从酸洗废水中回收金属镍的方法

申请日期2016年10月27日

公开（公告）日期2017年3月29日

IPC分类号/00； C22B7/00

概括

本发明公开了一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，属于酸洗废水中金属回收技术领域。该工艺包括以下步骤：(1)向废水中加入浓硝酸，加热至50-60℃。，生成硝酸镍，冷却至常温，除泥，过滤； (2)向滤液中通入氨水，使废水中的镍全部以离子形式存在； (3)加入10%氢氧化钠调节废水pH范围7-8，用隔膜电解池收集生成的蓝绿色沉淀为氢氧化镍； (4)将氢氧化镍干燥、燃烧得到氧化镍，然后通过常规还原工艺用氢气或一氧化碳还原。镍元素。本发明整个工艺设计合理，操作过程简单，成本低廉，镍回收率极高，可广泛应用于工业生产中酸洗废水中镍的回收。

索赔

1.一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)向废水中加入浓硝酸，加热至50～60℃，使废水中的元素镍与硝酸反应生成硝酸镍。冷却至常温后，除泥，收集除泥后的酸洗废水，调节流速：以0.5-0.8m/s的流速经聚偏氟乙烯超滤膜装置过滤，收集滤液；

(2)将质量浓度为25-30%的氨水倒入滤液中。待上清液变成绿色沉淀后，继续倒入氨水，直至绿色沉淀消失，形成澄清的蓝色溶液，使镍完全以二价离子形式存在；

(3)加入质量浓度10-15%的氢氧化钠溶液调节废水的pH范围至7-8，采用隔膜电解槽进行电解，从上部收集反应生成的NH3。电解池处于封闭环境中。电解液中收集到的蓝绿色沉淀是氢氧化镍；

(4)得到的氢氧化镍经微波干燥、灼烧得到氧化镍，然后用常规化学还原剂还原得到单质镍。

2.根据权利要求1所述的从酸洗废水中回收金属镍的方法，其特征在于，还包括从酸洗废水中去除泥的步骤。

3.根据权利要求2所述的一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，其特征在于，步骤（1）中设有酸洗废水除泥步骤，酸洗废水通过进水管。进入混合罐，混合罐通过中间储水罐与泵相连。泵通过供水管与卧式螺旋离心机连接。供水管道上设有石英砂过滤器。供水管中的水经过石英砂过滤。在泵的作用下，进入离心机进行离心分离。污泥与水最终从离心机两端出口分离，可有效去除污泥等杂质，脱泥后得到酸洗废水。

4.根据权利要求1所述的一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，其特征在于，所述化学还原剂为氢气或一氧化碳。

5.根据权利要求1所述的一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，其特征在于，所述超滤膜装置为多根水管串联的管式超滤膜装置，其中所述超滤膜装置的截留分子量为80000道尔顿，工作压力0.3-0.5MPa。超滤膜装置一路连接PH调节器，控制超滤膜装置的PH范围在5-6之间。另外一路通向沉淀池，自带回流清洗水箱。超滤膜为聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜。

6.根据权利要求1所述的一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，其特征在于，所述石英砂过滤器外部采用不锈钢304材质，内部衬胶防腐处理，包括一层拦截层和两层支撑层，拦截层石英砂规格为0.5-1.0mm，高度大于500mm，下面有2层支撑层，分别为1-2mm，填充高度100-150mm，2 -3mm 填充高度150-200mm，截污能力1-2Kg/m3，过滤速度8-12m/h，进水压力≥0.04Mpa，反冲洗进水压力：≥0。，扩张率为25%-50%。

手动的

一种从酸洗废水中回收金属镍的方法

技术领域

本发明属于工业废水中金属回收技术领域，具体为一种从酸洗废水中回收金属镍的方法。

背景技术

近年来，我国镍工业发展迅速，主要是因为镍具有良好的耐腐蚀性能，广泛应用于电镀领域。它用作合金和催化剂。可以用来制造货币等；它被镀在其他金属上。可以防止生锈；制造不锈钢及其他防腐合金，如镍钢、镍铬钢及各种有色金属合金。电解镍是通过电解负载的镍。不锈钢及由其制成的各种合金钢广泛用于飞机、坦克、船舶、雷达、导弹、航天器、民用工业中的机械制造、陶瓷颜料、永磁体等。材料、电子遥控等领域。

据《2013-2017年中国镍行业全景调查及投资前景预测报告》显示，随着工业经济的快速发展，中国和美国是最大的消费国，中国的需求量占全球总量的47%。中国的镍供应有两部分组成，一部分是新生产的镍精矿供应，占镍总供应量的72.9%，另一部分来自回收镍，占27.1%。那么中国的镍矿勘探也没有重大进展。如果按照目前的消耗速度继续下去的话，我国的镍矿资源将在不久的将来逐渐枯竭，因此镍的回收利用是工业生产过程中非常重要的一个环节。

钢铁厂、化工厂、染料厂、电镀厂和矿山的酸洗废水中含有元素或金属盐形式的镍。如果没有经过适当的回收就直接排放，无疑是一种巨大的浪费。因此，对于酸洗废水的回收利用应优先考虑。根据成分、水质、水量及不同的工艺要求，进行合理的回收工艺，净化后回用。目前采用的镍回收工艺复杂，对设备和环境要求过高，导致成本增加。，且回收率较低。

因此，有必要开发一种合适的从酸洗废水中回收和纯化金属镍的技术，该技术操作简单、回收率高，并能最大限度地减少工业生产过程中镍及含镍化合物的损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺设计合理、操作过程简单、成本低廉、回收率极高的从酸洗废水中回收金属镍的方法。

本发明的技术方案如下：

一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，包括以下步骤：

(1)向废水中加入浓硝酸，加热至50-60℃。提高温度可以加速浓硝酸与单质镍的反应，生成硝酸镍。冷却至常温后，除泥，收集除泥后的酸。将废水洗涤，调节流速，以0.5-0.8m/s的流速经聚偏氟乙烯超滤膜装置过滤，收集滤液；

(2)将质量浓度为25-30%的氨水倒入滤液中。上清液变成绿色沉淀后，绿色沉淀就是氢氧化铵。继续加入氨水，直至绿色沉淀完全溶解消失。，形成含有镍氨络离子的澄清蓝色溶液，使溶液中的镍全部以二价离子的形式存在；

(3)加入质量浓度10-15%的氢氧化钠溶液调节废水的pH范围至7-8，使用隔膜电解池进行电解，收集反应生成的NH3和NH3浓度密闭环境中电解槽上部低于空气，因此可以采用排气法收集，将生成的蓝绿色沉淀氢氧化镍收集在电解液中；

(4)得到的氢氧化镍经微波干燥、灼烧得到氧化镍，然后用常规化学还原剂还原得到单质镍。化学还原剂为氢气或一氧化碳。

进一步地，酸洗废水的清淤步骤是指：将酸洗废水通过进水管进入搅拌池，搅拌池通过中间储水池与泵连接，泵与水平螺旋连接离心泵通过供水管。供水管与机器连接，供水管上装有石英砂过滤管。供水管中的水经石英砂过滤后进入离心机在水泵的作用下进行离心分离。污泥和水最终从离心机两端的出口分离出来，这样可以很好的分离。除去污泥及其他杂质，得到脱泥酸洗废水。在搅拌过程中，固体颗粒可以悬浮。较大颗粒直接通过石英砂过滤管过滤。小颗粒在卧式离心机中进行离心分离。不同位置的位置交错设计，可防止溶液反渗透，克服传统刮刀除泥处理高浓度废水易造成出水浑浊的问题。

此外，隔膜式电解槽采用聚合物阴阳离子交换膜来隔离沉淀物。聚合物阴、阳离子交换膜具有选择性，能有效隔离阴极和阳极区域的电解液，不引起电解产物混合，有利于电解液中沉淀物的萃取，同时还具有较强的耐酸碱和抗氧化能力。

进一步地，所述超滤膜装置为多根水管串联的管式超滤膜装置，所述超滤膜的截留分子量为80000道尔顿，操作压力为0.3-0.5MPa，所述超滤膜装置具有a 引出PH调节器，控制超滤膜装置的PH范围在5-6之间。另一种方式通向沉淀池，沉淀池自带回流清洗水箱，可快速完成超滤膜的冲洗循环。使用时，超滤膜为聚偏二氟乙烯中空纤维超滤膜，具有较长的使用寿命和优良的表面性能。当滤液在中空纤维外部或内腔内受压流动时，分别形成外压型和内压型。，超滤是一个动态的过滤过程。截留物质可用浓水去除，不堵塞膜表面，可长时间连续运行。

进一步地，所述石英砂过滤器外部采用不锈钢304材质，内部衬有橡胶进行防腐处理。它包括一层拦截层和两层支撑层。拦截层石英砂规格为0.5-1.0mm，高度为0.5-1.0mm。超过500mm，下面有2层支撑层，1-2mm填充高度100-150mm，2-3mm填充高度150-200mm。截污量1-2Kg/m3，过滤速度8-12m/h，进水压力≥0.04Mpa。

本发明的有益效果是：提高温度，使浓硝酸与单质镍生成硝酸镍，使溶液中的单质镍完全溶解，形成硝酸镍。酸洗废水经过除泥装置，去除污泥等杂质，同时防止溶液倒流，克服了传统刮刀除泥处理高浓度废水易造成出水浑浊的问题；过量的氨能与废水中的镍充分络合，形成含有镍氨络离子的澄清蓝色溶液，氢氧化钠在隔膜电解槽的电解下将所有镍离子转化为蓝绿色沉淀氢氧化镍；微波干燥可以阻止NiO(OH)的形成，然后通过常规还原工艺得到单质镍。整个工艺流程设计合理，操作简单，成本低，镍回收率非常高。适用于腌制工业废水的大规模连续回收。

详细方式

示例1：

一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，包括以下步骤：

(1)向废水中加入浓硝酸，加热至50℃。提高温度可以加速浓硝酸与单质镍的反应，生成硝酸镍。冷却至常温后，除泥，收集除泥后的酸洗废水。、调节流速，以0.5m/s的流速经聚偏氟乙烯超滤膜装置过滤，收集滤液；

(2)将质量浓度为25%的氨水倒入滤液中。上清液变成绿色沉淀后，绿色沉淀就是氢氧化铵。继续加入氨水，直至绿色沉淀完全溶解并消失，形成含有镍氨络离子的澄清蓝色溶液，使溶液中的镍全部以二价离子的形式存在；

(3)加入质量浓度10%的氢氧化钠溶液调节废水的pH范围至7，采用隔膜电解槽进行电解，从电解槽上部收集反应生成的NH3在封闭的环境中。 NH3的密度比空气低。因此，可以采用排气法收集电解液中生成的蓝绿色沉淀氢氧化镍；

(4)得到的氢氧化镍经微波干燥、灼烧得到氧化镍，然后用常规化学还原剂还原得到单质镍。化学还原剂是氢气。

其中，酸洗废水的清淤步骤是指：将酸洗废水通过进水管通入搅拌池，搅拌池通过中间储水池与泵连接，泵与水平螺旋连接离心机通过供水管。供水管道设有石英砂过滤管。供水管中的水经石英砂过滤后，在水泵的作用下进入离心机进行离心分离。污泥和水最终从离心机两端的出口分离，可以轻松去除。酸洗废水除泥后得到污泥及其他杂质。在搅拌过程中，固体颗粒可以悬浮。较大颗粒直接通过石英砂过滤管过滤。细颗粒在卧式离心机中进行离心分离。不同位置错位设计可防止溶液反渗透，克服传统刮刀除泥处理高浓度废水易造成出水浑浊的问题。隔膜式电解槽采用聚合物阴阳离子交换膜来隔离沉淀物。聚合物阴阳离子交换膜具有选择性，可以有效隔离阳极和阴极区域的电解质，而不导致电解产物混合。有利于电解液中沉淀物的萃取，还具有较强的耐酸碱和抗氧化能力。超滤膜装置是多根水管串联的管式超滤膜装置。超滤膜的截留分子量为80000道尔顿，操作压力为0.3MPa。超滤膜装置一路通向PH调节器。此路用于控制超滤膜装置的pH为5，另一路连接至沉淀池，自带回流清洗水箱，可快速完成超滤膜的冲洗循环使用。超滤膜为聚丙烯膜。氟乙烯中空纤维超滤膜具有较长的使用寿命和优良的表面性能。当滤液在中空纤维外部或内腔内受压流动时，分别形成外压型和内压型。超滤是一个动态的过滤过程，截留的物质可以随浓水排出，不会堵塞膜表面，可以长时间连续运行。石英砂过滤器外部采用不锈钢304材质，内部衬里防腐处理。它由一层拦截层和两层支撑层组成。截流层石英砂规格为0.5mm，高度500mm以上，有2层支撑层为1mm填充高度100mm和2mm填充高度150mm。其截污能力为1Kg/m3，过滤速度为8m/h，进水压力≥0.04Mpa。

示例2：

一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，包括以下步骤：

(1)向废水中加入浓硝酸，加热至55℃。提高温度可以加速浓硝酸与单质镍的反应，生成硝酸镍。冷却至常温后，除泥，收集除泥后的酸洗废水。、调节流速，以0.65m/s的流速经聚偏氟乙烯超滤膜装置过滤，收集滤液；

(2)将质量浓度为27.5%的氨水倒入滤液中。上清液变成绿色沉淀后，绿色沉淀就是氢氧化铵。继续通氨水，直至绿色沉淀完全溶解消失，形成含有镍氨络离子的澄清蓝色溶液，使溶液中的镍全部以二价离子的形式存在；

(3)加入质量浓度12.5%的氢氧化钠溶液调节废水的pH范围至7.5，采用隔膜电解槽进行电解，从电解槽上部收集反应生成的NH3电解池处于封闭环境中。 NH3的密度比空气低。因此，可以采用排气法收集电解液中生成的蓝绿色沉淀氢氧化镍；

(4)得到的氢氧化镍经微波干燥、灼烧得到氧化镍，然后用常规化学还原剂还原得到单质镍。化学还原剂是氢气。

其中，酸洗废水的清淤步骤是指：将酸洗废水通过进水管通入搅拌池，搅拌池通过中间储水池与泵连接，泵与水平螺旋连接离心机通过供水管。供水管道设有石英砂过滤管。供水管中的水经石英砂过滤后，在水泵的作用下进入离心机进行离心分离。污泥和水最终从离心机两端的出口分离，可以轻松去除。酸洗废水除泥后得到污泥及其他杂质。在搅拌过程中，固体颗粒可以悬浮。较大颗粒直接通过石英砂过滤管过滤。细颗粒在卧式离心机中进行离心分离。不同位置错位设计可防止溶液反渗透，克服传统刮刀除泥处理高浓度废水易造成出水浑浊的问题。隔膜式电解槽采用聚合物阴阳离子交换膜来隔离沉淀物。聚合物阴阳离子交换膜具有选择性，可以有效隔离阳极和阴极区域的电解液，而不导致电解产物混合。有利于电解液中沉淀物的萃取，还具有较强的耐酸碱和抗氧化能力。超滤膜装置是多根水管串联的管式超滤膜装置。超滤膜的截留分子量为90000道尔顿，操作压力为0.4MPa。超滤膜装置一路通向PH调节器。这样，超滤膜装置的pH控制在5.5。另外，自带回流清洗水箱的沉淀池一路相连，可以快速完成超滤膜的冲洗循环利用。超滤膜为聚丙烯膜。氟乙烯中空纤维超滤膜具有较长的使用寿命和优异的表面性能。当滤液在中空纤维外部或内腔内受压流动时，分别形成外压型和内压型。超滤是一个动态的过滤过程，截留的物质可以随浓水排出，不会堵塞膜表面，可以长时间连续运行。石英砂过滤器外部采用不锈钢304材质，内部衬里防腐处理。它包括一层污垢拦截层和两层支撑层。截污层石英砂过滤器规格为0.75mm，高度500mm以上，底层。两层支撑层分别为1.5mm填充高度125mm和2.5mm填充高度175mm。其截污能力为1.5Kg/m3，过滤速度为10m/h，进水压力≥0.04Mpa。

示例3：

一种从酸洗废水中回收金属镍的方法，包括以下步骤：

(1)向废水中加入浓硝酸，加热至60℃。提高温度可以加速浓硝酸与单质镍的反应，生成硝酸镍。冷却至常温后，除泥，收集除泥后的酸洗废水。、调节流速，以0.8m/s的流速经聚偏氟乙烯超滤膜装置过滤，收集滤液；

(2)将质量浓度为30%的氨水倒入滤液中。上清液变成绿色沉淀后，绿色沉淀就是氢氧化铵。继续加入氨水，直至绿色沉淀完全溶解并消失，形成含有镍氨络离子的澄清蓝色溶液，使溶液中的镍全部以二价离子的形式存在；

(3)加入质量浓度15%的氢氧化钠溶液调节废水的pH范围至8，采用隔膜电解槽进行电解，从电解槽上部收集反应生成的NH3在封闭的环境中。 NH3的密度比空气低。因此，可以采用排气法收集电解液中生成的蓝绿色沉淀氢氧化镍；

(4)得到的氢氧化镍经微波干燥、灼烧得到氧化镍，然后用常规化学还原剂还原得到单质镍。化学还原剂是一氧化碳。

其中，酸洗废水的清淤步骤是指：将酸洗废水通过进水管通入搅拌池，搅拌池通过中间储水池与泵连接，泵与水平螺旋连接离心机通过供水管。供水管道设有石英砂过滤管。供水管中的水经石英砂过滤后，在水泵的作用下进入离心机进行离心分离。污泥和水最终从离心机两端的出口分离，可以轻松去除。酸洗废水除泥后得到污泥及其他杂质。在搅拌过程中，固体颗粒可以悬浮。较大颗粒直接通过石英砂过滤管过滤。细颗粒在卧式离心机中进行离心分离。不同位置错位设计可防止溶液反渗透，克服传统刮刀除泥处理高浓度废水易造成出水浑浊的问题。隔膜式电解槽采用聚合物阴阳离子交换膜来隔离沉淀物。聚合物阴阳离子交换膜具有选择性，能有效隔离阳极区和阴极区的电解液，而不引起电解产物混合。有利于电解液中沉淀物的萃取，还具有较强的耐酸碱和抗氧化能力。超滤膜装置为多根水管串联的管式超滤膜装置，其中超滤膜的截留分子量为道尔顿，操作压力为0.5MPa。超滤膜装置一路引至PH调节器，控制超滤膜装置的PH范围为6，另一路引至沉淀池，自带回流清洗水箱，可快速完成对超滤膜装置的冲洗。超滤膜可回收利用。超滤膜为聚丙烯氟乙烯中空纤维超滤膜，具有较长的使用寿命和优良的表面性能。当滤液在中空纤维外部或内腔内受压流动时，分别形成外压型和内压型。超滤是一个动态的过滤过程，截留的物质可以随浓水排出，不会堵塞膜表面，可以长时间连续运行。石英砂过滤器外部采用不锈钢304材质，内部衬里防腐处理。它包括一层截污层和两层支撑层。截污层石英砂过滤器规格为1.0mm，高度500mm以上，底层。两层支撑层在150mm处填充高度为2mm，在200mm处填充高度为3mm。其截污能力为2Kg/m3，过滤速度为12m/h，进水压力≥0.04Mpa。

测试验证：

1、试验对象：以某工厂酸洗后待处理废水为处理对象。经检测废水中镍含量约为2g/L。

2、实验方法：取上述待处理废水共四份，每份50L，分别标记为试验组1、试验组2、试验组3、对照组。三个试验组分别采用实施例1和本发明的实施方式。采用实施例2和实施例3的方法进行治疗，对照组采用普通化学沉淀法和离子交换法进行治疗。

3、回收完成后，记录的数据如下表所示：

由以上数据可以看出，采用本发明工艺对酸洗废水中金属镍的回收率高于普通回收方法，且更接近理论检测的镍含量。恢复过程很容易实现，没有发现任何异常。

最后需要说明的是，以上实施例仅仅用以说明本发明的技术方案，并不用于限制本发明。尽管已经参考了上述实施方案详细描述了本发明，但艺术中普通技能的发明应了解到，仍然可以对其进行修改，以对上述实施方案中描述的技术解决方案进行修改，或者对等值的替代方案进行了修改。一些技术功能；然而，这些修改或替换并不导致相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。