申请日2011.08.09
公开(公告)日2013.02.13
IPC分类号C22B7/04; C22B1/02; C22B3/06; C22B47/00; C22B19/30; C22B23/00; C22B15/00
摘要
本发明提供了一种处理钴镍铜湿法冶金废水渣的方法，包括以下步骤：高温焙烧、酸浸、回收铜和锌、除铁和铝、回收钴和锰以及回收镍。本发明方法能够用于处理各种含量成分不同的钴镍铜湿法冶金废水渣，尤其是适用于处理低品位的钴镍铜湿法冶金废水渣，通过提供合适的浸出条件以及合理的分离技术实现了分开回收钴镍铜锌锰等多种有价金属，做到资源回收利用的最大化;并且相比常规酸浸方法，处理量大，成本低廉，金属回收率高，以及易于实施，适合于工业化生产。
权利要求书
1.一种处理钴镍铜湿法冶金废水渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)高温焙烧：取钴镍铜湿法冶金废水渣，晾晒风化，置于回转窑或者马 弗炉中于400～700℃温度下高温焙烧1～3小时，制得废水渣颗粒;
(2)酸浸：按固液比为1∶2～6取步骤(1)中废水渣颗粒投入酸溶液中还 原浸出，调节pH值为0.5～1.0，于60～85℃温度下浸出1～3小时，过滤分离固液， 分别收集滤液I和滤渣I;
(3)回收铜和锌：取步骤(2)中滤液I，调节pH值为0.5～1.0，按照铜 和锌总摩尔数的1.5～2.0倍加入浓度为10～30%的硫化钠沉淀铜和锌，于50～70 ℃下反应1～3小时，过滤分离固液，分别收集滤液II和滤渣II，滤渣II用于回 收铜和/或锌;
(4)除铁和铝：取步骤(3)中滤液II，按照铁离子摩尔数的1.1～2.0倍加 入氧化剂，回调滤液II的pH值至3.5～4.0，过滤分离固液，分别收集滤液III和 滤渣III;
(5)回收钴和锰：取步骤(4)中滤液III，加氨水调节pH值为8～10，随 后按照钴和锰总摩尔数的1.0～1.5倍加入碳酸铵，于25～50℃温度下反应0.5～2 小时，过滤分离固液，分别收集滤液IV和滤渣IV，滤渣IV用于回收钴和/或锰;
(6)回收镍：取步骤(5)中滤液IV用于回收镍。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述pH值为0.6～0.8。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述铜和锌总摩 尔数与所述浓度为10～30%的硫化钠的摩尔数的比例为1∶1.6～1.8。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中通过加入步骤(1) 中废水渣颗粒来回调所述溶液pH值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述pH值为8.5～9.5。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中所述钴和锰总摩 尔数与所述碳酸铵摩尔数的比例为1∶1.2～1.4。
说明书
一种处理钴镍铜湿法冶金废水渣的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种处理钴镍铜湿法冶金废水渣的方 法。
背景技术
在钴镍铜有色金属湿法冶金过程中不可避免地会产生工业废水，主要包括 浸出废水、萃取废水、合成沉淀废水以及其它废水等。这些废水经过废水处理， 其中所含金属主要以氢氧化物的形式沉淀出来形成废水渣(部分废水渣亦以污 泥的形式沉淀沉积在废水池底部)。由于这些废水渣中含有钴、镍、铜和锌等有 价金属，因此，如果处理不当将对环境造成二次污染，而不处理仅堆存将占用 大量的土地以及将耗费资金来管理存放。
目前，处理这些废水渣存在的难题有：杂质含量高并且种类很多，钴镍铜 锌等有价金属的品味相对较低且含量大致相当(按重量百分比计，通常钴含量 低于0.3%，镍含量低于0.8%，铜含量低于1.0%)，含水量高(按重量百分比计， 通常含水量高于70%)，成分复杂等，只有在与此相应的合适的浸出条件以及合 理的分离技术下才能保证各有价金属最大程度地被回收，从而做到资源回收利 用的最大化。若采取常规酸浸方法处理，处理量低，酸耗量太大，除杂以及各 种有价金属分离困难，金属回收率低，并且由于萃取的废水中含有油份等有机 物，这些油份也会对浸出和萃取造成影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提供一种处理钴镍铜湿法冶金废水渣的方法。 本发明方法能够用于处理各种含量成分不同的钴镍铜湿法冶金废水渣，尤其是 适用于处理低品位的钴镍铜湿法冶金废水渣;通过提供合适的浸出条件以及合 理的分离技术实现了分开回收钴镍铜锌锰等多种有价金属;相比常规酸浸方法， 处理量大，成本低廉，金属回收率高，以及易于实施，适合于工业化生产。
本发明提供了一种处理钴镍铜湿法冶金废水渣的方法，包括以下步骤：
(1)高温焙烧：取钴镍铜湿法冶金废水渣，晾晒风化，置于回转窑或者马 弗炉中于400～700℃温度下高温焙烧1～3小时，制得废水渣颗粒;
(2)酸浸：按固液比为1∶2～6取步骤(1)中废水渣颗粒投入酸溶液中还 原浸出，调节pH值为0.5～1.0，于60～85℃温度下浸出1～3小时，过滤分离固液， 分别收集滤液I和滤渣I;
(3)回收铜和锌：取步骤(2)中滤液I，调节pH值为0.5～1.0，按照铜 和锌总摩尔数的1.5～2.0倍加入浓度为10～30%(质量分数)的硫化钠沉淀铜和 锌，于50～70℃下反应1～3小时，过滤分离固液，分别收集滤液II和滤渣II，滤 渣II用于回收铜和/或锌;
(4)除铁和铝：取步骤(3)中滤液II，按照铁离子摩尔数的1.1～2.0倍加 入氧化剂，回调滤液II的pH值至3.5～4.0，过滤分离固液，分别收集滤液III和 滤渣III;
(5)回收钴和锰：取步骤(4)中滤液III，加氨水调节pH值为8～10，随 后按照钴和锰总摩尔数的1.0～1.5倍加入碳酸铵，于25～50℃温度下反应0.5～2 小时，过滤分离固液，分别收集滤液IV和滤渣IV，滤渣IV用于回收钴和/或锰;
(6)回收镍：取步骤(5)中滤液IV用于回收镍。
步骤(1)中，本发明采用的钴镍铜湿法冶金废水渣取自工业钴镍铜湿法冶 金地区，其中有价金属含量较低，例如，低品位的钴镍铜湿法冶金废水渣中， 按重量百分比计，通常钴含量为0.1～0.3%，镍含量为0.1～0.8%，铜含量为 0.1～1.0%。此外，钴镍铜湿法冶金废水渣中含有铁和铝等杂质。本发明所述钴镍 铜湿法冶金废水渣亦包括以污泥形式沉淀沉积在废水池底部的废水渣。
钴镍铜湿法冶金废水渣经晾晒风化后形成一定粒度的细颗粒。随后将钴镍 铜湿法冶金废水渣细颗粒置于回转窑或者马弗炉中于400～700℃温度下高温焙 烧1～3小时，使得其中的有价金属氧化成高价态，同时使得其中的有机物挥发 以及水分蒸发，从而富集废水渣中的钴镍铜等有价金属，制得废水渣颗粒。优 选地，废水渣颗粒的粒径为5～30μm。
步骤(2)中，通过高浓度酸浸将废水渣颗粒中的有价金属浸出，高浓度酸 浸有利于提高有价金属的浸出率。优选地，可以加入亚硫酸钠进行还原。调节 pH值为0.5～1.0，于60～85℃温度下浸出1～3小时。过滤分离固液，收集滤渣为 滤渣I，滤渣I返回至酸浸步骤。收集滤液为滤液I，滤液I进入下一步。优 选地，酸溶液可以为硫酸、盐酸或硝酸。
步骤(3)中，通过加入适量的(总摩尔数为铜和锌离子的1.5～2.0倍)硫 化钠用于沉淀铜和锌，而其它有价金属不会沉淀，从而达到将铜和锌与其它有 价金属分离的目的。硫化物沉淀铜和锌时控制溶液pH值为0.5～1.0，若pH值太 低，铜和锌将沉淀不完全，若pH值太高，钴和镍则会随之大量沉淀。优选地， pH值为0.6～0.8。优选地，铜和锌总摩尔数与浓度为10～30%的硫化钠的摩尔数 的比例为1∶1.6～1.8。过滤分离固液，收集滤渣为滤渣II，滤渣II可用于回收铜 和/或锌。收集滤液为滤液II，滤液II进入下一步。具体地，回收铜和/或锌的方 法为：取滤渣II在H+浓度为0.1～2mol/L的酸性环境下，加入氧化剂(如双氧水、 氯酸钠、高锰酸钾和臭氧等)，使得铜和锌完全溶解，随后再通过化学法、萃取 法和离子交换法等方法将铜和锌分离。
步骤(4)中，通过加入氧化剂并回调溶液pH值至3.5～4.0来沉淀铁和铝。 氧化剂可将二价铁离子氧化为三价铁离子。优选地，氧化剂可以为MnO2、双氧 水、氯酸钠、氯气或氧气。随后通过加入步骤(1)中废水渣颗粒(主要为碱性 氧化物)回调pH值至3.5～4.0，这样的目的是充分利用酸以及减少有价金属的 损失。过滤分离固液，收集滤渣为滤渣III，滤渣III返回至酸浸步骤。收集滤液 为滤液III，滤液III进入下一步。
步骤(5)中，通过加入氨水和碳酸铵来沉淀钴和锰，而金属镍并不沉淀， 从而达到将金属钴锰和镍分离的目的。pH值若过大，则镍会有一部分会损失， 若过小，则钴锰沉淀不完全。本发明这里为加氨水调节pH值为8～10。优选地， pH值为8.5～9.5。钴和锰总摩尔数与碳酸铵摩尔数的比例若过大，将造成碳酸铵 的浪费，此外还会导致镍的沉淀，过小则钴锰沉淀不完全。本发明这里钴和锰 总摩尔数与碳酸铵摩尔数的比例为1.0～1.5。优选地，钴和锰总摩尔数与碳酸铵 摩尔数的比例为1∶1.2～1.4。过滤分离固液，收集滤渣为滤渣IV，滤渣IV用于回 收钴和/或锰。收集滤液为滤液IV，滤液IV进入下一步。具体地，回收钴和/或锰 的方法为：取滤渣IV加入H+浓度为0.1～1mol/L的酸性溶液中，在60～99℃下反 应1～3小时，使得滤渣IV完全溶解，随后再通过化学法、萃取法和离子交换法 等方法将钴和锰分离。
步骤(6)中，取步骤(5)中滤液IV，用于回收镍。滤液IV是含有少量杂 质的镍料，优选地，滤液IV可直接进萃取线得到纯净的镍溶液。
本发明提供的一种处理钴镍铜湿法冶金废水渣的方法，具有以下有益效果：
(1)能够用于处理各种含量成分不同的钴镍铜湿法冶金废水渣，尤其是适 用于处理低品位的钴镍铜湿法冶金废水渣，减少了对环境产生的不良影响，具 有良好的社会效益;
(2)处理量大，能够用于回收钴镍铜锌锰等多种有价金属，并且通过分步 沉淀能够使得各有价金属之间初步分离，便于后继的深度分离与除杂，最大程 度的节约了资源，具有良好的经济效益;
(3)相比常规酸浸方法，本发明处理量大，成本低廉，金属回收率高，以 及易于实施，适合于工业化生产。