一種電鍍污泥綜合回收的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及電鍍污泥中銅、鎳、鐵、鉻和鋁等元素的分離和回收新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電鍍污泥是電鍍廢水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，含鉻的電鍍污泥尤其是一種典型的危險(xiǎn)廢物。目前，由于我國電鍍行業(yè)存在廠點(diǎn)多、規(guī)模小、裝備水平低及污染治理水平低等諸多問題，大部分含鉻電鍍污泥只是進(jìn)行簡單的土地填埋，甚至隨意堆放，對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。
[0003]含鉻電鍍污泥含有多種金屬成分，如銅、鉻、鎳、鐵、鋅等，其品位往往高于金屬富礦石，是一種廉價(jià)的二次可再生資源。目前，研究較多的含鉻電鍍污泥處理技術(shù)包括固化/穩(wěn)定化技術(shù)、熱處理技術(shù)、資源化回收利用技術(shù)等。隨著金屬礦石資源的逐漸減少，含鉻電鍍污泥的資源化回收利用越來越受到重視。含鉻電鍍污泥的資源化一方面可以有效消除電鍍污泥對環(huán)境的危害，另一方面可帶來經(jīng)濟(jì)效益。因此，采用化學(xué)方法分離并回收含鉻電鍍污泥中的有價(jià)金屬元素是以后研究的重點(diǎn)。
[0004]中國專利文獻(xiàn)CN101786775A公開了一種從電鍍污泥中選擇性回收銅和鎳的方法，該方法將電鍍污泥酸浸得到主要含有銅、鎳和鉻的浸出液，浸出液在電解槽中選擇性電積銅，銅電積后液水解除鉻，除鉻后液旋流選擇性電積鎳，旋流鎳電積后溶返回浸出工序。此方法的主要優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)回收電鍍污泥中的銅、鎳、鉻等金屬資源，生產(chǎn)過程的洗液、濾液、清液等可循環(huán)使用，但是此方法適用于鐵含量較少的體系，對于鐵含量較高的污泥，并不適用。Fe3+與金屬鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢差為0.331V，而Cu2+與金屬銅的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢差為
0.340V，兩者較為接近，在選擇性電積過程中，難以得到純度較高的金屬銅。
[0005]中國專利文獻(xiàn)CN 103290222 A公開了一種從電鍍污泥中回收銅和鎳的方法，在電鍍污泥浸出液中，先加入硫化物得到硫化銅沉淀；分離后的濾液除雜得到含鐵、鉻、鈣、鎂的濾渣及含鎳母液；含鎳母液經(jīng)碳酸鈉中和，再用硫酸溶解沉淀物，控制終點(diǎn)pH值為3-6，經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶后的產(chǎn)品即為硫酸鎳產(chǎn)品。其中，銅的回收率達(dá)90 %以上，鎳的回收率達(dá)到80 %以上。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)銅和鎳的選擇性浸出分離，缺點(diǎn)是鐵鉻渣不能得到有效利用，分離后的渣相量較大，不經(jīng)處理則成為二次廢棄物。
[0006]中國專利文獻(xiàn)CN 101643243A采用酸浸出、硫化分離富集、熱壓浸出、萃取分離、鉻熱壓氧化、鉻溶液凈化、提取氯化鐵等過程，從電鍍污泥中回收銅、鎳、鉻、鋅、鐵等資源。該方法的優(yōu)點(diǎn)是對不同種類的電鍍污泥適應(yīng)性強(qiáng)，具有金屬資源利用率高、產(chǎn)品附加值高、過程廢渣量少，解毒徹底等特點(diǎn)；其不足之處在于工藝流程長，操作復(fù)雜，工業(yè)化較為困難。中國專利文獻(xiàn)CN100560755A和103693692A中給出了含鉻污泥的處理方式，主要采用鈉鹽氧化焙燒后制備鉻酸鈉，以鉻酸鈉為中間產(chǎn)品，可用于制造重鉻酸鈉以及堿式硫酸鉻等，其公開的方法均適用于處理制革污泥中產(chǎn)生的富鉻污泥。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中污泥的資源化利用技術(shù)較多，但是普遍存在方法的適用性不強(qiáng)或者難以工業(yè)化等問題，對于成分較為復(fù)雜的含鉻污泥，則存在處理效果差的缺陷，故有必要進(jìn)一步開發(fā)一種適用性更強(qiáng)的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明主要針對含鉻電鍍污泥的研究現(xiàn)狀，提供了一種優(yōu)化的分離和回收電鍍污泥中多種有價(jià)金屬包括銅、鎳、鐵、鉻和鋁等元素方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010](1)將電鍍污泥與碳酸鈉混合后煅燒得到焙燒渣，所述煅燒溫度為600?900°C，煅燒時(shí)間為0.5?6h。
[0011](2)步驟⑴中得到的焙燒渣經(jīng)水洗浸出和過濾，得到浸出液和濾餅；
[0012](3)向步驟⑵得到的浸出液中通入0)2中和溶液中的氫氧化鈉；加入晶種碳分，脫除溶液中的鋁和硅，得到除雜后的鉻酸鈉溶液；向除雜后的鉻酸鈉溶液中加入淀粉進(jìn)行還原，得到的漿料經(jīng)過濾、洗滌得到氫氧化鉻濾餅；
[0013](4)步驟⑵得到的濾渣與無機(jī)酸混合后浸出，得到浸出液和濾渣；
[0014](5)調(diào)節(jié)步驟(4)得到的浸出液的pH為1.0-4.0，后過濾得到氫氧化鐵和沉淀母液；
[0015](6)步驟(5)得到的沉淀母液經(jīng)萃取處理，得到的水相為含鎳溶液，得到的油相經(jīng)反萃得到含銅溶液。
[0016]優(yōu)選的，所述電鍍污泥包括CuO:1 ?20% ；N1:1 ?20% ;Cr203:l ~ 30% ；Fe 203:1 ?30% ；A1203:1 ?10% ；Si02:l ?10% ；CaO:1 ?5%。
[0017]可選的，所述電鍍污泥的其余組份還可包括少量氧化鎂、氧化鋅和氧化錫。
[0018]優(yōu)選的，加入的碳酸鈉和電鍍污泥質(zhì)量比為0.1-1.0:1。
[0019]優(yōu)選的，所述煅燒時(shí)間為1?4h。
[0020]優(yōu)選的，步驟⑵所述水洗浸出溫度為30?100°C，洗滌時(shí)間為0.1?2h。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(2)還包括對煅燒后的產(chǎn)物逆流水洗并干燥至恒重。
[0022]優(yōu)選的，所述步驟⑵中的浸出液的成分為:Na2Cr04:10?100g/L ；NaOH:5?50g/L ；Na2C03:l ?50g/L ；A1 203:0.1 ?lOg/L ；Si02:0.10 ?1.0g/L。
[0023]步驟(3)中鉻酸鈉溶液的處理可以參見專利文獻(xiàn)ZL201210009814.2的方式所述，加入還原劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后漿料過濾、洗滌得到氫氧化鉻濾餅。
[0024]優(yōu)選的，所述的C02的體積濃度為5-55%，其為各種來源的窯氣以及和空氣的混合氣體，或者是純度為99.99%的C02與空氣(或者氮?dú)?按照不同比例得到的混合物。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟(3)中，加入晶種為氫氧化鋁，晶種系數(shù)為0.1-1.0:1 ;二氧化碳的體積濃度為5-55% ;碳分溫度為30?100°C，碳分時(shí)間為0.1?6h。
[0026]優(yōu)選的，步驟(4)浸出后濾渣為鐵硅渣，重選后得到大顆粒的硅渣和含少量雜質(zhì)的鐵渣。優(yōu)選的，所述無機(jī)酸為硫酸、鹽酸和硝酸的一種或者其混合物，酸濃度為1%-80%,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行靈活選擇。
[0027]優(yōu)選的，所述無機(jī)酸和濾渣質(zhì)量比為0.5-3.0:1，浸出溫度為30?100°C，浸出時(shí)間為0.1?8ho
[0028]優(yōu)選的，步驟(5)調(diào)節(jié)pH值范圍為2.5-3.5。
[0029]優(yōu)選的，步驟(5)調(diào)節(jié)pH值的試劑為碳酸鈣。
[0030]優(yōu)選的，步驟(6)中中使用的萃取劑包括Lix65N、Lix622、Lix984、N510、N530、N902、P5100、P5300和/或M5640等銅專用萃取劑。
[0031]優(yōu)選的，所述方法進(jìn)一步包括如下步驟:(7)將步驟(6)中的含鎳溶液除雜后，與適量萃取劑混合，經(jīng)萃取和反萃后，得到鎳溶液，進(jìn)一步結(jié)晶得到鎳產(chǎn)品。
[0032]優(yōu)選的，上述步驟中使用的萃取劑包括P204和/或P507。
[0033]本發(fā)明提出了一種電鍍污泥中多種有價(jià)金屬包括銅、鎳、鐵、鉻和鋁等元素的分離和回收新方法，采用堿法焙燒將鉻/鋁與銅/鎳/鐵進(jìn)行分離，堿法浸出液采用碳酸化分解的方式可將氫氧化鋁沉淀，純化后的鉻酸鈉溶液可采用還原的方法得到氫氧化鉻，用于制備氧化鉻。堿法浸出渣采用硫酸浸出的方式可提取銅、鎳和鐵，后調(diào)節(jié)pH值可得到氫氧化鐵產(chǎn)品，再分別通過萃取、反萃和結(jié)晶的方式可得到銅產(chǎn)品和鎳產(chǎn)品。
[0034]本發(fā)明與現(xiàn)有的電鍍污泥處理技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)勢:
[0035](1)本發(fā)明的方法具有適用性強(qiáng)的特點(diǎn)，針對含銅、鎳、鐵、鉻、鋁等較高的污泥均具有普遍的適應(yīng)性。
[0036](2)本發(fā)明中各元素的回收率高。其中，鉻的回收率在95%以上，鋁的回收率在90%以上；同時(shí)，銅的回收率在90%以上，鎳的回收率在90%以上，鐵的回收率也在80%以上，可有效的回收污泥中的主要有價(jià)金屬元素。
[0037](3)本發(fā)明工藝簡單、流程短，可操作性強(qiáng)，成本低廉，對設(shè)備的材質(zhì)要求也較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0038](4)本發(fā)明工藝不產(chǎn)生廢水。最終產(chǎn)生濾液