用氨浸从电镀污泥中回收镍的工艺研究_王浩东

酸镍计算, 每年的总需求量在 70 万 t 以上。因此, 无 论从经济效益还是从环境效益、社会效益看, 从电镀 污泥中回收镍均是很有意义的。
1 污泥处理基本原理和工艺
在有色和稀有金属的提取和分离方面, 配合物
的 应 用 日 益 广 泛 。镍 与 N H 3 能 形 成 配 合 物
N
i (N
H
3)
镍是贵重的有色金属, 重要的战略原料, 但资源 匮乏。镍基高温合金是飞机喷气发动机涡轮盘、叶片 及其它构件不可或缺的材料, 是N i2Cd、N i2H 电池、 硬质合金的重要原料, 是奥氏体不锈钢、超高强度结 构钢的重要组元, 也是电沉积、化学镀镍以及常规镍 合金电镀的重要原料[ 1 ]。镍不仅以金属态大量使用, 而且以化合物态广泛应用于国民经济的各个领域。 多数的电镀废水处理方法, 如化学法、电解法等 都要产生污泥, 化学法是产生污泥的主要来源。有些 方法 (如离子交换、活性炭) 虽不直接产生污泥, 但在 方法的某些辅助环节 (如再生液的处理) 也要产生污 泥。 电镀污泥一般为以铁质为主要成分的混合重金 属氢氧化物。含镍电镀污泥一般含镍在 5 % 左右, 最 高可达到 10 %。由于镍含量较低, 加上还含有其他 杂质, 回收有一定困难, 一般采取安全填埋、焚烧等 的方式处置[2]。这样既要付出较大的处理成本, 又浪 费了我国比较稀缺的镍资源。 因此, 研究经济、高效 的回收利用含镍污泥的工艺, 不仅有利于环境保护, 而且也具有较好的经济效益。 深圳及周边地区电镀厂数量巨大。据统计, 仅深 圳市就有 5000 多家, 相邻几个市, 如东莞、惠州等, 有 8000 多家。 这些电镀厂既是污泥的产生源 (仅深 圳地区每年就产生 5000～ 10000 t 污泥) , 又是镍的 使用大户。它们不仅需要大量的阳极镍, 而且需要硫 酸镍作为电镀液原料。以每个厂平均年消耗 50 吨硫
图 2 氨浸工艺流程
焙砂应进行N i 等元素的化学分析, 以便确定碳 酸氨的用量。浸出是整个流程的控制性工序, 必须保 证总浸出率和浸出液的含镍总量。 用碳酸氨溶液进 行选择性浸出, 其中 N i、Cu 以配合物形式进入溶 液, 而 Fe 等其它杂质留在浸出渣中实现杂质与镍 的分离。 在浸出过程中应控制焙砂粒度、砂浆浓度 (固液比)、溶液 pH 值、浸出温度等重要参数。 浸出 在搅拌下进行, 保证搅拌速度以使砂浆在槽内不分 层为原则。 为浸出彻底, 可多次重复进行, 浸出总时 间 3～ 4 h, 总浸出率 96 %。 浸出渣进行多次逆流洗涤。由于当N H 3< 2 % , 碱式碳酸盐开始沉淀, < 1 % 则沉淀完成, 因此须先 用 稀 氨 液 (N H 3 40～ 60 g ·L - 1, CO 2 20～ 40 g · L - 1) 洗涤, 之后用清水终洗。 洗涤效率 98 %。 浸出液用低压蒸汽加热, 其中N H 3 和 CO 2 分解 析出, 并用水吸收回收, 返回生产中使用。 镍以碱式 碳酸盐的形式富集。 从浸出液中提取镍还可采用化 学沉淀、电解、溶剂萃取等方法。 氨浸出液蒸氨后, 残液中通常含 1 %～ 3 % 的 绿色絮状的碱式碳酸镍悬浮物。 经沉淀压滤得碱式 碳酸镍滤饼。 碱式碳酸镍很容易转化为其它镍的产 品, 如 N iO 2、硫酸镍或金属镍等。 用氨浸法可成功地从电镀污泥中回收镍。 工艺 简单、成熟、成本低, 不消耗贵重原材料。所有设备均
可从化工通用设备中选型, 不需单台制造, 且防腐要 求不高。 设备大小根据产量选定。 参考文献:
[ 1 ] 国家自然科学基金委员会 1 自然科学学科发展战略调 研报告: 金属材料科学[M ]1 北京: 科学出版社, 19951
[ 2 ] 贾金平、谢少艾、陈虹锦 1 电镀废水处理技术及工程实 例[M ]1 北京: 化学工业出版社, 20031
图 1 N i2N H 32H 2O 系 Ε2pH 图[3 ]
污泥含镍应大于 1 % , 含约 80 % 的水, 以及 Cu、Fe、Zn、C r、A l 等微量杂质。由于来源不一, 所以 成分比较复杂。 如批次太杂、批量太小, 焙烧前应进 行合批, 以使同一批料成分基本一致。 氧化焙烧在回转窑中进行, 温度 400～ 450 ℃, 室内停留 1. 5 h。焙烧后污泥水含量约 6 %。在焙烧
碳酸二甲酯的应用与市场分析
张东波 (青岛海澳森信医疗设备有限公司)
碳酸二甲酯是甲醇的重要衍生物, 属于无毒或微毒的化工产品, 1992 年在欧洲登记为《非毒性化学品》, 是近年来受到国内外广泛关 注的环保型绿色化工产品。 在医药、农药、染料、合成材料、润滑油添
加剂、食品添加剂、电子化学品等领域获得广泛应用。同时, 碳酸二甲 酯在溶剂、汽油添加剂等方面的用途正在实用化, 且倍受国内外的关 注。 碳酸二甲酯分子结构中含有羰基、羧基和甲基等多种官能团, 化 学性质活泼, 能分别与醇、酚、胺发生甲基化反应和羰基化反应, 生成 多种衍生物。 因此, 碳酸二甲酯被誉为二十一世纪有机合成的“绿色 化工产品”, 具有良好的发展前景。 1 碳酸二甲酯的应用 1. 1 医药产品的合成 碳酸二甲酯与胺化合物羰基化、环化可制得痢特灵的中间体氨
第 33 卷 第 2004 年 02
月1 期 T
echno
lo
化 工 技 术 与 开 发 gy & D evelopm en t of Chem ica l
V o l133 N o 11
Indu st ry
F eb 12004
用氨浸从电镀污泥中回收镍的工艺研究
王浩东, 曾佑生
(深圳市危险废物处理站, 广东 深圳 518049)
[ 3 ] 刘永科 1 大学化学[M ]1 长沙: 中南工业大学出版社,
19941 [ 4 ] 钟竹前、梅光贵 1 湿法冶金过程[M ]1 长沙: 中南工业
大学出版社, 19881
N ickel Recover ing Technology from Electropla ting Sludge in the W ay of Amm on ia- leach ing W A N G H ao2d ong , Z EN G Y ou 2sheng
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3 8 化 工 技 术 与 开 发 第 33 卷
2+ z
。配位数
Z
一般为
4、6,
也可以是
1、2、3、
5。 在配合化学中, 常用逐级积累稳定常数表示配位
离子的稳定性。N
i
(N
H
3
)
2+ z
的稳定常数可列如表
1[3～ 4 ]。
表 1 镍氨配离子的逐级稳定常数
Z 稳定常数 K i[3 ]
L ogK i5 [4 ]
K15 630 2. 80
K25
K35
K45
第 1 期 王浩东等: 用氨浸从电镀污泥中回收镍的工艺研究 37
表 2 污泥氨浸效果比较[ 2 ]
成果
氨浸方法
氨浸液中 g·dm - 3
Cr Fe
美国 PB 2 271014
< 100℃, N H 32CO 2 浸取 Cu、N i、C r 废水中和渣
1.
900
浸出率 % Cu N i Zn C r
摘 要: 镍是十分重要的战略原料, 但资源匮乏。金属镍性能稳定, 是常用的镀层材料。电镀厂的污泥不仅污染 环境, 而且浪费资源。 简述了氨浸法提取镍的基本原理, 总结了氨浸法从电镀污泥中回收镍的基本工艺和规律。 关键词: 电镀污泥; 回收; 碱式碳酸镍; 工艺 中图分类号: X 781. 1 文献标识码: A 文章编号: 167129905 (2004) 0120036203
蒸发分解的 N H 3 和 CO 2 经冷凝后可返回浸出 使用。
配合物 N
i (N H 3)
2+ z
CO
3
的生成是一个复杂问
题, z= 1～ 6。从N i2N H 32H 2O 系 Ε2pH 图 (见图 1) 看
出, 其稳定区到线 (11) , 这样微量的氧对浸出有利。
污泥的氨浸工艺流程见图 2。
K55
160 5. 0×101. 6×10 5. 0
2. 24 1. 73 1. 19 0. 75
K65 1. 1 0. 03
碳酸盐体系镍氨配合物有一个有用和有趣的特 征, 如单用氢高压还原, 镍粉的特征, 如颗粒组成、似 密度、F isher 比表面积等, 均可以随条件不同而控 制。 从镍氨碳酸盐溶液中可制得粒度 5～ 40 Λm、比 表面积 0. 1～ 8 cm 2·g- 1的镍粉[4 ]。 氨浸工艺用于从矿石中提取镍已有较长的历 史, 二战期间就用来处理含 N i 量很低的红土矿 (含 N i 1. 2 %～ 1. 4 % , Fe 35 %～ 40 % ,M g 7 %～ 10 % ) , 其产量达当时世界N i 总产量的 10 %。 用氨浸法从污泥中提取金属的实例及效果见表 2。
作者简介: 王浩东 (1966- ) , 男, 毕业于上海交通大学, 硕士研究生, 工程师, 经济师, 目前从事环境管理方面的研究
收稿日期: 2003210220
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过程中应不断搅动, 避免结固。焙砂粒度- 0. 08 mm 占 70 %～ 80 %。 总回收率 90 %。
氨浸工艺的基本原理为: 含镍污泥经氧化焙烧 后得焙砂。用含N H 3 7 %、CO 2 5 %～ 7 % 的氨液对 焙砂进行充氧搅拌浸出, 反应为:
N i+ 4N H 3+ CO 2+
1 2
85 53
18～ 26
德国专利 2726783
<
100℃, N H 32CO 2 浸取电镀污泥
1.
500
82 45 73 7
瑞典 Am 2M A R
30℃, N H 32CO 2 浸取电镀污泥
0. 020 0. 040 80 70 70
<1
中国
< 100℃, N H 32CO 2 氨浸2催化水 0. 013 0. 040 96 91 92 < 1 解新流程
(Shenzhen H aza rdou s W a ste T rea tm en t Sta tion , Shenzhen 518049, Ch ina)
Abstract: N ickel w a s a very im po rtan t raw m a teria l, yet the resou rces a re deficien t. T he p erfo rm ance of m eta l n ickel w a s stab le, so often u sed a s elect rop la t ing m a teria l. T he elect rop la t ing sludge w ithou t t rea t2 m en t no t on ly do ha rm to the environm en t, bu t a lso w a ste va luab le resou rces. T he p rincip le of n ikel recov2 ering from the elect rop la t ing sludge w ere described, and the techno logy and the regu la r p a t tern w ere summ ed up . Keyword: elect rop la t ing sludge; recovery; n ickel a lka li ca rbona te; techno logy
O
2=
N
i(N H 3)
4CO
3
N i(N H 3) 4CO 3 进入溶液, 之后蒸发转化为碱式 碳酸盐 2N iCO 3·3N i(O H ) 2。 碱式碳酸盐在 800 ℃ 煅烧可得氧化镍粉。
焙砂进行充氧搅拌浸出, 反应为:
2N iCO 3·3N i(O H ) 2 5N iO + 2CO 2+ 3H 2O