申请日2007.03.05
公开(公告)日2009.06.10
IPC分类号C01G51/10; C01G45/10; C02F11/06; C02F11/12; C02F11/00
摘要
本发明涉及一种从对苯二甲酸(PTA)活性污泥中提取钴和锰金属化合物的方法，属于环保综合治理和利用技术领域，本发明通过将PTA活性污泥干燥、焚烧，再经酸溶及相关吸附、萃取工艺制取硫酸钴和硫酸锰，钴锰回收率高，达到90%以上;生产成本低，每吨金属钴的加工成本只需5万元左右;产品纯度高，硫酸钴和硫酸锰产品都能达到相关产品标准，本发明变废为宝，不仅解决了化纤工业生产带来的污泥污染，而且在污泥污染的治理过程中获得了经济利益，本发明具有显著的经济效益和社会效益。
权利要求书
1、一种从PTA活性污泥中提取钴和锰金属化合物的方法，其特 征是所述的方法是将PTA活性污泥经干燥、焚烧后，再经酸溶、树脂 吸附、萃取分离制取硫酸钴和硫酸锰，萃取分离是溶液经九级萃取分 离钴锰，有机相中锰用硫酸反萃取后，浓缩结晶成一水硫酸锰，水相 中钴再经三级萃取法萃取钴，三级硫酸反萃取钴，浓缩结晶七水硫酸 钴。
2、根据权利要求1所述的从PTA活性污泥中提取钴和锰金属化 合物的方法，其特征是所述的干燥、焚烧是经焚烧炉300℃烘干脱水 干燥、焚烧活性污泥，使活性污泥由胶体状干燥成含水约10%的颗粒， 当温度达到500-800℃时，有机质会自燃成灰份。
3、根据权利要求1所述的从PTA活性污泥中提取钴和锰金属化 合物的方法，其特征是所述的酸溶是将PTA活性污泥自燃后的灰份加 硫酸溶解，经化学法除去溶液中金属杂质。
4、根据权利要求1所述的从PTA活性污泥中提取钴和锰金属化 合物的方法，其特征是所述的树脂吸附将溶液加热，采用阳离子树脂 吸附钴锰阳离子，PTA活性污泥中含有的苯甲酸随热水排出，再用热 水洗涤树脂，将树脂床残留的有机物洗涤干净，经硫酸钠解吸。
说明书
从PTA活性污泥中提取钴和锰金属化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种从PTA活性污泥中提取钴和锰金属化合物的方 法，属于环保综合治理和利用技术领域。
背景技术
随着我国化纤行业的发展，我国现有PTA装置年生产能力达到800 万吨以上，化工生产废水及污泥的处理一直是环保工作的难题，在PTA 生产过程中，所产生的废水中含有大量的苯甲酸、对苯二甲酸、间苯 二甲酸等有机化合物外，还含有钴、锰盐等无机化合物。其中醋酸钴、 醋酸锰是对苯二甲酸生产中的催化剂，催化剂使用一段时间后，其催 化活性减弱，随着打浆废水排出。经废水处理，钴、锰沉入到污泥中， 过滤后，污泥输送到专用垃圾场。而活性污泥的堆放，不仅浪费资源 而且其恶臭严重污染环境。每年排放的废料中钴、锰盐及苯甲酸等产 品价值上亿元，由于传统回收技术的局限，无法实现钴锰分离，因此 造成了大量宝贵资源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种从PTA活性污泥中提取钴和锰金属化合 物的方法，解决现有PTA生产中排放的大量废料无法处理而堆放和其 恶臭气体造成的污染，实现资源再生利用，有利于环保和提高经济效 益。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种从PTA活性污泥 中提取钴和锰金属化合物的方法，其特征是所述的方法是将PTA活性 污泥经干燥、焚烧后，再经酸溶、树脂吸附、萃取分离制取硫酸钴和 硫酸锰，萃取分离是溶液经九级萃取分离钴锰，有机相中锰用硫酸反 萃取后，浓缩结晶成一水硫酸锰，水相中钴再经三级萃取法萃取钴， 三级硫酸反萃取钴，浓缩结晶七水硫酸钴。
本发明通过将PTA活性污泥干燥、焚烧，再经酸溶及相关吸附、 萃取工艺制取硫酸钴和硫酸锰，钴锰回收率高，达到90%以上;生产 成本低，每吨金属钴的加工成本只需5万元左右;产品纯度高，硫酸 钴和硫酸锰产品都能达到相关产品标准，本发明变废为宝，不仅解决 了化纤工业生产带来的污泥污染，而且在污泥污染的治理过程中获得 了经济利益，本发明具有显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
结合实施例进一步说明本发明，本发明用先进的回转窑干燥技 术，300℃烘干脱水，将PTA污泥中水脱去80%，使污泥由原来的胶 体状干燥成含水约10%的颗粒。污泥中含有大量的有机质，当温度达 到500℃时，有机质会自燃，自燃放出的热量可以引燃物料，基本不 需燃煤，这样可以节约大量能源，降低了处理成本。利用这一特点， 我们自行设计建造了合适的焚烧炉，目前每天能干燥、焚烧约100 吨污泥。经焚烧后的灰份中，钴锰含量由原先约0.2%，富集到约10%， 然后加酸溶解，同除去苯甲酸的打浆废水合并一起，经树脂吸附、解 吸，进一步富集钴锰、除苯甲酸等有机物，得到相对干净的含钴锰盐 的溶液。
PTA生产中排出的打浆废水温度高达90℃，热水中溶有大量的苯 甲酸等有机物，而对苯二甲酸在此时溶解度很小，乘热过滤，实现对 苯二甲酸与苯甲酸的初步分离，然后采用自然降温的方法，将苯甲酸 冷却结晶，过滤，此时溶液中有机物含量约5%。
由于采用P204(二(2—乙基己基)膦酸)萃取分离钴锰，若有 机化合物除得不干净，大量的有机物会溶解于萃取剂中，导致萃取剂 的萃取能力下降，使得钴锰分离无法实现。因此，还需将有机物进一 步分离。将溶液加热，采用阳离子树脂吸附钴锰等阳离子，PTA活性 污泥中含有少量的苯甲酸随热水排出，再用热水洗涤树脂，将树脂床 残留的有机物洗涤干净，经硫酸钠解吸，得到含有微量有机物的高浓 度的钴、锰液，送萃取车间。
P204有机萃取剂，在不同pH下，对金属离子有不同的萃取能力。 当pH为4.5时，锰离子的萃取率达到99%，而钴离子的萃取率为80%， 其分离系数为1.68，利用钴锰离子在P204中不同的分配系数，经多 级萃取，实现钴锰的分离，分别得到硫酸钴和硫酸锰产品。计算并作 McCabe_Thiele图，要达到钴锰分离需用6级，小型试验和中型试验 采用9级萃取分离，钴液中锰含量小于5ppm，钴浓度可达到70g/L， 锰浓度可达到50g/L，经浓缩结晶分别得到硫酸钴和硫酸锰，其产 品质量都达到相应标准。
采用离子交换和萃取分离相结合的方法，才能使钴、锰得到分离 和纯化，生产出合格的硫酸钴和硫酸锰等产品。这是我国唯一的一条 采用离子交换和萃取相结合办法从PTA打浆废水中回收钴锰的生产 线。
主要技术与性能指标
A：污泥300℃烘干脱水，800℃焚烧，燃烧后灰量只有原始污泥 的3%，而钴锰含量富集到约10%，是回收钴锰的优质原料。
B：废水经过滤冷却分离出对苯二甲酸(PTA)和苯甲酸，解吸液中 钴锰含量分别达到10g/L以上，而苯甲酸等有机物小于0.1%。钴、锰 收率分别达到98%。
C：将溶液经九级萃取分离钴锰，分离后，萃取有机相中含锰约 10g/L;水相中含有钴约10g/L。有机相中锰用硫酸反萃取后，可以 浓缩结晶一水硫酸锰，产品中锰含量大于31%;水相中钴再经三级萃 取法萃取钴，三级硫酸反萃取钴，浓缩结晶七水硫酸钴，产品中钴含 量大于20%。产品纯度都达到国家有关产品指标。
D：灰渣中钴锰元素经硫酸溶解后，经化学法除去溶液中金属杂 质后，得到的硫酸钴、硫酸锰混合物，产品中杂质含量小于100ppm。
E：钴锰全流程回收率大于90%。