫，滴加入30%硫酸調(diào)節(jié)廢液pH值至2.15，攪拌反應(yīng)lOmin。再向溶液中滴加3%的過氧化氫溶液，根據(jù)ORP值控制過氧化氫投量，ORP值曲線突躍后趨于平穩(wěn)停止投加過氧化氫，攪拌反應(yīng)5min，0RP值曲線見圖1。再向溶液中滴加lmol/L氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)溶液pH值至5.0，投加1%。的PAM溶液ImL促進(jìn)沉淀，固液分離。分離后上清液進(jìn)入離子交換裝置。測(cè)定原液、沉淀上清液、離子交換出水相關(guān)金屬離子濃度，測(cè)定結(jié)果見表1。
[0043]檢測(cè)氧化還原電位值有專用ORP檢測(cè)儀，這些是水處理領(lǐng)域經(jīng)常用的檢測(cè)儀表之一。以實(shí)施例1為例，從ORP曲線可以看出，反應(yīng)開始曲線的上升的幅度較快，2分鐘后ORP值變化幅度較小，3分鐘后ORP的變化更小，所以在此刻雙氧水可以不再滴加，認(rèn)為到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)。
[0044]表1實(shí)施例1金屬離子測(cè)定結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，其特征在于，所述方法包括: a、在廢液中加入酸溶液，調(diào)節(jié)廢液pH值至2.0-3.0 ； b、攪拌廢液1Omin以上，利用廢液中的亞鐵離子將六價(jià)鉻離子還原成三價(jià)鉻離子； C、繼續(xù)往廢液中投加過氧化氫溶液，攪拌反應(yīng)5min以上，將過量的亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子；通過ORP值監(jiān)控，基于PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)過氧化氫溶液投加的自動(dòng)控制，根據(jù)ORP值突躍變化指示亞鐵氧化反應(yīng)終點(diǎn)； d、將亞鐵氧化完全的廢液pH值調(diào)節(jié)4.8^5.5之間，并投加PAM溶液，三價(jià)鐵離子、三價(jià)鉻離子以及部分鎳離子以氫氧化物形式沉淀析出； e、將步驟d得到的廢液進(jìn)行固液分離，上清液中保留硫酸鈉和大部分鎳離子； f、將上清液引入離子交換裝置進(jìn)行交換吸附，提取廢液中鎳離子，鎳離子經(jīng)樹脂再生回收，并將離子交換后輸出的液體回用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，其特征在于，所述PAM溶液的濃度為l_5wt%0。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，其特征在于，所述PAM溶液的濃度為l_2wt%0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，其特征在于，步驟a中所述酸溶液為硫酸溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，其特征在于的，步驟a和步驟d中所述pH調(diào)節(jié)過程通過pH儀表監(jiān)控。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，其特征在于的，步驟b所述攪拌時(shí)間為10~30min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，其特征在于的，步驟c所述攪拌時(shí)間為5~lOmin。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼中性鹽電解廢液的處理方法，其特征在于的，步驟d所述pH調(diào)節(jié)范圍為4.8-5.2。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK103896423SQ201210572774
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】邱海兵, 顧麗娟 申請(qǐng)人:寶鋼不銹鋼有限公司, 上海輕工業(yè)研究所有限公司