含重金屬廢水渣的金屬回收與綜合利用工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于含重金屬廢水渣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含重金屬廢水渣的金屬回收與綜合利用工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]含有價重金屬的廢水渣通過適當(dāng)方法進(jìn)行處理，將其中的有價成分回收，可消除或降低廢渣的重金屬污染，實現(xiàn)廢水渣的資源化利用。目前對于此類廢渣的金屬回收工藝，采用濕法回收處理方法，具體為:一般采用硫酸等無機酸作為浸出劑(如中國專利公開CN102925706A)，再對含有價金屬的浸出液進(jìn)行除雜、分離、提純，實現(xiàn)金屬的回收。但這種渣中鈣鎂等含量高，酸浸時會與有價金屬一并浸出，使浸出液成分復(fù)雜，隨后使浸出液的除雜、分離、提純等生產(chǎn)工序增多，并增加了有價金屬在各工序的損失。因此對于此類廢渣，上述方法存在著酸消耗量高、工藝流程長、成本高、有價金屬回收率低的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實施例的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種含重金屬廢水渣的金屬回收與綜合利用工藝，選擇性提取重金屬廢水渣中的有害但有價的重金屬。
[0004]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案如下:
[0005]一種含重金屬廢水渣的金屬回收與綜合利用工藝，包括:
[0006]將含重金屬Cu、Co、Ni和Zn的廢水渣在還原劑作用下焙燒得到焙砂；
[0007]將所述焙砂在浸出劑和氧化劑作用下，浸出得到浸出渣和浸出液，所述浸出液包含Cu、Co、Ni和Zn元素；
[0008]將所述浸出液加熱蒸出NH3,得到含Cu、Co、Ni和Zn的沉淀物；
[0009]將所述沉淀物用稀硫酸溶解得到含Cu、Co、Ni和Zn的硫酸鹽溶液；
[0010]將所述硫酸鹽溶液萃取分離分別得到純硫酸銅溶液、純硫酸鈷溶液、純硫酸鎳溶液和純硫酸鋅溶液。
[0011]本發(fā)明實施例通過上述的方法能夠有效地選擇性提取重金屬廢水渣中的有害但有價的重金屬，工藝除雜及分離工序簡單，成本較低，最終得到的浸出渣基本不存在重金屬污染，合理易行，具備良好的環(huán)保效益和經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0012]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0013]圖1為本發(fā)明實施例的含重金屬廢水渣的金屬回收與綜合利用工藝的流程圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實施例1的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]如圖1所示，為本發(fā)明實施例的含重金屬廢水渣的金屬回收與綜合利用工藝的流程圖。本發(fā)明實施例的含重金屬廢水渣的金屬回收與綜合利用工藝的步驟如下:
[0017]步驟SOl:將含重金屬Cu、Co、Ni和Zn的廢水渣在還原劑作用下焙燒得到焙砂；
[0018]步驟S02:將焙砂在浸出劑和氧化劑作用下，浸出得到浸出渣和浸出液，該浸出液包含Cu、Co、Ni和Zn元素；
[0019]步驟S03:將浸出液加熱蒸出NH3,得到含Cu、Co、Ni和Zn的沉淀物；
[0020]步驟S04:將沉淀物用稀硫酸溶解得到含Cu、Co、Ni和Zn的硫酸鹽溶液；
[0021]步驟S05:將硫酸鹽溶液萃取分離分別得到純硫酸銅溶液、純硫酸鈷溶液、純硫酸鎳溶液和純硫酸鋅溶液。
[0022]本發(fā)明實施例首先采用還原焙燒的方法將重金屬廢水渣中的氧化態(tài)的金屬還原為金屬單質(zhì)，然后采用氧化-氨浸的方法使廢水渣中的Cu、Co、N1、Zn以金屬氨絡(luò)合離子的形式浸出，而其中的Ca、Mg、Fe等金屬留在渣中，實現(xiàn)了廢水渣中重金屬的選擇性浸出，同時Cu,Co,Ni,Zn的浸出率分別高達(dá)94.5%,97.3%,96.7%,94.6%0本發(fā)明實施例在高效地選擇性提取Cu、Co、N1、Zn的同時，避免了 Ca、Mg、Fe進(jìn)入浸出液中，減少了除雜及分離提純的困難。最終得到的浸出渣中Cu、Co、N1、Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在0.1%以下，適宜進(jìn)行進(jìn)一步的無害化綜合利用。
[0023]具體地，步驟SOl的過程中，還原劑為煤炭或者天然氣，廢水渣和還原劑的質(zhì)量比為3?5:1，優(yōu)選的，廢水渣和還原劑的質(zhì)量比為3:1。還原劑過少金屬氧化物的還原度不高，影響后續(xù)的浸出率。還原劑過多會造成成本增加。該焙燒的過程優(yōu)選在還原性氣氛下進(jìn)行。該還原性氣氛可以是CO和/或H2。一般情況下，以煤炭為還原劑時，還原性氣氛為CO ;以天然氣為還原劑時，還原性氣氛為CO與H2的混合氣。
[0024]焙燒的過程可以為連續(xù)的兩段焙燒，第一段焙燒的溫度為400?500°C，時間為2?4h ;第二段焙燒的溫度為800?900°C下，時間為I?3h。第一段的作用主要是烘干廢水渣并使其中的氫氧化物熱分解，利于進(jìn)一步的還原；第二段的作用主要是將廢水渣中氧化態(tài)的金屬還原為金屬單質(zhì)。在上述條件下有利于廢水渣中氧化態(tài)的Cu，Co，Ni, Zn的還原度，進(jìn)而提高浸出率。
[0025]步驟SOl中經(jīng)第二段焙燒處理后的廢水渣還可以通過2?4mol/L的碳酸銨、氯化銨和硫酸銨溶液中的一種或者多種快速冷卻后得到焙砂。優(yōu)選的，采用碳酸銨溶液，碳酸銨可以有利于在蒸氨過程中，CO2與氨一起被蒸發(fā)出實現(xiàn)循環(huán)利用。該焙燒的過程和冷卻的過程連續(xù)進(jìn)行。連續(xù)的還原焙燒后快速冷卻的過程可以避免還原為單質(zhì)的金屬再次被氧化，提高后續(xù)氨浸的浸出率。
[0026]具體地，步驟S02的過程中，浸出劑為NH3含量為90?150g/L的氨水與碳酸銨或氯化銨的混合溶液，氧化劑為氧氣或者空氣，焙砂和浸出劑的質(zhì)量比為1:4?8，浸出的溫度為50?70°C，浸出的方式為逆流浸出。其中，氨水與碳酸銨或者氯化銨的配比、氨水濃度、碳酸銨或者氯化銨的濃度并不固定，只要滿足NH3含量為90?150g/L即可。例如，可以采用氨水質(zhì)量濃度為17%的氨水溶液，碳酸銨質(zhì)量濃度為95%的碳酸銨溶液，按照一定比例配制得到所需NH3濃度的浸出劑。該步驟中，廢水渣中的Cu、Co、N1、Zn和銨離子形成金屬氨絡(luò)合離子，以便浸出。若不在上述條件下進(jìn)行步驟S02會造成浸出率降低或者原料和能耗的增加，造成成本增加。
[0027]由于金屬氨絡(luò)合離子在溶液中的溶解度有限，難以通過一次浸出就將廢水渣中的金屬完全浸出，因此，浸出的過程可以分為三段，第一段浸出的過程中，氧化劑的通入速率為2.5?3.5L/min,優(yōu)選為3L/min,浸出時間為5?7h ;第二段和第三段浸出的過程中，氧化劑的通入速率為1.5?2.5L/min，優(yōu)選為2L/min，浸出時間為3?5h。通過多段浸出可以提高Cu、Co、N1、Zn的總浸出率。第一段可以浸出60%的Cu、78%的N1、58%的Co以及61%的Zn ;經(jīng)過第二段浸出后，Cu、Co、N1、Zn的浸出率為71 %、94%、90%、86% ;經(jīng)過第三段浸出后，Cu、Co、N1、Zn的浸出率可達(dá)94%、97%、96%、94%以上。其中，第二段浸出后的浸出率為第一段與第二段浸出的總浸出率；第三段浸出后的浸出率為第一段、第二段及第三段浸出的總浸出率。通過第二段與第三段浸出可以逐步提高金屬的浸出率，使焙砂中的Cu、Co、N1、Zn以金屬氨絡(luò)合離子的形式進(jìn)入溶液，盡量減少浸出渣中的重金屬含量，之后經(jīng)過固液分離得到浸出液和含重金屬量很低的浸出渣。
[0028]浸出渣先用1.5?2.5mol/L碳酸銨溶液進(jìn)行洗滌，優(yōu)選為2mol/L碳酸銨溶液，然后用純水洗滌，洗水返回浸出液，從而實現(xiàn)水的重復(fù)利用，節(jié)約整個過程的用水。用碳酸銨洗滌后的洗水經(jīng)過蒸氨后，產(chǎn)生的NH3與CO2均可以實現(xiàn)循環(huán)利用。