一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法技术

本发明专利技术属于电镀污泥处理技术领域，公开了一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法。向电镀污泥中加入氢氧化钠、碳酸钠、六水合三氯化铁水溶液，混合分散均匀，得到混合液；将所得混合液在50～180℃进行热处理，热处理完成后自然冷却至室温，静置，倒出上层清液，将所得固体渣经离心、洗涤、干燥，再加入盐酸进行酸洗，将固体渣与酸洗液分离后经去离子水洗涤、干燥，得到铁酸盐晶体。本发明专利技术解决了当前回收污泥中重金属方法成本高、操作复杂、产生二次污染及后续应用不明等问题，实现含金属污泥“材料化”提取。

A Method for Extracting Metals from Electroplating Sludge in the Form of Synthetic Ferrate Crystals

The invention belongs to the technical field of electroplating sludge treatment, and discloses a method for extracting metal from electroplating sludge in the form of synthetic ferrite crystal. Sodium hydroxide, sodium carbonate and ferric trichloride hexahydrate were added to the electroplating sludge, and the mixture was evenly mixed and dispersed to obtain the mixed solution. After heat treatment, the mixed solution was heat treated at 50-180 C. After heat treatment, it was naturally cooled to room temperature, statically placed, and the supernatant was poured out. The solid slag was centrifuged, washed, dried, and then acid washed, and the solid slag and acid washed liquid were added. After separation, ferrite crystals were obtained by washing and drying with deionized water. The invention solves the problems of high cost, complex operation, secondary pollution and unclear subsequent application of the current method for recovering heavy metals from sludge, and realizes the \material\ extraction of metal-containing sludge.

【技术实现步骤摘要】
一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法
本专利技术属于电镀污泥处理
，具体涉及一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法。
技术介绍
电镀污泥是典型的含金属污泥，是电镀、电子器件、线路板表面处理等加工行业生产过程中产生的危险固体废弃物，包括电解池中阳极溶解所产生的泥渣和过滤所得泥渣以及使用化学-沉淀法处理废水时产生的污泥。电镀污泥含水率高，其颗粒细小，尺寸仅为纳米或微米级。电镀污泥成分复杂，其中含有大量的镍、铬、锰、锌、镉等有毒重金属，金属多以无定形存在，或以氢氧化物、碳酸盐、氧化物等状态赋存其中。电镀污泥若长期存放而不加以处理，会给生态环境带来严重危害，甚至给周围环境带来了更严重的二次污染，危及人们的身体健康。目前，电镀污泥的处理方法主要有固化法、热化学处理法、熔炼回收法(火法冶金)、浸取回收法(湿法冶金)。浸取回收法中包括金属的浸出和浸出液中金属回收两个步骤——前者最常用的方法为酸浸法和氨浸法，还有发展中的生物浸取法；后者包括萃取法、沉淀法、还原法、电沉积法。SilvaJE等人使用硫酸和氨介质对电镀污泥中Cu、Ni、Cr、Zn等金属浸出行为进行探究发现：尽管与氨浸出相比，硫酸浸出效率高，但硫酸酸浸没有选择性，除了目标金属浸出，其他金属(例如Fe、Al、Ca等)也一并浸出。为减少污染并进行资源化利用，对电镀污泥中有价值金属进行选择性提取是非常有必要的。CN102399991A运用新型绿色溶剂“离子液体”和重金属有机络合剂组成的复合萃取新体系，提出浸出电镀污泥中的重金属镍，虽无新的废物产生，但离子液价格昂贵，工艺成本高，且操作复杂。CN105907972A采用的技术方案包括氧化浆化工序、P204皂化浸出工序、镍阳极液全反萃工序、铁反萃及盐酸再生工序、铜萃取电积工序、沉铬工序、P204镍皂工序、P204锌萃取电积工序、镍电积工序、钙镍分离工序、镁钙分离工序和工业循环水处理工序。该专利技术虽然通过皂化浸出将电镀污泥中的有价金属进入到有机相中从而进行提取，但工艺繁杂，工序冗长，不是进行电镀污泥中重金属提取的好方法。CN101643243分别采用酸浸出、硫化分离富集、热压浸出、萃取提纯、铬热压氧化、提取铬盐、提取氯化铁等过程来从电镀污泥中回收铜、镍、锌、铬、铁，分步提取步骤繁多，重金属混杂分离难度大；CN103290222A利用酸浸、过滤、除杂、多次调节pH、蒸发结晶等步骤从电镀污泥中回收铜和镍，过程中使用大量化学药剂产生氟化物沉淀，形成新的废物，方法并不可取。通过以上实例可以看到，当前回收电镀污泥中金属方法仍存在成本高、操作复杂、其他重金属同时混杂无法分离、产生二次污染等问题，仍存在较大的改进空间。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法，包括如下步骤：(1)向电镀污泥中加入氢氧化钠、碳酸钠、六水合三氯化铁水溶液，混合分散均匀，得到混合液；(2)将步骤(1)的混合液在50～180℃进行热处理，热处理完成后自然冷却至室温，静置，倒出上层清液，将所得固体渣经离心、洗涤、干燥；(3)往步骤(2)处理后的固体渣中加入盐酸进行酸洗，将固体渣与酸洗液分离后经去离子水洗涤、干燥，得到铁酸盐晶体。优选地，步骤(1)中所述混合液中，碳酸钠的浓度0.5～3mol/L；氢氧化钠的浓度0.5～6mol/L；六水合三氯化铁的浓度为0.1～0.3mol/L。优选地，步骤(1)中所得混合液的固液质量比为1:(0.5～10)。优选地，步骤(2)中所述热处理是指直接加热处理或水热法处理。优选地，步骤(2)中热处理时间为0.5～24h。优选地，步骤(2)中静置时间为0.5～48h。优选地，步骤(3)中盐酸的浓度为0.1～2mol/L。优选地，步骤(3)中固体渣与盐酸加入的固液质量比为1:(0.5～5)。优选地，步骤(3)中所述酸洗过程为搅拌0.5～3h，超声0.5～1h。优选地，步骤(3)中所得铁酸盐晶体进一步经磨碎后使用磁选机或者磁石直接吸选。获得纯度更高的铁酸盐晶体。本专利技术方法不限于电镀污泥，对于其它含金属污泥的处理仍然适用。本专利技术的原理为：电镀污泥原渣含水率超50％以上，其颗粒细小，成分复杂，其中含有大量的钙、铁、镍、铜、铬、镁、铝、锌等金属，金属多以无定形态存在，或以二水硫酸钙、半水硫酸钙、金属氧化物等状态赋存其中。本专利技术步骤(1)中混合分散均匀使调控药剂(氢氧化钠、碳酸钠、六水合三氯化铁)溶解迅速，并使污泥颗粒跟药剂得到充分接触；步骤(2)热处理时，由于碳酸钠两步水解，其中的碳酸根离子与重金属(例如钙离子)结合，生成易溶于酸的碳酸盐(后经酸洗去除)，碳酸钠和氢氧化钠中氢氧根离子促进电镀污泥中的重金属离子与六水合三氯化铁中的铁元素结合，达到物相变化及晶体生长调控的效果，使污泥中的难溶性金属从固相中脱离转移到液相之中，并与添加进去的铁元素形成形貌规则的铁酸盐晶体MFe2O4(M＝Ni，Zn，Mn，Co，Mg等)。在后续静置过程中，原渣中所形成的新物相的小晶体因溶解度随温度的变化及晶体生长规律而逐渐长大成大晶体，后续洗涤干燥，得到含铁酸盐及少量杂质的混合渣；步骤(3)中的酸洗过程洗去形成的例如碳酸钙等杂质，磁力搅拌及超声使酸洗更为彻底，可得到较纯净的铁酸盐。尖晶石结构的铁酸盐有很好的化学稳定性、热稳定性、磁性能和电学性能，可广泛应用于微波器件、传感器、催化性和磁性方面等方面。相对于现有技术，本专利技术的方法具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术解决了当前回收污泥中重金属方法成本高、操作复杂、产生二次污染及后续应用不明等问题，实现含金属污泥“材料化”提取。(2)本专利技术方法通过“水热+酸洗”简单两步工艺，将污泥中的金属以高值材料铁酸盐晶体的形式直接分离出来，对于目标金属的提取率很高，如对镍离子的提取率达94％以上，得到的铁酸盐晶体纯度较高，达到90％左右；且得到尖晶石结构的铁酸盐产物有很好的化学稳定性、热稳定性、磁性能和电学性能，可应用于微波器件、传感器、催化性和磁性方面等。(3)本专利技术的处理方法工艺简单、成本低、不产生二次污染及后续应用明确，可实现污泥的资源化提取并直接利用，具有较高的社会效益和经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例1中处理前的电镀污泥原渣及处理后的产物的外观图。图2为本专利技术实施例1中处理前的电镀污泥原渣及处理后的产物的XRD图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1(1)取4g电镀污泥，加入氢氧化钠、碳酸钠和六水合三氯化铁水溶液使固液比(w/w)为1:10，所得混合液中碳酸钠的浓度为3mol/L，氢氧化钠的浓度为6mol/L，六水合氯化铁的浓度为0.3mol/L，充分搅拌混合均匀。(2)将步骤(1)的混合液转移到水热釜中，关闭水热釜后，设定温度为180℃，保温24h，停止加热，自然缓慢冷却至室温，静置24h；静置结束后，倒出上层含低浓度重金属的上清液，对水热处理后的固体渣进行离心洗涤脱水，将滤渣干燥，得棕褐色或黑色固体。(3)取2g步骤(2)所得的固体样品，再加入盐酸使固液比(w/w)为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)向电镀污泥中加入氢氧化钠、碳酸钠、六水合三氯化铁水溶液，混合分散均匀，得到混合液；(2)将步骤(1)的混合液在50～180℃进行热处理，热处理完成后自然冷却至室温，静置，倒出上层清液，将所得固体渣经离心、洗涤、干燥；(3)往步骤(2)处理后的固体渣中加入盐酸进行酸洗，将固体渣与酸洗液分离后经去离子水洗涤、干燥，得到铁酸盐晶体。

【技术特征摘要】
1.一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)向电镀污泥中加入氢氧化钠、碳酸钠、六水合三氯化铁水溶液，混合分散均匀，得到混合液；(2)将步骤(1)的混合液在50～180℃进行热处理，热处理完成后自然冷却至室温，静置，倒出上层清液，将所得固体渣经离心、洗涤、干燥；(3)往步骤(2)处理后的固体渣中加入盐酸进行酸洗，将固体渣与酸洗液分离后经去离子水洗涤、干燥，得到铁酸盐晶体。2.根据权利要求1所述的一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法，其特征在于：步骤(1)中所述混合液中，碳酸钠的浓度0.5～3mol/L；氢氧化钠的浓度0.5～6mol/L；六水合三氯化铁的浓度为0.1～0.3mol/L。3.根据权利要求1所述的一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法，其特征在于：步骤(1)中所得混合液的固液质量比为1:(0.5～10)。4.根据权利要求1所述的一种以合成铁酸盐晶体形式提取电镀污泥中金属的方法，其特征在于：步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：林璋，刘炜珍，翁长周，邓洪，刘学明，吉绪新，黎维，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44