CN105568323A - 一种重金属的回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重金属回收方法，通过将待回收液于还原池内进行电化学反应，设置电流密度以极板与回收液的接触面积计算为10～20mA/cm2，输出波形为三角波、方波、短型波、正弦波或矩形波，脉冲频率为1000Hz～8000Hz等，在通电反应30～90min，期间正负极板的互换周期为5～15min，最后得金属粉。本发明解决了现有原矿提取重金属技术以及工业废水的处理系统中，重金属处理设备成本高、回收的金属纯度低、操作复杂，易造成二次污染的技术问题，本发明回收的重金属粉末纯度高，且可使电解沉积重金属效果增强，降低能源的消耗，防止二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种重金属的回收方法。
背景技术
传统的选矿方法，分化学选矿和物理选矿及冶金法，物理选矿成本较低，但回收不理想，化学选矿消耗大量的化学试剂，成本较高,传统的选矿方法又嵌布粒度微小，成分复杂，有价金属成分含量低的矿石及冶金化工行业的中间产品而言，化学选矿等利用上述资源提供行之有效的途径,但酸性水在中和沉淀处理时，药剂投加量大，处理产生的污泥量大,而常规使用的电化学方法回收重金属方法缺陷，低电压，大流量，能源消耗大，极板消耗也大，处理时间长，占地面积大，对低浓度重金属电耗大。
另一方面，工业废水是当前环境污染的重要源头之一，各国对工业废水的处理以及资源的回收利用十分重视。目前，对重金属离子含量在15克/升以下的酸性工业废液的处理工艺主要有两种：其一、中和沉淀法；其二、电积沉积法。
中和沉淀法是目前处理低含量重金属工业废液最为普遍的工艺，其工艺特点是工艺成熟简单，能够保证处理后的重金属工业废液达到环保排放标准，但也存在不足：利用中和沉淀法处理重金属离子工业废液所得到的产物是金属离子品位只有几个百分点的污泥，其经济价值大打折扣，如要到对上述污泥所含重金属进行再利用必需进行提纯处理，这势必造成对环境的二次污染，如要将重金属离子含量在15克/升以下重金属工业废液通过中和沉淀法达到环保排放标准，生产成本较高。
电积沉积法处理重金属离子含量在15克/升以下的酸性工业废液主要有两种：一、平板电积工艺，二、强化电积工艺。其中，平板电积工艺阴极上只能得到海绵状的金属沉积物，由于对海绵状的金属的防氧化处理成本较高，所以平板电积工艺只能得到金属含量在80％以下的产品,而强化电积工艺虽是目前市场上较为先进的处理工艺，但其工艺设备制造成本较高，设备的占地面积较大，从废液中提取一吨金属量的添加剂成本较高，处理范围存在一定的局限性，只有金属离子含量在6g/L以上时其经济效益才比较明显；当废液中的金属离子含量降低到1g/L以下时，其阴极电流效率将大幅下降，导致生产成本明显提出，设备运行稳定性较差，设备安全性不高，阴极析出物存在开裂造成阴阳极短路的可能性，生产操作的劳动强度较大。
发明内容
本发明目的在于提供一种重金属的回收方法，以解决现有原矿提取重金属技术以及工业废水的处理系统中，重金属处理设备成本高、回收的金属纯度低、操作复杂，易造成二次污染的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种重金属的回收方法。
一种重金属的回收方法，包括如下步骤：
（1）将待回收液注入还原池内，还原池内设置有正负极板，两极间距为20～100mm；
（2）还原池通电：
电流密度：以极板与回收液的接触面积计算，为10～20mA/cm2；
输出波形：三角波、方波、短型波、正弦波或矩形波；
脉冲频率：1000Hz～8000Hz；
输出功率：以回收液体积计算，为2kW/m3；
（3）还原池通电30～90min,其间正负极板每5～15min互换一次（也就是说，在整个通电过程中，每5～15min，正负极板互换一次），然后结束电解，收金属粉，干燥，包装即得。
其中，步骤（1）中的两极间距优选50㎜。
其中，步骤（2）中的电流密度以极板与回收液的接触面积计算优选15mA/cm2。
其中，步骤（2）中的重金属离子浓度为1～2%时，输出波形优选三角波；重金属离子浓度为2～3%时，输出波形优选方波；重金属离子浓度为3～5%时，输出波形优选短型波；重金属离子浓度大于5%时，输出波形优选正弦波；重金属离子浓度小于1%时，输出波形优选矩形波。
其中，步骤（2）中，当回收液中的重金属为铜时，脉冲频率优选5000Hz；当重金属为金时，脉冲频率优选8000Hz；当重金属为银时，脉冲频率优选为1000Hz；当重金属为镍时，脉冲频率优选5000Hz；当重金属为锌时，脉冲频率优选1000Hz；当重金属为铬时，脉冲频率优选为3000Hz。
其中，步骤（3）中的正负极板的互换周期优选10min。
其中，步骤（3）中的通电时间优选60min。
其中，极板优选可溶性铁板或低碳钢钢板。
本发明的有益效果：
1、本发明回收的重金属粉末纯度高，无论是原矿中的重金属提取还是工业废水的重金属回收，其纯度均可达90%以上。
2、本发明针对不同的重金属采用不同脉冲条件，节电的同时，大幅度降低了极板的溶解消耗，电极上的反应时断时续，利于扩散，降低浓差极化，可使电解沉积重金属效果增强。
3、本发明较传统电解法的低电压高电流相比，既节约了化工试剂，又降低了能源的消耗，防止二次污染。
4、本发明不受回收液PH值的限制，对任何PH值条件下的回收液均可进行还原回收，节约了调整回收液PH值的费用，为反复利用尾水提供了条件。
具体实施方式
实施例1
铜矿的回收方法：
（1）铜矿破碎至5mm以下，装入具有防浊能力的浸池中，加入适量硫酸酸及氧化剂以固液比为1：1进行池浸，24小时；
（2）将池浸好的待回收液送入还原池中，还原池中并列设置有10对正负极板，极板为低碳钢钢板，两极间距设置为20mm，通电，设定电流密度以极板与回收液的接触面积计算为10mA/cm2，通过使用EDTA对回收液进行滴定分析，重金属离子浓度为1.6%，选择输出波形为三角波，脉冲频率为5000Hz，输出功率以回收液体积计算为2kW/m3；
（3）通电30min，其间正负极板每5min互换一次，然后结束电解，收铜粉，干燥，包装即得。
结论：铜粉纯度达90.8%。
实施例2
金矿的回收方法：
（1）金矿破碎至5mm以下，装入具有防浊能力的浸池中，加入适量硫酸酸及氧化剂以固液比为1：1进行池浸，24小时；
（2）将池浸好的待回收液送入还原池中，还原池中并列设置有12对正负极板，极板为低碳钢钢板，两极间距设置为50mm，通电，设定电流密度以极板与回收液的接触面积计算为15mA/cm2，通过使用EDTA对回收液进行滴定分析，重金属离子浓度为2.2%，选择输出波形为方波，脉冲频率为8000Hz，输出功率以回收液体积计算为2kW/m3；
（3）通电90min，其间正负极板每10min互换一次，然后结束电解，收金粉，干燥，包装即得。
结论：金粉纯度达94.2%。
实施例3
银矿的回收方法：
（1）银矿破碎至5mm以下，装入具有防浊能力的浸池中，加入适量硫酸酸及氧化剂以固液比为1：1进行池浸，24小时；
（2）将池浸好的待回收液送入还原池中，还原池中并列设置有15对正负极板，极板为低碳钢钢板，两极间距设置为100mm，通电，设定电流密度以极板与回收液的接触面积计算为20mA/cm2，通过使用EDTA对回收液进行滴定分析，重金属离子浓度为4.4%，选择输出波形为正弦波，脉冲频率为1000Hz，输出功率以回收液体积计算为2kW/m3；
（3）通电60min，其间正负极板每15min互换一次，然后结束电解，收银粉，干燥，包装即得。
结论：银粉纯度达91.3%。
实施例4：
重金属镍的废水回收：
（1）将待回收的废水回收液送入还原池中，还原池中并列设置有10对正负极板，极板为可溶性铁板，两极间距设置为20mm，通电，设定电流密度以极板与回收液的接触面积计算为10mA/cm2，通过使用EDTA对回收液进行滴定分析，重金属离子浓度为6.8%，选择输出波形为短型波，脉冲频率为5000Hz，输出功率以回收液体积计算为2kW/m3；
（2）通电30min，其间正负极板每5min互换一次，然后结束电解，收镍粉，干燥，包装即得。
结论：镍粉纯度达90.1%。
实施例5：
重金属锌的废水回收：
（1）将待回收的废水回收液送入还原池中，还原池中并列设置有10对正负极板，极板为可溶性铁板，两极间距设置为100mm，通电，设定电流密度以极板与回收液的接触面积计算为20mA/cm2，通过使用EDTA对回收液进行滴定分析，重金属离子浓度为0.7%，选择输出波形为矩形波，脉冲频率为1000Hz，输出功率以回收液体积计算为2kW/m3；
（2）通电90min，其间正负极板每15min互换一次，然后结束电解，收锌粉，干燥，包装即得。
结论：锌粉纯度达93.4%。
实施例6：
重金属铬的废水回收：
（1）将待回收的废水回收液送入还原池中，还原池中并列设置有10对正负极板，极板为可溶性铁板，两极间距设置为50mm，通电，设定电流密度以极板与回收液的接触面积计算为15mA/cm2，通过使用EDTA对回收液进行滴定分析，重金属离子浓度为2.7%，选择输出波形为方波，脉冲频率为3000Hz，输出功率以回收液体积计算为2kW/m3；
（2）通电60min，其间正负极板每10min互换一次，然后结束电解，收铬粉，干燥，包装即得。
结论：铬粉纯度达92.6%。
Claims (8)
1.一种重金属的回收方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将待回收液注入还原池内，还原池内设置有正负极板，两极间距为20～100mm；
（2）还原池通电：
电流密度：以极板与回收液的接触面积计算，为10～20mA/cm2；
输出波形：三角波、方波、短型波、正弦波或矩形波；
脉冲频率：1000Hz～8000Hz；
输出功率：以回收液体积计算，为2kW/m3；
（3）还原池通电30～90min,其间正负极板每5～15min互换一次，然后结束电解，收金属粉，干燥，包装即得。
2.根据权利要求1所述的重金属的回收方法，其特征在于：步骤（2）所述重金属离子浓度为1～2%时，输出波形为三角波；所述重金属离子浓度为2～3%时，输出波形为方波；所述重金属离子浓度为3～5%时，输出波形为短型波；所述重金属离子浓度大于5%时，输出波形为正弦波；所述重金属离子含量小于1%时，输出波形为矩形波。
3.根据权利要求1所述的重金属的回收方法，其特征在于：当回收液中的重金属为铜时，所述脉冲频率为5000Hz；当重金属为金时，所述脉冲频率为8000Hz；当重金属为银时，所述脉冲频率为1000Hz；当重金属为镍时，所述脉冲频率为5000Hz；当重金属为锌时，所述脉冲频率为1000Hz；当重金属为铬时，所述脉冲频率为3000Hz。
4.根据权利要求1所述的重金属的回收方法，其特征在于：步骤（1）所述的两极间距为50㎜。
5.根据权利要求1所述的重金属的回收方法，其特征在于：步骤（2）所述的电流密度以极板与回收液的接触面积计算为15mA/cm2。
6.根据权利要求1所述的重金属的回收方法，其特征在于：步骤（3）所述的正负极板的互换周期为10min。
7.根据权利要求1所述的重金属的回收方法，其特征在于：步骤（3）所述的通电时间为60min。
8.根据权利要求1所述的重金属的回收方法，其特征在于：所述极板为可溶性铁板或低碳钢钢板。
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