CN101037235A - 从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，属于环保综合治理和利用技术领域，本发明通过将活性污泥干燥、焚烧，再经酸溶及相关吸附、萃取工艺制取硫酸钴和硫酸锰，钴锰回收率高，达到90％以上；生产成本低，每吨金属钴的加工成本只需5万元左右；产品纯度高，硫酸钴和硫酸锰产品都能达到相关产品标准，本发明变废为宝，不仅解决了化纤工业生产带来的污泥污染，而且在污泥污染的治理过程中获得了经济利益，本发明具有显著的经济效益和社会效益。

Description

从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，属于环保综合治理和利用技术领域。
背景技术
随着我国化纤行业的发展，我国现有PTA装置年生产能力达到800万吨以上，化工生产废水及污泥的处理一直是环保工作的难题，在PTA生产过程中，所产生的废水中含有大量的苯甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸等有机化合物外，还含有钴、锰盐等无机化合物。其中醋酸钴、醋酸锰是对苯二甲酸生产中的催化剂，催化剂使用一段时间后，其催化活性减弱，随着打浆废水排出。经废水处理，钴、锰沉入到污泥中，过滤后，污泥输送到专用垃圾场。而活性污泥的堆放，不仅浪费资源而且其恶臭严重污染环境。每年排放的废料中钴、锰盐及苯甲酸等产品价值上亿元，由于传统回收技术的局限，无法实现钴锰分离，因此造成了大量宝贵资源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，解决现有PTA生产中排放的大量废料无法处理而堆放和其恶臭气体造成的污染，实现资源再生利用，有利于环保和提高经济效益。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，其特征是所述的方法是将活性污泥经干燥、焚烧后，再经酸溶、树脂吸附、萃取分离制取硫酸钴和硫酸锰。
本发明通过将活性污泥干燥、焚烧，再经酸溶及相关吸附、萃取工艺制取硫酸钴和硫酸锰，钴锰回收率高，达到90％以上；生产成本低，每吨金属钴的加工成本只需5万元左右；产品纯度高，硫酸钴和硫酸锰产品都能达到相关产品标准，本发明变废为宝，不仅解决了化纤工业生产带来的污泥污染，而且在污泥污染的治理过程中获得了经济利益，本发明具有显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
结合实施例进一步说明本发明，本发明用先进的回转窑干燥技术，300℃烘干脱水，将污泥中水脱去80％，使污泥由原来的胶体状干燥成含水约10％的颗粒。污泥中含有大量的有机质，当温度达到500℃时，有机质会自燃，自燃放出的热量可以引燃物料，基本不需燃煤，这样可以节约大量能源，降低了处理成本。利用这一特点，我们自行设计建造了合适的焚烧炉，目前每天能干燥、焚烧约100吨污泥。经焚烧后的灰份中，钴锰含量由原先约0.2％，富集到约10％，然后加酸溶解，同除去苯甲酸的打浆废水合并一起，经树脂吸附、解吸，进一步富集钴锰、除苯甲酸等有机物，得到相对干净的含钴锰盐的溶液。
PTA生产中排出的打浆废水温度高达90℃，热水中溶有大量的苯甲酸等有机物，而对苯二甲酸在此时溶解度很小，乘热过滤，实现对苯二甲酸与苯甲酸的初步分离，然后采用自然降温的方法，将苯甲酸冷却结晶，过滤，此时溶液中有机物含量约5％。
由于采用P204(二(2-乙基己基)膦酸)萃取分离钴锰，若有机化合物除得不干净，大量的有机物会溶解于萃取剂中，导致萃取剂的萃取能力下降，使得钴锰分离无法实现。因此，还需将有机物进一步分离。将溶液加热，采用阳离子树脂吸附钴锰等阳离子，少量的苯甲酸随热水排出，再用热水洗涤树脂，将树脂床残留的有机物洗涤干净，经硫酸钠解吸，得到含有微量有机物的高浓度的钴、锰液，送萃取车间。
P204有机萃取剂，在不同pH下，对金属离子有不同的萃取能力。当pH为4.5时，锰离子的萃取率达到99％，而钴离子的萃取率为80％，其分离系数为1.68，利用钴锰离子在P204中不同的分配系数，经多级萃取，实现钴锰的分离，分别得到硫酸钴和硫酸锰产品。计算并作McCabe_Thiele图，要达到钴锰分离需用6级，小型试验和中型试验采用9级萃取分离，钴液中锰含量小于5ppm，钴浓度可达到70g/L，锰浓度可达到50g/L，经浓缩结晶分别得到硫酸钴和硫酸锰，其产品质量都达到相应标准。
采用离子交换和萃取分离相结合的方法，才能使钴、锰得到分离和纯化，生产出合格的硫酸钴和硫酸锰等产品。这是我国唯一的一条采用离子交换和萃取相结合办法从PTA打浆废水中回收钴锰的生产线。
主要技术与性能指标
A：污泥300℃烘干脱水，800℃焚烧，燃烧后灰量只有原始污泥的3％，而钴锰含量富集到约10％，是回收钴锰的优质原料。
B：废水经过滤冷却分离出对苯二甲酸和苯甲酸，解吸液中钴锰含量分别达到10g/L以上，而苯甲酸等有机物小于0.1％。钴、锰收率分别达到98％。
C：将溶液经九级萃取分离钴锰，分离后，萃取有机相中含锰约10g/L；水相中含有钴约10g/L。有机相中锰用硫酸反萃取后，可以浓缩结晶一水硫酸锰，产品中锰含量大于31％；水相中钴再经三级萃取法萃取钴，三级硫酸反萃取钴，浓缩结晶七水硫酸钴，产品中钴含量大于20％。产品纯度都达到国家有关产品指标。
D：灰渣中钴锰元素经硫酸溶解后，经化学法除去溶液中金属杂质后，得到的硫酸钴、硫酸锰混合物，产品中杂质含量小于100ppm。
E：钴锰全流程回收率大于90％。

Claims (5)

1、一种从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，其特征是所述的方法是将活性污泥经干燥、焚烧后，再经酸溶、树脂吸附、萃取分离制取硫酸钴和硫酸锰。
2、根据权利要求1所述的从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，其特征是所述的干燥、焚烧是经焚烧炉300℃烘干脱水干燥、焚烧活性污泥，使活性污泥由胶体状干燥成含水约10％的颗粒，当温度达到500-800℃时，有机质会自燃呈灰份。
3、根据权利要求1所述的从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，其特征是所述的酸溶是将活性污泥自燃后的灰份加硫酸溶解，经化学法除去溶液中金属杂质。
4、根据权利要求1所述的从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，其特征是所述的树脂吸附将溶液加热，采用阳离子树脂吸附钴锰等阳离子，少量的苯甲酸随热水排出，再用热水洗涤树脂，将树脂床残留的有机物洗涤干净，经硫酸钠解吸。
5、根据权利要求1所述的从活性污泥中提取钴、锰金属化合物的方法，其特征是所述的萃取分离是溶液经九级萃取分离钴锰，有机相中锰用硫酸反萃取后，可以浓缩结晶一水硫酸锰，水相中钴再经三级萃取法萃取钴，三级硫酸反萃取钴，浓缩结晶七水硫酸钴。
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