CN106282573B - 一种从危险固体废物中回收金属资源的方法 - Google Patents

一种从危险固体废物中回收金属资源的方法 Download PDF

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Abstract

本申请人提供了一种从危险固体废物中回收金属资源的方法，包括以下步骤：对危险固体废物进行硫酸溶解，固液分离后获得硫酸钙；对硫酸溶解时得到的溶液①采用电解方式取得电解铜；对电解时得到的溶液②加入铁粉置换残余铜制得海绵铜；对置换时得到的溶液③充分曝气并使用碳酸镍调节pH制得Fe(OH)3；对制得Fe(OH)3的过程中得到的溶液④浓缩冷却制得硫酸镍；将Fe(OH)3多级水洗后加入硫酸并加热制得三氯化铁；制得三氯化铁的过程中得到的溶液⑤返回硫酸溶解环节循环利用。本发明提供了一种工艺简单、无污染、多金属高价值化、环境友好型危险固体废物资源化的处理工艺。

Description

一种从危险固体废物中回收金属资源的方法
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，尤其是涉及一种危险固体废物多金属资源化处理工艺，特别是高铜危险固体中铜、铁、钙、镍的提取和高价值利用化方法。
背景技术
随着现代工业的高速发展，国家经济日趋发达，人民生活水平逐步提升，与之同时带来的是工业生产过程中产生的危险固体废物日益增多，危险固体废物因其重金属有毒物质超标等，对生态环境和人类健康构成了严重危害，如镍可在人体内蓄积，导致慢性中毒，人体内铜超标可导致肺癌等。
目前，国内外对危险固体废物处理最有效方式即为固化技术。固化技术即是对危险固体进行预处理，将其作为砖块、水泥、沥青等生产的原料，将危险固体中的重金属固定在砖块、水泥、沥青中从而降低危险固体中重金属对生态环境和人类健康的危害。但危险固体中的铜镍等金属亦可视为一种潜在的重要资源，直接制砖或烧水泥是对资源的一种浪费。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种从危险固体废物中回收金属资源的方法。本发明提供了一种工艺简单、无污染、多金属高价值化、环境友好型危险固体废物资源化的处理工艺。
本发明的技术方案如下：
本申请人提供了一种从危险固体废物中回收金属资源的方法，包括以下步骤：
对危险固体废物进行硫酸溶解，固液分离后获得硫酸钙；
对硫酸溶解时得到的溶液①采用电解方式取得电解铜；
对电解时得到的溶液②加入铁粉置换残余铜制得海绵铜；
对置换时得到的溶液③充分曝气并使用碳酸镍调节pH制得Fe(OH)3；
对制得Fe(OH)3的过程中得到的溶液④浓缩冷却制得硫酸镍；
将Fe(OH)3多级水洗后加入硫酸并加热制得三氯化铁；
制得三氯化铁的过程中得到的溶液⑤返回硫酸溶解环节循环利用。
具体来讲，所述方法包括以下步骤：
(1)向危险固体废物中加入水和硫酸，硫酸和水的质量比为1:10；在常温溶解危险固体废物，然后进行固液分离，得到溶液①和硫酸钙；
(2)将溶液①送往电解工序电解，制得产品电解铜和溶液②；
(3)向溶液②中加入铁粉，充分搅拌，置换残余铜，制得产品海绵铜和溶液③；所用铁粉的量为残余铜物质的量的1.1～1.7倍；
(4)对溶液③曝气充氧，使用碳酸镍调节溶液③的pH值为3～5，然后进行固液分离，制得氢氧化铁和溶液④；
(5)对步骤(3)中产生的溶液④进行浓缩，浓缩比重为1.4～1.6，然后冷却至30～40℃制备硫酸镍；
(6)对步骤(3)制得的氢氧化铁进行多级水洗，水洗后向氢氧化铁中加入盐酸并加热至80～100℃，反应时间为1～2h，制备聚合三氯化铁溶液产品，所用盐酸的量为多级水洗后氢氧化铁物质的量的3～5倍，多级水洗中所得的水洗溶液为溶液⑤，将溶液⑤返回步骤(1)循环使用。
步骤(2)中电解使用的阴极为不锈钢板状，阳极为钛板网格状；电解参数为常温酸性电解，电解时间为36～72h，电流密度1～2A/cm2。
步骤(3)中置换发生在常温下，置换反应时间1～2h。
步骤(4)中曝气时间为6～10h曝气量为2m3/min，氧气浓度为21％。
步骤(6)中盐酸的质量浓度是36～38wt％。
本发明有益的技术效果在于：
本发明克服了传统危险固体废物处理过程中不能对固体中金属有效回收和高价值化的弊端；通过溶解、固液分离、电解、置换、浓缩等工艺直接得到了硫酸钙、电解铜、三氯化铁和硫酸镍工业级产品，实现了危险固体废物中不同金属的分类回收和高价值化，减少了资源的浪费和降低对环境和人类健康的危害。
本发明实施过程中无废水外排，节约水资源的同时亦降低在处理危险固体废物过程中对水环境的污染。本发明适应性强、成本低、工艺简单、操作简单，从而实现环保、高效、高价值化的目的。
附图说明
图1为本发明从危险固体废物中回收金属资源的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
取某化工厂污水处理环节产生的危险固体废物(以下简称固废，其主要成分为Cu、Fe、Ni、Ca)600kg，将固废装入溶解罐中，加入10wt％的浓硫酸1t，常温，充分搅拌2h后，浸出结束，并将溶液打入压滤机中，进行压滤，分离，得到硫酸钙产品和溶液①，溶液①中含有Cu2+、Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液①转入电解槽内，常温电解36h，电流密度1A/cm2，得到电解铜产品(阴极)和溶液②，溶液②中含有Cu2+(少量)、Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液②打入溶解罐内，加入1.1倍理论用量的铁粉，常温搅拌1h，加入0.5wt‰的PAM，沉降1h后，打入过滤器中，过滤得到海绵铜和溶液③，溶液③中含有Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液③打入溶解罐内，利用曝气装置充氧曝气6h，曝气量为2m3/min，氧气浓度为21％，并利用蒸汽加热溶液③，使之温度升温至80℃，而后通过加入NiCO3使之溶液③pH达到3，保温搅拌1h，加入0.2wt‰的PAM，冷却，絮凝沉降1h，打入压滤机中压滤，得到粗的Fe(OH)3和溶液④，溶液④中含有Ni2+；对粗Fe(OH)3使用自来水，多级水洗，得到精Fe(OH)3，洗涤Fe(OH)3后水为溶液⑤，重新返回至溶液环节循环使用，将精Fe(OH)3转入溶解罐中，加入3倍精Fe(OH)3物质的量的盐酸，盐酸的质量浓度是36wt％，反应1h后得到三氯化铁产品；将溶液④转移至浓缩罐内，浓缩至溶液比重1.4，放料冷却至30℃，进入离心机离心1h，得到硫酸镍产品。
实施例2
取某化工厂污水处理环节产生的危险固体废物(以下简称固废，其主要成分为Cu、Fe、Ni、Ca)800kg，将固废装入溶解罐中，加入10wt％的浓硫酸2t，常温，充分搅拌2h后，浸出结束，并将溶液打入压滤机中，进行压滤，分离，得到硫酸钙产品和溶液①，溶液①中含有Cu2+、Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液①转入电解槽内，常温电解54h，电流密度1.5A/cm2，得到电解铜产品(阴极)和溶液②，溶液②中含有Cu2+(少量)、Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液②打入溶解罐内，加入1.4倍理论用量的铁粉，常温搅拌1.5h，加入0.5wt‰的PAM，沉降1h后，打入过滤器中，过滤得到海绵铜和溶液③，溶液③中含有Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液③打入溶解罐内，利用曝气装置充氧曝气8h，曝气量为2m3/min，氧气浓度为21％，并利用蒸汽加热溶液③，使之温度升温至80℃，而后通过加入NiCO3使之溶液③pH达到4，保温搅拌1h，加入0.2wt‰的PAM，冷却，絮凝沉降1h，打入压滤机中压滤，得到粗的Fe(OH)3和溶液④，溶液④中含有Ni2+；对粗Fe(OH)3使用自来水，多级水洗，得到精Fe(OH)3，洗涤Fe(OH)3后水为溶液⑤，重新返回至溶液环节循环使用，将精Fe(OH)3转入溶解罐中，加入3倍精Fe(OH)3物质的量的盐酸，盐酸的质量浓度是37wt％，反应1h后得到三氯化铁产品；将溶液④转移至浓缩罐内，浓缩至溶液比重1.5，放料冷却至35℃，进入离心机离心1h，得到硫酸镍产品。
实施例3
取某化工厂污水处理环节产生的危险固体废物(以下简称固废，其主要成分为Cu、Fe、Ni、Ca)1000kg，将固废装入溶解罐中，加入10wt％的浓硫酸2.5t，常温，充分搅拌2h后，浸出结束，并将溶液打入压滤机中，进行压滤，分离，得到硫酸钙产品和溶液①，溶液①中含有Cu2+、Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液①转入电解槽内，常温电解72h，电流密度2A/cm2,得到电解铜产品(阴极)和溶液②，溶液②中含有Cu2+(少量)、Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液②打入溶解罐内，加入1.7倍理论用量的铁粉，常温搅拌2h，加入0.5wt‰的PAM，沉降1h后，打入过滤器中，过滤得到海绵铜和溶液③，溶液③中含有Ni2+、Fe2+、Fe3+；将溶液③打入溶解罐内，利用曝气装置充氧曝气10h，曝气量为2m3/min，氧气浓度为21％，并利用蒸汽加热溶液③，使之温度升温至80℃，而后通过加入NiCO3使之溶液③pH达到5，保温搅拌1h，加入0.2wt‰的PAM，冷却，絮凝沉降1h，打入压滤机中压滤，得到粗的Fe(OH)3和溶液④，溶液④中含有Ni2+；对粗Fe(OH)3使用自来水，多级水洗，得到精Fe(OH)3，洗涤Fe(OH)3后水为溶液⑤，重新返回至溶液环节循环使用，将精Fe(OH)3转入溶解罐中，加入5倍精Fe(OH)3物质的量的盐酸，盐酸的质量浓度为38wt％，反应1h后得到三氯化铁产品；将溶液④转移至浓缩罐内，浓缩至溶液比重2，放料冷却至40℃，进入离心机离心1h，得到硫酸镍产品。
以上所述，是说明性的而不是限定性的，因此在本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种从危险固体废物中回收金属资源的方法，其特征在于包括以下步骤：
对危险固体废物进行硫酸溶解，固液分离后获得硫酸钙；
对硫酸溶解时得到的溶液①采用电解方式取得电解铜；
对电解时得到的溶液②加入铁粉置换残余铜制得海绵铜；
对置换时得到的溶液③充分曝气并使用碳酸镍调节pH制得Fe(OH)3；
对制得Fe(OH)3的过程中得到的溶液④浓缩冷却制得硫酸镍；
将Fe(OH)3多级水洗后加入盐酸并加热制得三氯化铁；
制得三氯化铁的过程中得到的溶液⑤返回硫酸溶解环节循环利用；
上述步骤的具体操作方法为：
(1)向危险固体废物中加入水和硫酸，硫酸和水的质量比为1:10；在常温溶解危险固体废物，然后进行固液分离，得到溶液①和硫酸钙；
(2)将溶液①送往电解工序电解，制得产品电解铜和溶液②；
(3)向溶液②中加入铁粉，充分搅拌，置换残余铜，制得产品海绵铜和溶液③；所用铁粉的量为残余铜物质的量的1.1～1.7倍；
(4)对溶液③曝气充氧，使用碳酸镍调节溶液③的pH值为3～5，然后进行固液分离，制得氢氧化铁和溶液④；
(5)对步骤(3)中产生的溶液④进行浓缩，浓缩比重为1.4～1.6，然后冷却至30～40℃制备硫酸镍；
(6)对步骤(3)制得的氢氧化铁进行多级水洗，水洗后向氢氧化铁中加入盐酸并加热至80～100℃，反应时间为1～2h，制备聚合三氯化铁溶液产品，所用盐酸的量为多级水洗后氢氧化铁物质的量的3～5倍，多级水洗中所得的水洗溶液为溶液⑤，将溶液⑤返回步骤(1)循环使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中电解使用的阴极为不锈钢板状，阳极为钛板网格状；电解参数为常温酸性电解，电解时间为36～72h，电流密度1～2A/cm2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中置换发生在常温下，置换反应时间1～2h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中曝气时间为6～10h，曝气量为2m3/min，氧气浓度为21％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(6)中盐酸的质量浓度是36～38wt％。
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