CN117120384A - 一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,包括以下步骤:S1.将红土镍矿酸浸液依次进行除铁铝、沉镍钴处理,得到废水;S2.将废水依次进行除铬离子、锰离子、硅离子处理,得到悬浮液;S3.将部分悬浮液回用并继续进行除铁铝;将剩余悬浮液依次进行匀质匀量、调碱静置、CCD逆流洗涤后,进行固液分离,得到上清液和渣相,收集渣相,上清液经中和后排出;该方法处理的红土镍矿废水其中污染物质可达到排放标准,安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及冶金废水治理技术领域,尤其涉及一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺。
背景技术
红土镍矿废水主要含有镍、钴、铁、锌、锰以及硫酸根等污染物质,常用的红土镍矿废水处理方式为在红土镍矿尾渣中和后液中加石灰乳沉淀除锰,过滤后,废液排海。为了使得废水排放达到排放标准,并且在处理过程中实现资源化利用,主要对镍离子着重去除,同时保证出水清澈度以及安全性,需对常用的红土镍矿废水处理方式进行改进。
相关技术中,公开号为CN217026042U的专利公开了一种红土镍矿尾渣中和后液的除镍钴系统,该方案中过滤单元先对红土镍矿尾渣中和后液进行过滤,能够有效地降低中和后液中的固体(诸如浸出渣、中和渣或砂石)含量,然后,利用吸附单元对上述过滤后液进行吸附处理,通过并联设置的至少三组吸附装置,去除红土镍矿尾渣中和后液中的镍钴。最后,通过解吸剂供应单元向吸附装置中通入解吸剂,并通过上述循环管路对吸附装置进行循环解吸。
上述方式虽然对镍钴进行了回收利用,但对于高浓度的铁、铝、锰、硅、铬等其他污染物质处理得并不彻底,无法实现废水的循环利用。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,清洁废水可达到排放标准,安全性高。
为达到上述技术目的,本申请采用以下技术方案:
本申请提供一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,包括以下步骤:
S1.将红土镍矿酸浸液依次进行除铁铝、沉镍钴处理,得到废水;
S2.将废水依次进行除铬离子、锰离子、硅离子处理,得到悬浮液;
S3.将部分悬浮液回用并继续进行除铁铝;将剩余悬浮液依次进行匀质匀量、调碱静置、CCD逆流洗涤后,进行固液分离,得到上清液和渣相,收集渣相,上清液经中和后排出。
优选地,CCD逆流洗涤的级数为9级,洗涤比为2.0-2.5。
优选地,除铬离子的步骤如下:在废水所述除铬离子的步骤如下:在所述废水中加入还原剂,进行还原反应,而后沉淀分离,得到一级液相;所述还原剂为生物质秸秆的水解液;所述生物质秸秆的水解液的制备方法如下:将生物质秸秆球磨成粉,而后加入浓硫酸水解即得。
优选地,除锰离子的步骤如下:在一级液相中通入SO2与空气的混合气体,并调整一级液相的pH至3-4,温度为30-80℃,沉淀分离,得到二级液相。
优选地,除硅离子的步骤如下:在压力为4.5-5.5MPa下,调节二级液相的pH至1-2,控制温度为150-200℃,沉淀分离,得到悬浮液。
优选地,步骤S3中,经回用的悬浮液占全部悬浮液质量的20-30%。
优选地,除铁铝步骤包括一段除铁铝及二段除铁铝。
优选地,一段除铁铝的工艺条件为:控制温度为80-85℃,pH为3.6-4.0。
优选地,二段除铁铝的工艺条件为:控制温度为75-80℃,利用NaOH调整pH为4.6-5.0。
优选地,沉镍钴的工艺条件为:利用NaOH调整pH值为7.8-8.3,调整反应温度为70℃,反应时间为3-4min。
本申请的有益效果如下:
本申请的废水处理工艺可实现红土镍矿废水的资源化利用,且经净化得到的液体清澈度高、安全性高、达到排放标准;
本申请的废水处理工艺通过循环工艺循环钠盐、硫酸盐,减少辅料元明粉的用量,液渣分离效果好;
本申请的除铁铝、沉镍钴、除铬离子、锰离子、硅离子的工艺顺序有利于原料节约,液相中的pH值先上升后下降,相互干扰少、各杂质离子处理的更彻底;
本申请在废水处理过程中引入了多级CCD逆流洗涤,克服了悬浮液不可直接经过压滤而固液分离的弊端。
附图说明
图1为本方案的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,包括以下步骤:
S1.将红土镍矿酸浸液依次进行除铁铝、沉镍钴处理,得到废水;
S2.将废水依次进行除铬离子、锰离子、硅离子处理,得到悬浮液;
S3.将部分悬浮液回用并继续进行除铁铝;将剩余悬浮液依次进行匀质匀量、调碱静置、CCD逆流洗涤后,进行固液分离,得到上清液和渣相,收集渣相,上清液经中和后排出。
本申请涉及悬浮液的回用,本领域技术人员所知,红土镍矿经过酸浸-除铁铝-沉镍钴后,存在大量的钠离子、硫酸根离子,因此不论在废水还是后续的悬浮液中,都会含有大量的钠盐和硫酸盐,本方案部分回用悬浮液至除铁铝步骤并延续后续工艺可减少辅料的使用,且可进一步去除废水中残留的铁离子,硫酸钠与废水中的铁离子发生如下反应形成黄钠铁矾沉淀:
3Fe3++2SO4 2-+Na++6H2O→Na Fe3(SO4)2(OH)6+6H+;
本方案中,CCD逆流洗涤的级数为9级,洗涤比为2.0-2.5;由于悬浮液含有大量的固体颗粒物而呈絮状物状态,不易被过滤器和压滤机直接进行固液分离,因此本申请设计了多级CCD逆流洗涤工艺;本申请的CCD逆流洗涤利用9个浓密机通过对经处理的悬浮液进行固液分离,然后将8个浓密机得到的渣体通往第9号浓密机,9号浓密机对1-8号沉淀得到的渣体进一步的过滤沉淀洗涤,9号出来的渣体进入压滤机压滤,最终实现固液分离。
除铬离子的步骤如下:所述除铬离子的步骤如下:在所述废水中加入还原剂,进行还原反应,而后沉淀分离,得到一级液相;所述还原剂为生物质秸秆的水解液;所述生物质秸秆的水解液的制备方法如下:将生物质秸秆球磨成粉,而后加入浓硫酸水解即得,水解的温度为30-80℃、水解的固液比为10-100g/L,水解的时间为1-20h;原始的生物质秸秆并不具备还原性,但生物质秸秆经过酸解,得到醛类物质可用还原剂,加入还原剂后,废水中的六价铬离子转变为三价铬以Cr(OH)3的形式析出,从而将废水中铬除去,并经沉淀分离得到一级液相。
除锰离子的步骤如下:在一级液相中通入SO2与空气的混合气体,并调整一级液相的pH至3-4,温度为30-80℃,沉淀分离,得到二级液相,沉淀为MnO2或者Mn3O4;除锰离子的反应式为:
MnSO4+SO2+O2+2H2O=MnO2+2H2SO4
2MnSO4+SO2+O2+3H2O=Mn3O4+3H2SO4
除硅离子的步骤如下:在压力为4.5-5.5MPa下,调节二级液相的pH至1-2,控制温度为150-200℃,沉淀分离,得到悬浮液;该过程中,硅酸根与氢离子结合转变为水不溶性的硅酸沉淀,而在高温高压条件下,硅酸反应为二氧化硅而去除,沉淀分离后,得到悬浊液;将硅酸转变为二氧化硅的好处在于,克服了硅酸因多为水凝胶的形式存在于溶液中而存在过滤极其困难的问题。
在除铬离子、锰离子、硅离子处理过程中,由于沉淀后的液相中含有大量絮状物,因此沉淀分离采用利用管道从反应池上方抽除液相的方式进行,得到的液相进入下一步处理工序。
步骤S3中,经回用的悬浮液占全部悬浮液质量的20-30%,回用的悬浮液携带大量的钠离子、硫酸根离子,可减少钠盐、硫酸盐的使用,但使过多的悬浮液进行回用会由于液体中颗粒物的阻碍使得除铁铝、沉镍铬的难度增加。
除铁铝步骤包括一段除铁铝及二段除铁铝。
一段除铁铝的工艺条件为:控制温度为80-85℃,pH为3.6-4.0;经沉淀后,得到渣相而去除铁铝;在一段除铁铝过程中,也同步对铜、锌、钪等杂质金属元素进行了去除。
二段除铁铝的工艺条件为:控制温度为75-80℃,利用NaOH调整pH为4.6-5.0;经沉淀后,得到渣相而进一步去除铁铝。
沉镍钴的工艺条件为:利用NaOH调整pH值为7.8-8.3,调整反应温度为70℃,反应时间为3-4min;经沉淀后,得到渣相为氢氧化镍钴,用于后续生产,所得液相即为废水,进入下一阶段处理。
本申请的CCD 9级逆流洗涤通过以下装置实现:CCD浓密装置设有9个依次排列的浓密机以及与末位浓密机连接的压滤机;具体的,CCD浓密装置设置8个浓密池,其中前八个浓密机依次排列,对废水进行固液分离,前八个浓密机的渣体通往第九个浓密机,9号浓密机对1-8号沉淀得到的渣体进一步的过滤沉淀洗涤,9号出来的渣体进入压滤机压滤。
以下通过具体实施例对本方案进行进一步说明。
实施例1
一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,包括以下步骤:
S1.将红土镍矿酸浸液依次进行除铁铝、沉镍钴处理,得到废水;除铁铝步骤包括一段除铁铝及二段除铁铝;一段除铁铝的工艺条件为:控制温度为80℃,pH为3.6;二段除铁铝的工艺条件为:控制温度为75℃,利用NaOH调整pH为4.6;沉镍钴的工艺条件为:利用NaOH调整pH值为7.8,调整反应温度为70℃,反应时间为3min;
S2.将废水依次进行除铬离子、锰离子、硅离子处理,得到悬浮液;所述除铬离子的步骤如下:在所述废水中加入还原剂,进行还原反应,而后沉淀分离,得到一级液相;所述还原剂为生物质秸秆的水解液;所述生物质秸秆的水解液的制备方法如下:将生物质秸秆球磨成粉,而后加入浓硫酸水解即得,水解的温度为80℃、水解的固液比为10g/L,水解的时间为20h;除锰离子的步骤如下:在一级液相中通入SO2与空气的混合气体,并调整一级液相的pH至3,温度为30℃,沉淀分离,得到二级液相;除硅离子的步骤如下:在压力为4.5MPa下,调节二级液相的pH至1,控制温度为150℃,沉淀分离,得到悬浮液;
S3.将30%悬浮液回用并继续进行除铁铝;将剩余悬浮液依次进行匀质匀量、调碱静置、CCD逆流洗涤后,进行固液分离,得到上清液和渣相,收集渣相,上清液经中和后排出;CCD逆流洗涤的级数为9级,洗涤比为2.0。
实施例2
一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,包括以下步骤:
S1.将红土镍矿酸浸液依次进行除铁铝、沉镍钴处理,得到废水;除铁铝步骤包括一段除铁铝及二段除铁铝;一段除铁铝的工艺条件为:控制温度为85℃,pH为4.0;二段除铁铝的工艺条件为:控制温度为80℃,利用NaOH调整pH为5.0;沉镍钴的工艺条件为:利用NaOH调整pH值为8.3,调整反应温度为70℃,反应时间为4min;
S2.将废水依次进行除铬离子、锰离子、硅离子处理,得到悬浮液;所述除铬离子的步骤如下:在所述废水中加入还原剂,进行还原反应,而后沉淀分离,得到一级液相;所述还原剂为生物质秸秆的水解液;所述生物质秸秆的水解液的制备方法如下:将生物质秸秆球磨成粉,而后加入浓硫酸水解即得,水解的温度为30℃、水解的固液比为100g/L,水解的时间为1h;除锰离子的步骤如下:在一级液相中通入SO2与空气的混合气体,并调整一级液相的pH至4,温度为80℃,沉淀分离,得到二级液相;除硅离子的步骤如下:在压力为5.5MPa下,调节二级液相的pH至2,控制温度为200℃,沉淀分离,得到悬浮液;
S3.将20%悬浮液回用并继续进行除铁铝;将剩余悬浮液依次进行匀质匀量、调碱静置、CCD逆流洗涤后,进行固液分离,得到上清液和渣相,收集渣相,上清液经中和后排出;CCD逆流洗涤的级数为9级,洗涤比为2.5。
测试评价
红土镍矿废水中的污染物质浓度和经实施例1处理后各污染物质的浓度测试结果如表1所示。
表1处理前后污染物质浓度对比
由上述结果可知,可实现红土镍矿废水的资源化利用,且经净化得到的液体清澈度高、安全性高、达到排放标准。
以上,仅为本发明较佳的具体实施方式,但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露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
S1.将红土镍矿酸浸液依次进行除铁铝、沉镍钴处理,得到废水;
S2.将所述废水依次进行除铬离子、锰离子、硅离子处理,得到悬浮液;
S3.将部分所述悬浮液回用并继续进行除铁铝步骤;将剩余所述悬浮液依次进行匀质匀量、调碱静置、CCD逆流洗涤后,进行固液分离,得到上清液和渣相,收集所述渣相,所述上清液经中和后排出。
2.根据权利要求1所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,所述CCD逆流洗涤的级数为9级,洗涤比为2.0-2.5。
3.根据权利要求1所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,所述除铬离子的步骤如下:在所述废水中加入还原剂,进行还原反应,而后沉淀分离,得到一级液相;所述还原剂为生物质秸秆的水解液;所述生物质秸秆的水解液的制备方法如下:将生物质秸秆球磨成粉,而后加入浓硫酸水解即得。
4.根据权利要求1所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,所述除锰离子的步骤如下:在所述一级液相中通入SO2与空气的混合气体,并调整所述一级液相的pH至3-4,温度为30-80℃,沉淀分离,得到二级液相。
5.根据权利要求1所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,所述除硅离子的步骤如下:在压力为4.5-5.5MPa下,调节二级液相的pH至1-2,控制温度为150-200℃,沉淀分离,得到悬浮液。
6.根据权利要求1所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,步骤S3中,经回用的悬浮液占全部悬浮液质量的20-30%。
7.根据权利要求1所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,所述除铁铝步骤包括一段除铁铝及二段除铁铝。
8.根据权利要求7所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,所述一段除铁铝的工艺条件为:控制温度为80-85℃,pH为3.6-4.0。
9.根据权利要求7所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,所述二段除铁铝的工艺条件为:控制温度为75-80℃,利用NaOH调整pH为4.6-5.0。
10.根据权利要求1所述的氢氧化镍钴制备过程中的废水处理工艺,其特征在于,所述沉镍钴的工艺条件为:利用NaOH调整pH值为7.8-8.3,调整反应温度为70℃,反应时间为3-4min。
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