CN105776705B - 一种钴镍冶炼废水综合资源化处理方法 - Google Patents

一种钴镍冶炼废水综合资源化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钴镍冶炼过程中产生的硫酸铵废水综合资源化处理方法，它对所述的硫酸铵废水进行（1）离子交换除钴镍+滤过式除油的预处理组合；（2）采用MVR蒸发结晶系统，经过MVR蒸发系统处理后的浓盐水结晶干燥后变为固体硫酸铵作为副产品出售；（3）对MVR蒸发系统产生的蒸发冷凝水采用“预处理+反渗透+纳滤系统”的方式进行处理，产生的纯水回用做为钴镍冶炼所需的工艺用水，浓水返回步骤（1）合并到硫酸铵废水中共同处理。本发明能够对钴镍冶炼中萃取工序氨皂化产生的萃余液——硫酸铵废水进行综合资源化处理，不仅不造成环境负担，而且使其能够并资源化利用，降低整个钴镍冶炼行业的运行成本。

Description

一种钴镍冶炼废水综合资源化处理方法
技术领域
本发明涉及废水的综合资源化处理方法，特别涉及一种钴镍冶炼硫酸铵废水的综合资源化处理回用方法。
技术背景
钴镍冶炼过程中，萃取法净化除杂是最成熟的方法。在进行氨水皂化时产生大量的硫酸铵废水，硫酸铵废水呈弱酸性，其主要污染物为高浓度氨氮、金属杂质离子、有机悬浮物以及硫酸根离子等。由于钴镍冶炼产生的硫酸铵废水成分相对复杂，目前国内对钴镍冶炼行业产生的硫酸铵废水的处理成本高，且可能产生二次污染。随着国家对环保要求的持续提高，在硫酸铵废水处理方面不仅要追求更高效、更低能耗的处理工艺，还要避免二次污染，充分回收有价值的金属资源、氨资源和水资源等，追求更高层次的环境经济效益目标，这才是治理复杂成分的硫酸铵废水理想的技术发展方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钴镍冶炼废水综合资源化处理方法，能够对钴镍冶炼行业的硫酸铵废水进行综合利用，不仅不对环境造成负担，而且使其能够被资源化利用。为此，本发明采用以下技术方案：
一种钴镍冶炼废水综合资源化处理方法，包括如下步骤：
步骤（1）：采用离子交换树脂+滤过式除油系统的预处理组合对硫酸铵废水进行预处理；先通过离子交换树脂方法除去废水中的钴、镍、镁等金属离子，离子交换产生的钴镍等金属离子经过反洗后回到钴镍冶炼的萃取段重复利用；然后通过滤过式除油器除去废水中的油、悬浮物、机械杂质等，滤后液进入步骤（2）；
步骤（2）：经预处理的硫酸铵废水用机械式再压缩蒸发（MVR）技术进行处理，经过MVR系统处理的硫酸铵废水继续浓缩、蒸发并结晶，最终废水中的硫酸铵以硫酸铵结晶体形式析出成为硫酸铵固体盐；蒸发冷凝水进入步骤（3）进行处理；
步骤（3）：用精密过滤器等滤过式设备对MVR系统产出的冷凝水进行预处理，去除冷凝水中的悬浮物、机械杂质、胶体等；预处理结束后的冷凝水用反渗透进行处理，反渗透透过液作为钴镍冶炼的萃取工艺用纯水进行回用，浓缩液则进入纳滤系统进行处理；纳滤系统透过液作为纯水合并至反渗透产生的纯水回用至萃取工段，浓缩液则返回步骤（1）重新进行处理。
作为优选，步骤（1）中利用两级串联树脂对金属离子进行交换，同时离子交换树脂自身设置反洗装置，在金属离子吸附饱和后可利用反洗进行再生重复使用，以保证金属杂质回收的稳定性，同时确保预处理系统稳定运行。
作为优选，步骤（1）中滤过式除油系统的运行方式采用错流过滤方式，浓水进行回流，同时滤过式除油器自身设置反洗装置，在除油饱和后可利用反洗进行再生重复使用；滤过式除油器吸附的油经过解析后，返回萃取工段，重复使用。
作为进一步优选，步骤（1）中滤过式除油器采用改性的活性碳为主要媒介。
作为优选，步骤（2）中的MVR 蒸发装置主要由原料泵、串联的至少二级预热器、至少一效加热室、蒸发室、洗气塔、压缩机依次连接组成，其后物料经出料泵送入离心机进行固液分离，在所述加热室至蒸发室排出的二次蒸汽被送入离心蒸汽压缩机压缩后，压力蒸汽再送入加热室加热物料，在加热物料的过程中，产生的蒸汽冷凝水由冷凝水泵排出。
作为优选，步骤（3）中纳滤系统采用的膜组件可采用卷式膜组件，膜材料选自聚醚砜、聚砜、聚酰胺等。
本发明一种钴镍冶炼废水综合资源化处理方法，具有以下有益效果：
1、创新采用“预处理+MVR技术+反渗透/纳滤集成技术”处理钴镍冶炼废水，利用离子交换树脂去除废水中的金属离子，利用滤过式除油器除去有机油杂质和悬浮物，利用MVR技术、反渗透、纳滤各自特点，对钴镍硫酸铵废水进行浓缩脱盐处理，废水中的盐分转变为固体盐作为副产品进行外销，纯水可返回萃取工段作为工艺用水进行回用；回收硫酸钴、硫酸镍、硫酸镁溶液，硫酸铵固体盐，回用纯水，循环利用水资源，降低生产成本。
2、利用滤过式除油系统进行预处理，除油率达到90%以上，油含量从100ppm下降至≤10ppm，对悬浮物固体总量去除率达到99%以上；采用离子交换工艺进行金属离子的回收，离子交换树脂的金属离子吸附能力达到90%以上，反洗后的金属离子重新返回萃取段重新提取；经过预处理后的废水杂质含量为：油≤10mg/L，Co2+≤2mg/L，Ni2+≤1mg/L，Mg2+≤1mg/L，钴、镍、镁离子去除率达到95%以上。
3、利用MVR蒸发系统，彻底将硫酸铵废水转变成固体硫酸铵晶体，作为副产品外销，硫酸铵产品可以达到符合GB535-1995标准的硫酸铵优等品，产生经济效益且极大地减少了废水排放量；采用MVR蒸发技术，相比多效蒸发系统运行成本低，能耗下降40-60%，吨水的电耗≤35kWh，蒸汽消耗≤0.01t，减少50%以上的占地面积，吨水运行成本在盐行业仅为多效蒸发方式的40-60%，具有节能，高效等特点。
4、利用“ 反渗透+纳滤”工艺处理MVR蒸发后的冷凝水，得到的纯水返回萃取工段进行回用，浓水返回步骤（1）进行预处理，反渗透的回收率可达95%以上，纳滤系统透过液的TDS低于100mg/L，真正实现了含铵废水的“零排放”。
附图说明
图1为本发明钴镍冶炼废水综合资源化处理工艺的流程图。
具体实施方式
实施例1：
一种钴镍冶炼废水，其组成为：硫酸铵浓度10%，油含量95mg/L,Co2+ 25mg/L,Ni2+5mg/L,Mg2+ 3mg/L，进行如下处理：
步骤（1）：采用离子交换树脂+滤过式除油系统的预处理组合对硫酸铵废水进行预处理；先通过离子交换树脂方法除去废水中的钴、镍、镁等金属离子，离子交换产生的钴镍等金属离子经过反洗后回到钴镍冶炼的萃取段重复利用，利用两级串联树脂对金属离子进行交换，同时离子交换树脂自身设置反洗装置，在金属离子吸附饱和后可利用反洗进行再生重复使用，然后通过滤过式除油器除去废水中的油，悬浮物、机械杂质等，滤后液进入步骤（2）；滤过式除油系统的运行方式采用错流过滤方式，浓水进行回流，同时滤过式除油器自身设置反洗装置，在除油饱和后可利用反洗进行再生重复使用；滤过式除油器吸附的油经过解析后，返回萃取工段，重复使用；滤过式除油器采用改性的活性碳为主要媒介。经步骤（1）处理后的出水水质参数为：硫酸铵浓度10%，油含量5mg/L,Co2+ 1mg/L,Ni2+ 0.2mg/L,Mg2+ 0.5mg/L，除油率达到95%，钴、镍、镁离子去除率达到95%。
步骤（2）：经预处理的硫酸铵废水以125t/h的进水量用机械式再压缩蒸发（MVR）技术进行处理，经过MVR系统处理的硫酸铵废水继续浓缩、蒸发并结晶，最终废水中的硫酸铵以硫酸铵结晶体形式析出成为硫酸铵固体盐； MVR 蒸发装置主要由原料泵、串联的至少二级预热器、至少一效加热室、蒸发室、洗气塔、压缩机依次连接组成，其后物料经出料泵送入离心机进行固液分离，在所述加热室至蒸发室排出的二次蒸汽被送入离心蒸汽压缩机压缩后，压力蒸汽再送入加热室加热物料，在加热物料的过程中，产生的蒸汽冷凝水由冷凝水泵排出，排出的冷凝水进入步骤（3）进行处理；经步骤（2）处理得到硫酸铵产品近12.5t，冷凝水中的硫酸铵浓度为0.2g/L。
步骤（3）：用精密过滤器等滤过式设备对MVR系统产出的冷凝水以80t/h的进水量进行预处理，去除冷凝水中的悬浮物、机械杂质、胶体等；预处理结束后的冷凝水用反渗透进行处理，经过反渗透浓缩后的浓水中硫酸铵浓度为10.5g/L，淡水中硫酸铵浓度为0.0087g/L，反渗透的回收率为98.1%，淡水作为钴镍冶炼的萃取工艺用纯水进行回用，浓水则进入纳滤系统进行处理；纳滤系统的膜组件采用卷式膜组件，膜材料为聚醚砜，纳滤系统的回收率为90%，透过液的TDS为95mg/L；纳滤系统透过液作为纯水合并至反渗透产生的纯水回用至萃取工段，浓缩液则返回步骤（1）重新进行处理。
实施例2：
一种钴镍冶炼废水，其组成为：硫酸铵浓度13%，油含量80mg/L,Co2+ 40mg/L,Ni2+5mg/L,Mg2+ 3mg/L，进行如下处理：
步骤（1）：采用离子交换树脂+滤过式除油系统的预处理组合对硫酸铵废水进行预处理；先通过离子交换树脂方法除去废水中的钴、镍、镁等金属离子，离子交换产生的钴镍等金属离子经过反洗后回到钴镍冶炼的萃取段重复利用，利用两级串联树脂对金属离子进行交换，同时离子交换树脂自身设置反洗装置，在金属离子吸附饱和后可利用反洗进行再生重复使用，然后通过滤过式除油器除去废水中的油，悬浮物、机械杂质等，滤后液进入步骤（2）；滤过式除油系统的运行方式采用错流过滤方式，浓水进行回流，同时滤过式除油器自身设置反洗装置，在除油饱和后可利用反洗进行再生重复使用；滤过式除油器吸附的油经过解析后，返回萃取工段，重复使用；滤过式除油器采用改性的活性碳为主要媒介。经步骤（1）处理后的出水水质参数为：硫酸铵浓度13%，油含量3mg/L,Co2+ 1.5mg/L,Ni2+ 0.5mg/L,Mg2+ 0.3mg/L，除油率达到96.25%，钴、镍、镁离子去除率达到95.2%。
步骤（2）：经预处理的硫酸铵废水以105t/h的进水量用机械式再压缩蒸发（MVR）技术进行处理，经过MVR系统处理的硫酸铵废水继续浓缩、蒸发并结晶，最终废水中的硫酸铵以硫酸铵结晶体形式析出成为硫酸铵固体盐； MVR 蒸发装置主要由原料泵、串联的至少二级预热器、至少一效加热室、蒸发室、洗气塔、压缩机依次连接组成，其后物料经出料泵送入离心机进行固液分离，在所述加热室至蒸发室排出的二次蒸汽被送入离心蒸汽压缩机压缩后，压力蒸汽再送入加热室加热物料，在加热物料的过程中，产生的蒸汽冷凝水由冷凝水泵排出，排出的冷凝水进入步骤（3）进行处理；经步骤（2）处理得到硫酸铵产品近13.65t，冷凝水中的硫酸铵浓度为0.2g/L。
步骤（3）：用精密过滤器等滤过式设备对MVR系统产出的冷凝水以80t/h的进水量进行预处理，去除冷凝水中的悬浮物、机械杂质、胶体等；预处理结束后的冷凝水用反渗透进行处理，经过反渗透浓缩后的浓水中硫酸铵浓度为10.5g/L，淡水中硫酸铵浓度为0.0087g/L，反渗透的回收率为98.1%，淡水作为钴镍冶炼的萃取工艺用纯水进行回用，浓水则进入纳滤系统进行处理；纳滤系统的膜组件采用卷式膜组件，膜材料为聚醚砜，纳滤系统的回收率为90%，透过液的TDS为95mg/L；纳滤系统透过液作为纯水合并至反渗透产生的纯水回用至萃取工段，浓缩液则返回步骤（1）重新进行处理。

Claims (3)

1.一种钴镍冶炼硫酸铵废水综合资源化处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）：采用离子交换树脂+滤过式除油系统的预处理组合对钴镍冶炼硫酸铵废水进行预处理；先通过离子交换树脂方法除去废水中的钴、镍、镁离子，离子交换产生的钴镍离子经过反洗后回到钴镍冶炼的萃取段重复利用；然后通过滤过式除油器除去废水中的油、悬浮物、机械杂质，滤后液进入步骤（2）；
步骤（2）：经预处理的硫酸铵废水用机械式再压缩蒸发（MVR）技术进行处理，经过MVR系统处理的硫酸铵废水继续浓缩、蒸发并结晶，最终废水中的硫酸铵以硫酸铵结晶体形式析出成为硫酸铵固体盐；蒸发冷凝水进入步骤（3）进行处理；
步骤（3）：用精密过滤器对MVR系统产出的冷凝水进行预处理，去除冷凝水中的悬浮物、机械杂质、胶体；预处理结束后的冷凝水用反渗透进行处理，反渗透透过液作为钴镍冶炼的萃取工艺用纯水进行回用，浓缩液则进入纳滤系统进行处理；纳滤系统透过液作为纯水合并至反渗透产生的纯水回用至萃取工段，浓缩液则返回步骤（1）重新进行处理；
所述步骤（1）中利用两级串联树脂对金属离子进行交换，同时离子交换树脂自身设置反洗装置，在金属离子吸附饱和后可利用反洗进行再生重复使用，以保证金属杂质回收的稳定性，同时确保预处理系统稳定运行；
所述步骤（1）中滤过式除油系统的运行方式采用错流过滤方式，浓水进行回流，同时滤过式除油器自身设置反洗装置，在除油饱和后可利用反洗进行再生重复使用；滤过式除油器吸附的油经过解析后，返回萃取工段，重复使用；滤过式除油器采用改性的活性碳为主要媒介。
2.根据权利要求1所述的一种钴镍冶炼硫酸铵废水综合资源化处理方法，其特征在于：步骤（2）中的MVR 蒸发装置主要由原料泵、串联的至少二级预热器、至少一效加热室、蒸发室、洗气塔、压缩机依次连接组成，其后物料经出料泵送入离心机进行固液分离，在所述加热室至蒸发室排出的二次蒸汽被送入离心蒸汽压缩机压缩后，压力蒸汽再送入加热室加热物料，在加热物料的过程中，产生的蒸汽冷凝水由冷凝水泵排出。
3.根据权利要求1所述的一种钴镍冶炼硫酸铵废水综合资源化处理方法，其特征在于：步骤（3）中纳滤系统采用的膜组件为卷式膜组件，膜材料选自聚醚砜、聚砜、聚酰胺。
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