申请日2014.09.28
公开(公告)日2014.12.24
IPC分类号C02F9/10; C01G53/10
摘要
本发明公开了一种利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法和设备;属于含镍废水处理工艺技术领域;该方法要点包括下述步骤：(1)含镍废水收集;(2)含镍废水中镍的沉淀、压滤、镍泥破碎成镍泥浆;(3)镍泥酸溶;(4)硫酸镍溶液过滤;(5)硫酸镍溶液除杂纯化，进行二次过滤;(6)硫酸镍溶液真空蒸发浓缩、结晶、过滤、离心干燥得到硫酸镍晶体;本发明旨在提供一种可减少镍资源的浪费、降低镍对自然环境的潜在危害，实现镍资源的循环利用的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法和设备;用于含镍废水的处理。
权利要求书
1.一种利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法，其特征在于，该 方法包括下述步骤：(1)单独收集表面处理过程中产生的含镍废水;(2)将含镍废水中的镍 沉降得到含水份的镍泥固体;(3)将含水份的镍泥固体破碎成镍泥浆;(4)将镍泥浆泵入溶 解罐中，在搅拌状态下加入98%工业级浓硫酸进行溶解，过滤得深蓝色澄清的硫酸镍溶液; (5)将硫酸镍溶液泵入纯化罐中，加入氧化剂、吸附剂进行除杂纯化，除杂纯化后进行过 滤;(6)将除杂纯化后过滤得到的硫酸镍溶液进行真空蒸发浓缩，浓缩至镍含量达到 300-400g/L时，停止蒸发，然后进行降温，得硫酸镍结晶，最后将含硫酸镍晶体的溶液进 行过滤、离心干燥得到硫酸镍晶体。
2.根据权利要求1所述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法， 其特征在于，步骤(2)具体为：将含镍废水与可溶性的碱和/或可溶性碳酸盐中的一种或几 种混合反应，反应后溶液的PH值范围为8.3-10，得到含镍的不溶于水的固体化合物，通过 压滤分离得到含水率为70-90%的镍泥固体。
3.根据权利要求1所述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法， 其特征在于，步骤(4)具体为：将镍泥浆泵入溶解罐中，在搅拌状态下加入98%工业级浓 硫酸进行溶解，所添加98%工业级浓硫酸的速度为每升镍泥浆添加2-3ml/min;当溶液PH 为5-6时，停止加入98%工业级浓硫酸，继续搅拌至溶液中产生大量泡沫，用耐高温的细纱 网清理掉该泡沫，再在真空抽滤槽内进行过滤，得到深蓝色澄清硫酸镍溶液。
4.根据权利要求1所述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法， 其特征在于，步骤(5)所述氧化剂为过氧化物或次氯酸盐或过硫酸盐，添加量为每升溶液 添加2-10g;所述吸附剂为分子筛等比表面积大,吸附力强且在酸性条件下稳定的材料;在 加入吸附剂的同时，调节溶液PH值至2-6。
5.根据权利要求1所述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法， 其特征在于，步骤(6)具体为：将除杂纯化后过滤得到的硫酸镍溶液泵入真空蒸发罐，用 硫酸调节溶液pH值为2-4，蒸发速度为每小时蒸发起始溶液量的20%-50%，当溶液浓缩至镍 含量达到300-400g/L时，停止蒸发，将溶液转入结晶罐.保持溶液温度80-95℃，继续搅 拌溶液15-30分钟，搅拌速率为50-90r/min,冷却水的流量为1-5l/min，使溶液在1-2h内 温度缓慢降到50-65℃，调搅拌速度到30-40r/min然后关闭冷却水，继续以0.5-1℃/10min 的速度降温，溶液中开始出现结晶，当结晶温度降到33-45℃时，结晶停止，得含硫酸镍晶 体的溶液，对硫酸镍晶体进行陈化,然后依序进行真空过滤、离心干燥得硫酸镍晶体。
6.根据权利要求5述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法， 其特征在于，所述溶液中开始出现结晶时，提高搅拌器速率至40-50r/min，随着结晶颗粒 的增多增大,溶液颜色由深蓝变成绿色，将搅拌器速率降低至20-30r/min，直至结晶温度降 到33-45℃。
7.一种利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的设备，包括依序连接的 收集罐(1)、沉淀罐(2)和压滤机(3)，其特征在于，所述沉淀罐(2)顶部管路连接有第 一储液罐(4);所述压滤机(3)出泥口依序管路连接有带搅拌器的打浆罐(5)、溶解罐(6)、 第一过滤槽(7)、纯化罐(8)、第二过滤槽(9)、真空蒸发罐(10)、结晶罐(11)和过滤 罐(12);所述第一过滤槽(7)和第二过滤槽(9)均连接有真空泵(13);所述溶解罐(6) 顶部管路连接有硫酸罐(14)，所述纯化罐(8)顶部管路连接有第二储液罐(15);所述真 空蒸发罐(10)上部管路连接有硫酸加料桶(16)。
8.根据权利要求7所述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的设备， 其特征在于，所述过滤罐(12)的结晶母液出口通过回流管(17)连接至打浆罐(5)和溶 解罐(6)之间的管路上。
9.根据权利要求7所述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的设备， 其特征在于，在各管路上均设有泵(18)。
说明书
利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种制备电镀硫酸镍的方法，更具体地说，尤其涉及一种利用表面处理过程 产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法。本发明同时还涉及一种应用于上述方法的专用设 备。
背景技术
在表面处理加工过程中，电镀镍和化学沉镍是经常采用的两种表面处理工艺，电镀镍又 主要有电铸镍、亚镍、半光镍、光镍、珍珠镍等几种主要形式，这几种电镀形式中镍主要为 硫酸镍、一定量的氯化镍。化学镍主要有碱性化学镍和酸性化学镍两类，其主要成分为硫酸 镍、还原剂、络合剂，稳定剂等。电镀镍中镍含量比较高，镍含量一般在40-80g/L左右，化 学沉镍液中镍的含量相对较低，含镍量大约为4-6g/L左右，表面处理中电镀镍应用更广泛， 化学镍主要作为功能性表面处理,这两种工艺都会产生含镍溶度比较低的清洗废水及少量比 较高含量镍的报废液和退镀液。
当前对电镀镍和化学沉镍过程产生的含镍废水主要采用的处理技术是先把含镍废水与其 它重金属废水混合收集，然后通过调PH使废水中的重金属生成沉淀，生成后的沉淀通过压滤 变成含重金属的泥，该泥交由特定资质的企业进行收集并进行安全处理。由于安全处理成本 比较高，经常出现不良企业把产生的含重金属的污泥偷偷随意丢弃或直接把含重金属的废水 偷排，造成重大的环境危害。目前也有冶炼企业把含铜、镍的污泥先进行火法冶炼，得到含 铜、镍的混合金属，然后再通过其它除杂和分离工序，得到比较纯的单一金属化合物，该方 法不仅工艺复杂、能耗高，还存在二次污染的风险;在地球上镍又是一种重要的金属资源， 在我国更加匮乏，它在钢铁、催化化学、表面处理等方面有广泛的应用,我国每年都要从国 外进口大量的镍产品。
发明内容
本发明的前一目的在于提供一种可减少镍资源的浪费、降低镍对自然环境的潜在危害， 实现镍资源的循环利用的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法。
本发明的后一目的在于提供一种供上述方法使用的专用设备。
本发明的前一技术方案是这样实现的：一种利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀 级硫酸镍的方法，该方法包括下述步骤：(1)单独收集表面处理过程中产生的含镍废水;(2) 将含镍废水中的镍沉降得到一定含水率的镍泥固体;(3)将含水份的镍泥固体破碎成镍泥浆; (4)将镍泥浆泵入溶解罐中，在搅拌状态下加入98%工业级浓硫酸进行溶解，过滤得深蓝色 澄清的硫酸镍溶液;(5)将硫酸镍溶液泵入纯化罐中，加入氧化剂、吸附剂进行除杂纯化， 除杂纯化后进行过滤;(6)将除杂纯化后过滤得到的硫酸镍溶液进行真空蒸发浓缩，浓缩至 镍含量达到300-400g/L时，停止蒸发，然后进行降温，得硫酸镍结晶，最后将含硫酸镍晶体 的溶液进行过滤、离心干燥得到硫酸镍晶体。
上述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法中，步骤(2)具体为： 将含镍废水与可溶性的碱和/或可溶性碳酸盐中的一种或几种混合反应，反应后溶液的PH值 范围为8.3-10，得到含镍的不溶于水的固体化合物，通过压滤分离得到含水率为70-90%的镍 泥固体。
上述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法中，步骤(4)具体为： 将镍泥浆泵入溶解罐中，在搅拌状态下加入98%工业级浓硫酸进行溶解，所添加98%工业级浓 硫酸的速度为每升镍泥浆添加2-3ml/min;当溶液PH为5-6时，停止加入98%工业级浓硫酸， 继续搅拌至溶液中产生大量泡沫，用耐高温的细纱网清理掉该泡沫，再在真空抽滤槽内进行 过滤，得到深蓝色澄清硫酸镍溶液。
上述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法中，步骤(5)所述氧 化剂为过氧化物或次氯酸盐或过硫酸盐，添加量为每升溶液添加2-10g;所述吸附剂为分子 筛等比表面积大,吸附力强,酸性条件下稳定的材料;在加入吸附剂的同时，调节溶液PH值至 2-6。
上述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法中，步骤(6)具体为： 将除杂纯化后过滤得到的硫酸镍溶液泵入真空蒸发罐，用硫酸调节溶液pH值为2-4，蒸发速 度为每小时蒸发起始溶液量的20%-50%，当溶液浓缩至镍含量达到300-400g/L时，停止蒸发， 将溶液转入结晶罐.保持溶液温度80-95℃，继续搅拌溶液15-30分钟，搅拌速率为 50-90r/min,用冷却水冷却,冷却水的流量1-5l/min，使溶液在1-2h内温度缓慢降到50-65℃， 然后关闭冷却水，调搅拌速度为30-40r/min,继续以0.5-1℃/10min的速度降温，溶液中开 始出现结晶，当结晶温度降到33-45℃时，结晶停止，得含硫酸镍晶体的溶液，对硫酸镍晶 体进行陈化,然后依序进行真空过滤、离心干燥得硫酸镍晶体。
上述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的方法中，所述溶液中开始 出现结晶时，提高搅拌器速率至40-50r/min，随着结晶颗粒的增多增大,溶液颜色由深蓝变 成绿色，将搅拌器速率降低至20-30r/min，直至结晶温度降到33-45℃。
本发明的后一技术方案是这样实现的：一种利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀 级硫酸镍的设备，包括依序连接的收集罐、沉淀罐和压滤机，其中所述沉淀罐顶部管路连接 有第一储液罐;所述压滤机出泥口依序管路连接有带搅拌器的打浆罐、溶解罐、第一过滤槽、 纯化罐、第二过滤槽、真空蒸发罐、结晶罐和过滤罐;所述第一过滤槽和第二过滤槽均连接 有真空泵;所述溶解罐顶部管路连接有硫酸罐，所述纯化罐顶部管路连接有第二储液罐;所 述真空蒸发罐上部管路连接有硫酸加料桶。
上述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的设备中，所述过滤罐的出 液口通过回流管连接至打浆罐和溶解罐之间的管路上。
上述的利用表面处理过程产生的含镍废水制备电镀级硫酸镍的设备中，在各管路上均设 有泵。
本发明采用上述工艺及结构后，相对于现有技术具有以下优点及效果:
(1)本发明对含镍废液进行单独收集，可以使其它杂质的带入量极大地减小，为后序纯 化过程简单有效实施提供了便利。对含镍废水用碱或碳酸盐进行沉淀可以使废水中的Ni集中 沉淀出来，使废水清液中镍的含量达到符合国家的排放要求，消除了镍对自然环境的潜在危 害。通过沉淀使含镍废物的体积大大减小，实现了有害废物的减量化，通过压滤过程，使有 害废物进一步减量，为后序的资源化利用降低了比较大的蒸发浓缩成本，提高了资源化利用 的经济效益。
(2)压滤后的镍泥通过打浆罐的破碎作用，使镍泥颗粒变得特别细小，这不仅使后序的 镍泥与硫酸反应时快速而且比较均匀充分，使镍得到最大程度的回收。通过控制镍泥和硫酸 反应的终点PH值为5～6，使镍泥中大部分其它杂质主要以固体形式存在且不溶于水中。镍 泥中存在的一些有机物还会以泡沫形式飘浮在溶液上表面，通过用耐高温细纱网，可以把该 泡沫绝大部分清除，为后序的快速过滤分离创造条件，除掉泡沫后的混合溶液通过过滤，得 到深蓝色的澄清的硫酸镍溶液。
(3)利用过氧化物或次氯酸盐等氧化性较强的氧化剂，在一定pH值条件下对硫酸镍溶 液中残存的具有还原性的杂质进一步氧化处理，加入强的吸附剂对溶液中的杂质进行吸附沉 淀，通过过滤，使溶液进一步得到纯化，分析溶液中镍及主要杂质的含量.经过两次过滤， 滤液一般都能达到质量要求。如有异常，再进行一次专项除渣，就能达到电镀级硫酸镍的质 量要求。
(4)把符合质量要求的滤液泵入真空蒸发浓缩罐，先调整溶液pH值，通过严格控制蒸 发过程，当溶液中镍含量达到300-400克/升,停止溶液蒸发,把溶液转入结晶罐,通过实施 严格的结晶工序,最终制得符合电镀要求的硫酸镍晶体。
(5)采用专用的设备，使得整个工艺流程实现连续生产，中间基本不需要对物料进行中 转运输，既节省了人力物力，又保证了产品的品质。