專利名稱：一種處理鈷鎳銅濕法冶金廢水渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種處理鈷鎳銅濕法冶金廢水渣的方法。
背景技術(shù)：
在鈷鎳銅有色金屬濕法冶金過程中不可避免地會產(chǎn)生工業(yè)廢水，主要包括浸出廢水、萃取廢水、合成沉淀廢水以及其它廢水等。這些廢水經(jīng)過廢水處理，其中所含金屬主要以氫氧化物的形式沉淀出來形成廢水渣(部分廢水渣亦以污泥的形式沉淀沉積在廢水池底部)。由于這些廢水渣中含有鈷、鎳、銅和鋅等有價金屬，因此，如果處理不當(dāng)將對環(huán)境造成二次污染，而不處理僅堆存將占用大量的土地以及將耗費資金來管理存放。
目前，處理這些廢水渣存在的難題有雜質(zhì)含量高并且種類很多，鈷鎳銅鋅等有價金屬的品味相對較低且含量大致相當(dāng)(按重量百分比計，通常鈷含量低于O. 3%，鎳含量低于O. 8 %，銅含量低于1.0%)，含水量高(按重量百分比計，通常含水量高于70 % )，成分復(fù)雜等，只有在與此相應(yīng)的合適的浸出條件以及合理的分離技術(shù)下才能保證各有價金屬最大程度地被回收，從而做到資源回收利用的最大化。若采取常規(guī)酸浸方法處理，處理量低，酸耗量太大，除雜以及各種有價金屬分離困難，金屬回收率低，并且由于萃取的廢水中含有油份等有機物，這些油份也會對浸出和萃取造成影響。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種處理鈷鎳銅濕法冶金廢水渣的方法。本發(fā)明方法能夠用于處理各種含量成分不同的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，尤其是適用于處理低品位的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣；通過提供合適的浸出條件以及合理的分離技術(shù)實現(xiàn)了分開回收鈷鎳銅鋅錳等多種有價金屬；相比常規(guī)酸浸方法，處理量大，成本低廉，金屬回收率高，以及易于實施，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明提供了一種處理鈷鎳銅濕法冶金廢水渣的方法，包括以下步驟
(I)高溫焙燒取鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，晾曬風(fēng)化，置于回轉(zhuǎn)窯或者馬弗爐中于 400 700°C溫度下高溫焙燒I 3小時，制得廢水渣顆粒；
(2)酸浸按固液比為I : 2 6取步驟⑴中廢水渣顆粒投入酸溶液中還原浸出，調(diào)節(jié)pH值為O. 5 I. 0，于60 85°C溫度下浸出I 3小時，過濾分離固液，分別收集濾液I和濾渣I ;
(3)回收銅和鋅取步驟⑵中濾液I，調(diào)節(jié)pH值為O. 5 I. 0，按照銅和鋅總摩爾數(shù)的I. 5 2. O倍加入濃度為10 30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硫化鈉沉淀銅和鋅，于50 70°C 下反應(yīng)I 3小時，過濾分離固液，分別收集濾液II和濾渣II，濾渣II用于回收銅和/或鋅；
(4)除鐵和鋁取步驟(3)中濾液II，按照鐵離子摩爾數(shù)的I. I 2. O倍加入氧化劑，回調(diào)濾液II的PH值至3. 5 4. 0，過濾分離固液，分別收集濾液III和濾渣III ；
(5)回收鈷和錳取步驟(4)中濾液III，加氨水調(diào)節(jié)pH值為8 10，隨后按照鈷和錳總摩爾數(shù)的I. O I. 5倍加入碳酸銨，于25 50°C溫度下反應(yīng)O. 5 2小時，過濾分離固液，分別收集濾液IV和濾渣IV，濾渣IV用于回收鈷和/或錳；
(6)回收鎳取步驟(5)中濾液IV用于回收鎳。
步驟(I)中，本發(fā)明采用的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣取自工業(yè)鈷鎳銅濕法冶金地區(qū)，其中有價金屬含量較低，例如，低品位的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣中，按重量百分比計，通常鈷含量為O. I 0.3%，鎳含量為O. I 0.8%，銅含量為O. I 1.0%。此外，鈷鎳銅濕法冶金廢水渣中含有鐵和鋁等雜質(zhì)。本發(fā)明所述鈷鎳銅濕法冶金廢水渣亦包括以污泥形式沉淀沉積在廢水池底部的廢水渣。
鈷鎳銅濕法冶金廢水渣經(jīng)晾曬風(fēng)化后形成一定粒度的細(xì)顆粒。隨后將鈷鎳銅濕法冶金廢水渣細(xì)顆粒置于回轉(zhuǎn)窯或者馬弗爐中于400 700°C溫度下高溫焙燒I 3小時，使得其中的有價金屬氧化成高價態(tài)，同時使得其中的有機物揮發(fā)以及水分蒸發(fā)，從而富集廢水渣中的鈷鎳銅等有價金屬，制得廢水渣顆粒。優(yōu)選地，廢水渣顆粒的粒徑為5 30μπι。
步驟(2)中，通過高濃度酸浸將廢水洛顆粒中的有價金屬浸出，高濃度酸浸有利于提高有價金屬的浸出率。優(yōu)選地，可以加入亞硫酸鈉進(jìn)行還原。調(diào)節(jié)pH值為O. 5 I. 0， 于60 85°C溫度下浸出I 3小時。過濾分離固液，收集濾渣為濾渣I，濾渣I返回至酸浸步驟。收集濾液為濾液I，濾液I進(jìn)入下一步。優(yōu)選地，酸溶液可以為硫酸、鹽酸或硝酸。
步驟(3)中，通過加入適量的(總摩爾數(shù)為銅和鋅離子的I. 5 2. O倍)硫化鈉用于沉淀銅和鋅，而其它有價金屬不會沉淀，從而達(dá)到將銅和鋅與其它有價金屬分離的目的。硫化物沉淀銅和鋅時控制溶液pH值為O. 5 I. 0，若pH值太低，銅和鋅將沉淀不完全， 若pH值太高，鈷和鎳則會隨之大量沉淀。優(yōu)選地，pH值為O. 6 O. 8。優(yōu)選地，銅和鋅總摩爾數(shù)與濃度為10 30%的硫化鈉的摩爾數(shù)的比例為I : I. 6 I. 8。過濾分離固液，收集濾洛為濾洛II，濾洛II可用于回收銅和/或鋅。收集濾液為濾液II,濾液II進(jìn)入下一步。 具體地，回收銅和/或鋅的方法為取濾渣II在H+濃度為O. I 2mol/L的酸性環(huán)境下，加入氧化劑(如雙氧水、氯酸鈉、高錳酸鉀和臭氧等)，使得銅和鋅完全溶解，隨后再通過化學(xué)法、萃取法和離子交換法等方法將銅和鋅分離。
步驟(4)中，通過加入氧化劑并回調(diào)溶液pH值至3. 5 4. O來沉淀鐵和鋁。氧化劑可將二價鐵離子氧化為三價鐵離子。優(yōu)選地，氧化劑可以為MnO2、雙氧水、氯酸鈉、氯氣或氧氣。隨后通過加入步驟(I)中廢水渣顆粒(主要為堿性氧化物)回調(diào)pH值至3. 5 4.0，這樣的目的是充分利用酸以及減少有價金屬的損失。過濾分離固液，收集濾渣為濾渣 III，濾渣III返回至酸浸步驟。收集濾液為濾液III，濾液III進(jìn)入下一步。
步驟(5)中，通過加入氨水和碳酸銨來沉淀鈷和錳，而金屬鎳并不沉淀，從而達(dá)到將金屬鈷錳和鎳分離的目的。PH值若過大，則鎳會有一部分會損失，若過小，則鈷錳沉淀不完全。本發(fā)明這里為加氨水調(diào)節(jié)pH值為8 10。優(yōu)選地，pH值為8. 5 9. 5。鈷和錳總摩爾數(shù)與碳酸銨摩爾數(shù)的比例若過大，將造成碳酸銨的浪費，此外還會導(dǎo)致鎳的沉淀，過小則鈷錳沉淀不完全。本發(fā)明這里鈷和錳總摩爾數(shù)與碳酸銨摩爾數(shù)的比例為I. O I. 5。優(yōu)選地，鈷和錳總摩爾數(shù)與碳酸銨摩爾數(shù)的比例為I : I. 2 I. 4。過濾分離固液，收集濾渣為濾渣IV，濾渣IV用于回收鈷和/或錳。收集濾液為濾液IV，濾液IV進(jìn)入下一步。具體地， 回收鈷和/或錳的方法為取濾渣IV加入H+濃度為O. I lmol/L的酸性溶液中，在60 99°C下反應(yīng)I 3小時，使得濾渣IV完全溶解，隨后再通過化學(xué)法、萃取法和離子交換法等4方法將鈷和猛分尚。
步驟(6)中，取步驟(5)中濾液IV，用于回收鎳。濾液IV是含有少量雜質(zhì)的鎳料， 優(yōu)選地，濾液IV可直接進(jìn)萃取線得到純凈的鎳溶液。
本發(fā)明提供的一種處理鈷鎳銅濕法冶金廢水渣的方法，具有以下有益效果
(I)能夠用于處理各種含量成分不同的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，尤其是適用于處理低品位的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，減少了對環(huán)境產(chǎn)生的不良影響，具有良好的社會效 .、/■M ;
(2)處理量大，能夠用于回收鈷鎳銅鋅錳等多種有價金屬，并且通過分步沉淀能夠使得各有價金屬之間初步分離，便于后繼的深度分離與除雜，最大程度的節(jié)約了資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；
(3)相比常規(guī)酸浸方法，本發(fā)明處理量大，成本低廉，金屬回收率高，以及易于實施，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖I為本發(fā)明的流程示意圖。
具體實施方式
以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I為本發(fā)明的流程示意圖。
實施例一
一種處理鈷鎳銅濕法冶金廢水渣的方法，包括以下步驟
(I)高溫焙燒取IOOOg低品位的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，其中按重量百分比計， 鈷含量為0.21%，鎳含量為0.62%，銅含量為0.72%，水分70. 5 %。此外，鈷鎳銅濕法冶金廢水渣中含有鐵和鋁等雜質(zhì)；
晾曬風(fēng)化，置于回轉(zhuǎn)窯或者馬弗爐中于500°C溫度下高溫焙燒2小時，制得廢水渣顆粒275g，廢水渣顆粒的平均粒徑為15 μ m ;
(2)酸浸按固液比為I : 4取步驟⑴中廢水渣顆粒投入25g/L硫酸溶液IlOOml 中浸出，同時加入亞硫酸鈉30g，硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值為O. 5，于75°C溫度下浸出3小時，過濾分離固液，收集濾渣為濾渣I，濾渣I返回至酸浸步驟。收集濾液為濾液I，濾液I進(jìn)入下一I K少；
(3)回收銅和鋅取步驟(2)中濾液I，調(diào)節(jié)pH值為O. 5，按照銅和鋅總摩爾量的 I. 5倍加入濃度為10%的硫化鈉沉淀銅和鋅，于55°C下反應(yīng)2小時，過濾分離固液，分別收集濾液II和濾渣II，取濾渣II在H+濃度為O. lmol/L的酸性環(huán)境下，加入氯酸鈉使得銅和鋅完全溶解，隨后再通過化學(xué)法將銅和鋅分離；
(4)除鐵和鋁取步驟(3)中濾液II，按照鐵離子摩爾數(shù)的I. 5倍加入雙氧水， 通過加入步驟(I)中廢水渣顆粒來回調(diào)溶液pH值至4. 0，過濾分離固液，收集濾渣為濾渣 III，濾渣III返回至酸浸步驟。收集濾液為濾液III，濾液III進(jìn)入下一步；
(5)回收鈷和錳取步驟(4)中濾液III，加氨水調(diào)節(jié)pH值為8. 5，隨后按照鈷和錳總摩爾數(shù)的I. 3倍加入碳酸銨，于30°C溫度下反應(yīng)I小時，過濾分離固液，分別收集濾液 IV和濾渣IV，取濾渣IV加入H+濃度為O. lmol/L的酸性溶液中，在60°C下反應(yīng)3小時，使得濾渣IV完全溶解，隨后再通過化學(xué)法將鈷和錳分離；
(6)回收鎳取步驟(5)中濾液IV，濾液IV直接進(jìn)萃取線得到純凈的鎳溶液。
整個過程中，各有價金屬的回收率如下鈷的收率為98%，鎳的回收率為97%，銅的回收率為98%，鋅的回收率為96%，錳的回收率為95%。
實施例二
一種鈷鎳銅濕法冶金廢水渣以及污泥處理的方法，包括以下步驟
(I)高溫焙燒取IOOOg低品位的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，其中按重量百分比計， 鈷含量為0.21%，鎳含量為0.62%，銅含量為0.72%，水分70. 5 %。此外，鈷鎳銅濕法冶金廢水渣中含有鐵和鋁等雜質(zhì)；
晾曬風(fēng)化，置于回轉(zhuǎn)窯或者馬弗爐中于700°C溫度下高溫焙燒I小時，制得廢水渣顆粒261g，廢水渣顆粒的平均粒徑為10 μ m ;
(2)酸浸按固液比為I : 4取步驟(I)中廢水渣顆粒投入35g/L硫酸溶液1044ml 中浸出，同時加入亞硫酸鈉25g，硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值為I. 0，于80°C溫度下浸出2小時，過濾分離固液，收集濾渣為濾渣I，濾渣I返回至酸浸步驟。收集濾液為濾液I，濾液I進(jìn)入下一I K少；
(3)回收銅和鋅取步驟(2)中濾液I，調(diào)節(jié)pH值為1.0，按照銅和鋅總摩爾量的 I. 6倍加入濃度為12%的硫化鈉沉淀銅和鋅，于55°C下反應(yīng)I小時，過濾分離固液，分別收集濾液II和濾渣II，取濾渣II在H+濃度為2mol/L的酸性環(huán)境下，加入雙氧水使得銅和鋅完全溶解，隨后再通過離子交換法將銅和鋅分離；
(4)除鐵和鋁取步驟(3)中濾液II，按照鐵離子摩爾數(shù)的I. I倍加入氯酸鈉， 通過加入步驟(I)中廢水渣顆粒來回調(diào)溶液PH值至3. 5，過濾分離固液，收集濾渣為濾渣 III，濾渣III返回至酸浸步驟。收集濾液為濾液III，濾液III進(jìn)入下一步；
(5)回收鈷和錳取步驟(4)中濾液III，加氨水調(diào)節(jié)pH值為9. O,隨后按照鈷和錳總摩爾數(shù)的I. 2倍加入碳酸銨，于30°C溫度下反應(yīng)2小時，過濾分離固液，分別收集濾液 IV和濾渣IV，取濾渣IV加入H+濃度為lmol/L的酸性溶液中，在99°C下反應(yīng)I小時，使得濾渣IV完全溶解，隨后再通過萃取法將鈷和錳分離；
(6)回收鎳取步驟(5)中濾液IV，濾液IV直接進(jìn)萃取線得到純凈的鎳溶液。
整個過程中，各有價金屬的回收率如下鈷的收率為97. 5%，鎳的回收率為98%， 銅的回收率為97. 5%，鋅的回收率為94%，錳的回收率為93%。
權(quán)利要求
1.一種處理鈷鎳銅濕法冶金廢水渣的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)高溫焙燒取鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，晾曬風(fēng)化，置于回轉(zhuǎn)窯或者馬弗爐中于400 700°C溫度下高溫焙燒I 3小時，制得廢水渣顆粒；(2)酸浸按固液比為I: 2 6取步驟⑴中廢水渣顆粒投入酸溶液中還原浸出，調(diào)節(jié)PH值為O. 5 1.0，于60 85°C溫度下浸出I 3小時，過濾分離固液，分別收集濾液I和濾渣I ;(3)回收銅和鋅取步驟(2)中濾液I，調(diào)節(jié)pH值為O.5 I. 0，按照銅和鋅總摩爾數(shù)的I. 5 2. O倍加入濃度為10 30%的硫化鈉沉淀銅和鋅，于50 70°C下反應(yīng)I 3小時，過濾分離固液，分別收集濾液II和濾渣II，濾渣II用于回收銅和/或鋅；(4)除鐵和鋁取步驟(3)中濾液II，按照鐵離子摩爾數(shù)的I.I 2. O倍加入氧化劑，回調(diào)濾液II的PH值至3. 5 4. 0，過濾分離固液，分別收集濾液III和濾渣III ；(5)回收鈷和錳取步驟(4)中濾液III，加氨水調(diào)節(jié)pH值為8 10，隨后按照鈷和錳總摩爾數(shù)的I. O I. 5倍加入碳酸銨，于25 50°C溫度下反應(yīng)O. 5 2小時，過濾分離固液，分別收集濾液IV和濾渣IV，濾渣IV用于回收鈷和/或錳；(6)回收鎳取步驟(5)中濾液IV用于回收鎳。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述pH值為O.6 O. 8。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述銅和鋅總摩爾數(shù)與所述濃度為10 30%的硫化鈉的摩爾數(shù)的比例為I : I. 6 I. 8。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟⑷中通過加入步驟⑴中廢水渣顆粒來回調(diào)所述溶液pH值。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(5)中所述pH值為8.5 9. 5。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(5)中所述鈷和錳總摩爾數(shù)與所述碳酸銨摩爾數(shù)的比例為I : I. 2 I. 4。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種處理鈷鎳銅濕法冶金廢水渣的方法，包括以下步驟高溫焙燒、酸浸、回收銅和鋅、除鐵和鋁、回收鈷和錳以及回收鎳。本發(fā)明方法能夠用于處理各種含量成分不同的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，尤其是適用于處理低品位的鈷鎳銅濕法冶金廢水渣，通過提供合適的浸出條件以及合理的分離技術(shù)實現(xiàn)了分開回收鈷鎳銅鋅錳等多種有價金屬，做到資源回收利用的最大化；并且相比常規(guī)酸浸方法，處理量大，成本低廉，金屬回收率高，以及易于實施，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C22B23/00GK102925706SQ20111022729
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者王勤, 何顯達(dá), 陳艷紅, 譚翠麗, 張禮明, 郭苗苗 申請人:深圳市格林美高新技術(shù)股份有限公司