一种固体危险废物中镍、镉回收精制的方法技术

本发明专利技术公开了一种固体危险废物中镍、镉回收精制的方法。本发明专利技术的方法是针对含镍、镉重金属危险废物处置过程中的镍、镉含量较高并含少量镁、钙、铁的碳酸镍、碳酸镉半成品，用含碳还原剂对该半成品还原，然后经酸浸，通过控制条件使体系中氧化镉溶解而金属镍不溶，从而实现镍、镉分离，分离出的金属镍经1600℃融化成镍锭产品，品位在99％以上；溶解得到的Cd2+溶液进入车间流程用碳酸钠将其沉淀，可得CdCO3产品，其纯度高于98％。本发明专利技术的方法大大减少了能耗及环境污染，且流程短、条件易控制；原料中所含的物质不需要特别净化，减少了工序流程即可得到纯度较高的产品；还原剂的选择方便，结合生产，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含重金属危险废物处理及金属回收
，尤其涉及的是一种固体危险废物中镍、镉回收精制的方法。
技术介绍
镍是白色铁磁性金属，具有耐腐蚀、耐氧化、机械强度大、延展性好等优点。被广范应用于冶金、化工、石油、建筑、机械、交通运输工具、航天器、仪器仪表、轻工业等部门，是制造高温合金、特殊合金和不锈钢的重要原料，也用于铸造硬币、生产珠宝和医用。碳酸镉在生产中应用广泛，可用作制造涤纶的中间体、玻璃色素的助熔剂、有机反应的催化剂、塑料增塑剂、稳定剂以及生产镉盐的原料等。近年来随着世界范围内有色金属资源的日益减少及工业和生活废品的不断增加，从含镍、镉等废料中回收有色金属资源，不仅可有效利用废弃资源，补充镍、镉的需求，而且投资少、见效快、节约能源、减少环境污染，具有很好的社会效益和经济效益。目前回收镍的方法有火法、湿法、火湿法结合、电解法、生物浸出法等。其中，火法工艺分为还原熔炼生产镍或镍铁和还原硫化熔炼生产镍锍；湿法工艺可分为氨浸工艺和酸浸工艺；火湿法结合工艺是指氧化镍矿经还原焙烧后采用选矿方法选出有用产品。由于湿法处理氧化镍矿工艺复杂、流程长、工艺条件对设备要求高；相对而言，火法工艺处理氧化镍矿生产镍铁合金具有流程短、效率高等优点，越来越受到人们的青睐。但是，后者能耗较高，再加上其使用煤或焦粉作还原剂，很难得到纯的金属镍，受碳、硫等的元素污染，大大地降低其使用价值。电解法不仅需要大量能耗，而且对设备的要求比较高。针对高品位镍化物的生物浸出法目前还处于研究阶段。目前回收镉的方法有硫化物沉淀法、离子交换法、液膜分离法、萃取分离法等。硫化物沉淀法选择性不高，此外在酸性废水中还会产生H2S气体污染环境，工业上难以广泛应用。离子交换法中离子交换树脂价格昂贵且操作复杂，离子交换树脂的回收难度也较大。乳状液膜基体成分复杂，且容易出现溶胀、破乳等问题，其应用有很大限制。萃取分离法工艺复杂且辅料消耗大，金属离子浓度大时分离效果比较差。目前镍镉分离方法有萃取法、NiO-CdO体系酸浸法、乳状液膜法、真空蒸馏法等。田彦文等利用CdO和NiO酸溶时热力学平衡浓度和溶解速率的差距分离镍镉。张延霖、成文等研究的乳状液膜主要由溶剂(煤油)、表面活性剂(span80)、载体[二(2-乙基己基)膦酸，P204]和内水相氨水组成，用于分离富集废旧镍镉电池中的镉。朱建新等对废镍镉电池真空高温分解及镉挥发冷凝的基本规律进行了研究，利用真空蒸馏实现了镍镉电池中镉与其它金属的有效分离，并得到纯度大于99％的金属镉。其萃取法不仅工艺流程长，而且镍镉分离不彻底、金属损失量大；用酸浸法分离NiO、CdO实现镍镉分离的工艺应用于工业时，其条件不容易控制；乳状液膜法中乳液膜基体成分较复杂，且氨水成分易挥发，加大了环境治理成本；真空蒸馏法对设备要求较高，且导致设备维护的费用投入增加。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种固体危险废物中镍、镉回收精制的方法。本专利技术的技术方案如下：一种固体危险废物中镍、镉回收精制的方法，其步骤如下：(1)含镍、镉重金属危险废物经酸化制浆、铁置换铜、生成铁铬矾、萃取沉钴锌深层净化后于滤液中加Na2CO3控制pH为7.8至9.0，过滤后得到含镍、镉较高并含少量镁、钙、铁的碳酸镍、碳酸镉半成品；(2)将碳酸镍、碳酸镉半成品用水在40℃条件下搅拌洗涤，抽滤除去大部分可溶性盐硫酸钠，滤液循环使用，滤饼烘干至水分低于10％wt后磨细；(3)将(2)中磨细后的滤饼，与经磨细的含碳还原剂混匀，平铺厚度不高于1.5cm，于550℃～650℃下还原60～90min，使分解得到的氧化镍还原成金属镍(在此条件下氧化镉、氧化镁、氧化钙不被还原)；本步骤中发生的化学反应为：CdCO3＝CdO+CO2↑NiCO3＝NiO+CO2↑MgCO3＝MgO+CO2↑2NiO+2C(C及含C化合物)+O2＝2Ni+2CO2(4)将(3)中经灼烧还原后的原料与水按1:3～5的质量比混合制得混合浆液，接着向混合浆液中加1:1硫酸溶液，其加入量为n(H2SO4):n(CdO)＝1.0～1.5，n表示物质的量，单位mol，控制温度﹤30℃，搅拌40～60min，使氧化镉溶解而金属镍不溶，抽滤，滤饼用质量百分浓度为5％～15％稀硫酸洗涤(以使Cd2+充分进入到溶液中，实现镍、镉较彻底分离)，合并滤液；本步骤中发生的化学反应为：CdO+2H++6H2O＝Cd[H2O]62++H2ONi+2H+＝Ni2++H2↑CaCO3+H2SO4＝CaSO4+CO2↑+H2O(5)将(4)中得到的滤饼烘干后置于中频炉中，加滤饼重量25％～35％玻璃(促进熔渣形成)和滤饼重量25％～35％碳酸钠(助熔)，在1600℃熔化冷却后分离得到金属镍，镍品位达99％以上；将(4)中溶解得到的含Cd2+溶液中加Na2CO3控制pH为8.0～9.0生成CdCO3沉淀，纯度高于98％。本步骤中发生的化学反应为：CaCO3＝CaO+CO2↑2CaSO4＝2CaO+2SO2↑+O2↑MgO+SiO2＝MgO·SiO2CaO+SiO2＝CaO·SiO2CdSO4+Na2CO3＝CdCO3↓+Na2SO4所述的方法，步骤(2)中，碳酸镍半成品和水固液质量比为1:3～5。所述的方法，步骤(3)中，所述含碳还原剂为焦炭(含C80％)、煤炭(含C80％)、柏树锯末(含C75％)、淀粉(含C40％)或蔗糖(含C40％)中的一种；其用量为还原剂理论加入量的2～3.5倍；以焦炭为例，其中：注：m表示质量，单位g；M表示相对分子质量，单位g/mol；12表示炭的相对分子质量，单位g/mol。本专利技术的原理为：第一步，含镍、镉固体危险废物经酸化制浆、铁置换铜、生成铁铬矾、萃取沉钴锌等深层净化后于滤液中加Na2CO3得到含镉较高并含少量镁、钙等的碳酸镍、碳酸镉半成品。第二步，用还原剂将氧化镍还原成金属镍的过程中，碳酸镉、碳酸镍、碳酸镁首先分解成氧化镉、氧化镍和氧化镁。镍是一种中等强度的还原剂，盐酸、硫酸、有机酸和碱性溶液对镍的侵蚀极慢，氧化镉可溶于酸也可溶于碱，氧化镁经过一定温度煅烧后活性降低，不易与酸反应。因此，第三步用酸洗，通过控制酸量、时间和温度，使CdO转化为Cd2+进入到溶液中，抽滤后，含Cd2+的溶液进入车间沉镉工序，大部分氧化镁跟随金属镍粉末保留在滤渣中进入下道工序，从而将镉与镍分离。第四步，镍金属熔铸工序，氧化镁、氧化钙、氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体危险废物中镍、镉回收精制的方法，其特征在于，其步骤如下：(1)含镍、镉重金属危险废物经酸化制浆、铁置换铜、生成铁铬矾、萃取沉钴锌深层净化后于滤液中加Na2CO3控制pH为7.8至9.0，过滤后得到含镍、镉较高并含少量镁、钙、铁的碳酸镍、碳酸镉半成品；(2)将碳酸镍、碳酸镉半成品用水在40℃条件下搅拌洗涤，抽滤除去大部分可溶性盐硫酸钠，滤液循环使用，滤饼烘干至水分低于10％wt后磨细；(3)将(2)中磨细后的滤饼，与经磨细的含碳还原剂混匀，平铺厚度不高于1.5cm，于550℃～650℃下还原60～90min，使分解得到的氧化镍还原成金属镍而氧化镉不被还原；(4)将(3)中经灼烧还原后的原料与水按1:3～5的质量比混合制得混合浆液，接着向混合浆液中加1:1硫酸溶液，其加入量为n(H2SO4):n(CdO)＝1～1.5，n表示物质的量，单位mol，控制温度小于30℃，搅拌40～60min，使氧化镉溶解而金属镍不溶，抽滤，滤饼用质量百分浓度为5％～15％稀硫酸洗涤，合并滤液；(5)将(4)中得到的滤饼烘干后置于中频炉中，加滤饼重量25％～35％玻璃和滤饼重量25％～35％碳酸钠，在1600℃熔化，冷却后分离得到金属镍，镍品位达99％以上；将(4)中溶解得到的含Cd2+滤液进入车间流程用碳酸钠将其沉淀，可得CdCO3产品，其纯度高于98％。...

【技术特征摘要】
1.一种固体危险废物中镍、镉回收精制的方法，其特征在于，其步骤如下：
(1)含镍、镉重金属危险废物经酸化制浆、铁置换铜、生成铁铬矾、萃取沉钴锌
深层净化后于滤液中加Na2CO3控制pH为7.8至9.0，过滤后得到含镍、镉较高并含少
量镁、钙、铁的碳酸镍、碳酸镉半成品；
(2)将碳酸镍、碳酸镉半成品用水在40℃条件下搅拌洗涤，抽滤除去大部分可溶
性盐硫酸钠，滤液循环使用，滤饼烘干至水分低于10％wt后磨细；
(3)将(2)中磨细后的滤饼，与经磨细的含碳还原剂混匀，平铺厚度不高于1.5cm，
于550℃～650℃下还原60～90min，使分解得到的氧化镍还原成金属镍而氧化镉不被还
原；
(4)将(3)中经灼烧还原后的原料与水按1:3～5的质量比混合制得混合浆液，接
着向混合浆液中加1:1硫酸溶液，其加入量为n(H2SO4):...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀培，王修海，贾智慧，林光勤，
申请(专利权)人：西华师范大学，青川县天运金属开发有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51