酸性含镍溶液中镍的提取净化控制工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种酸性含镍溶液中镍的提取净化控制工艺，采用调节pH及氧化步骤，固体杂质和有机物去除步骤，去除杂质离子步骤、镍离子吸附步骤，饱和柱再生前清洗步骤，再生及再生剂配制控制步骤，交换柱清洗步骤，树脂转型步骤，转型后洗柱步骤，待命准备步骤，提浓步骤的工艺流程。突破了传统离子交换技术回收水溶液中镍存在的纯度低、浓度低和酸度高的技术局限性，采用多种离子交换树脂的组合和特殊处理技术进行净化和镍的提取浓缩，获得了高纯度高浓度低酸度的硫酸镍回收液，使硫酸镍回收液可以直接用于高纯度镍盐、金属镍、镀镍及其他镍产品的生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种酸性含镍溶液中镍的提取净化控制工艺，具体是一种采用离子交换技术从酸性溶液中获得镍的提取净化控制工艺，属于湿法冶金

技术介绍
按照国家清洁生产的规定，冶金加工企业中金属资源的利用率和节水率均有严格的要求，其中在含镍废水废液中有效回收重金属和废水的循环利用已经是含重金属废水处理的基本要求，目前国内外用于处理提取含镍溶液中镍的技术方法包括化学法，萃取法、膜法和离子交换法。(一)化学法：大部分工业企业采用化学法处理含镍废水，化学法是向含镍废水中加入氢氧化钠或石灰乳(氢氧化钙)，将废水的pH调节到大于9，再加入絮凝剂，使废水中的金属镍以污泥的形式从废水中沉降，为了使废水中的镍离子含量进一步降低，还需加入重金属捕捉剂(多为硫化物)。因此化学处理法从废水产生的含镍污泥无法直接利用，而是送交污泥回收企业进行处理，由于固危废运输、处理的管理日益严格，该处理方法的镍回收成本高。由于工业废水的特点在于各种污染物废水排放浓度和排放量的不稳定，废水中受控物浓度和流量变化很大。即使理论上可以做到用化学药剂将废水中的重金属等受控物完全去除，但限于目前的检测技术手段，即时跟踪污染物浓度及流量变化是一件非常困难的事情，导致由于加药量不能及时跟上受控物浓度和量的变化，不是出水不达标，就是药量过度，导致处理成本难以控制。因此采用单一化学法处理电镀废水的问题就是废水处理难以实现稳定达标。因此化学法目前逐渐被其他处理方法替代。(二)萃取法：通过萃取除杂和萃取浓缩也可以净化和提取溶液中的镍离子，但是萃取工艺的缺点是给体系带入了萃取剂和溶剂的污染，不利于获得高品质的镍产品和环保。(三)膜法：部分企业采用膜法(纳滤膜或反渗透膜)回收重金属，但由于膜法回收是全液回收，不能去除回收液中的杂质成分特别是杂质金属离子，因有害杂质积累而不能长期循环使用，另外由于回收液金属浓度低，还需蒸发浓缩后才能使用，能耗高。另外膜的寿命难以保证，导致回收成本高。(四)离子交换法：目前已有部分企业采用离子交换法处理含镍废水，一般离子交换法可以直接回收含镍废水中的镍，该法具有能够提取低浓度镍(低于10ppm)的优点，而且可以保证出水中的镍离子含量达到排放标准。但由于受目前的离子交换技术水平的限制，还不能实现镍在回收过程中的净化提纯浓缩和工艺过程的自动化控制。因此含镍废水中镍的回收液不仅浓度和纯度低，而且游离酸含量高，无法直接利用。因此大部分情况下，镍回收液还是用化学法变成含镍污泥或委外处理。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种酸性含镍溶液中镍的提取净化控制工艺，在离子交换法的基础上通过交换树脂对不同种类离子的吸附-再生-转型，实现镍离子的高效率高纯度回收。为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种酸性含镍溶液中镍的提取净化控制工艺，在由第一调节槽、第二调节槽、过滤器组、阴离子吸附树脂交换柱、选择性吸附树脂交换柱、转型剂槽、再生剂槽、洗柱水槽和交换柱组构成的装置中，其特征在于，工艺流程包括如下步骤；(1)调节pH及氧化步骤：溶液进入第一调节槽，根据第一在线pH仪溶液测得的溶液pH值加入4-8％浓度的NaOH或5-10％浓度的H2SO4使废水的pH值为2-3，然后根据第一在线ORP仪测得的溶液ORP值向溶液中加入30％浓度的H2O2控制废水的ORP值为200-700mv，加入H2O2可以分解部分有机物并使Fe2+转化为Fe3+，再经过2-6小时沉降溶液中的固体杂质；(2)净化去除固体杂质和有机物步骤：经步骤(1)处理后的溶液经过袋式过滤器、纤维球过滤器和活性炭柱净化，去除溶液中的残留H2O2、固体杂质、悬浮物和油脂类有机物，可基本达到净化要求，所获得溶液中悬浮物≦5mg/L，如果需要对有机物进行更严格的控制，可以增加吸附树脂交换柱，深度去除溶液中的有机物；(3)去除杂质离子步骤：经步骤(2)处理后的溶液经过阴离子吸附树脂交换柱去除溶液中的极性物质，再通过选择性吸附树脂交换柱在特定酸度下选择性吸附溶液中的Pb2+,Cu2+，Fe3+，Zn2+，Cd2+等杂质金属离子，选择性离子交换树脂对这些杂质金属离子，在特定酸度下具有选择性吸附，即在吸附去除废水中杂质金属离子的同时，对废水中镍离子含量没有影响。经选择性吸附树脂吸附后废水中的杂质金属离子基本被清除。本步骤采用的弱碱性阴离子交换树脂为丙烯酸多乙烯多胺、环氧多乙烯多胺、苯乙烯胺等硫酸型或氯型树脂，选择性吸附树脂为含羧氨基类、氨基磷酸类、巯基类、吡啶、喹啉、酚类、醚类等官能团的螯合性树脂。阴离子吸附树脂交换柱失效后，用2-3BV4-8％NaOH溶液再生，再生后再用1-2BV10％的硫酸转型后重复使用，除杂选择性吸附树脂交换柱失效后，根据树脂吸附杂质离子的不同可用1-10BV的10-30％盐酸，4-10％EDTA，5-20％柠檬酸或酒石酸等进行再生后重复使用。(4)镍离子吸附步骤：经步骤(3)处理后的废水进入第二调节槽，在第二调节槽中根据第二在线pH计测得的pH值向溶液加入1-4％浓度的NaOH，调节控制溶液的pH为4-5，用泵送入离子交换树脂柱提取废水中的镍离子，将废水中的镍离子全部吸附到离子交换树脂中，透过交换柱的废水中基本不含镍离子，其含量不超过0.1mg/L，可以直接外排出车间进入后续废水处理设施。吸附树脂选用酰胺基羧酸钠型或胺羧酸钠型交换树脂。溶液再通过离子交换树脂柱组提取废水中的镍离子，控制交换柱组，当所述第一交换柱和所述第二交换柱串联运行时，所述第三交换柱再生或等待；当所述第二交换柱和所述第三交换柱串联运行时，所述第一交换柱再生或等待；当所述第三交换柱和所述第一交换柱串联运行时，所述第二交换柱再生或等待；串联的各交换柱出水均通过一台pH仪，当前交换柱接近饱和，出水的pH值达到5-8时，相串联的交换柱切换，实现所述第一交换柱-所述第二交换柱,所述第二交换柱-所述第三交换柱,所述第三交换柱-所述第一交换柱之间的串联自动切换和连续运行，同时保证废水经镍吸附离子交换柱吸附Ni2+后，废水中镍离子含量稳定达到排放标准后排放出车间。当洗柱水返回第二调节槽时，进水泵会根据洗柱水流速自动调节进水流速，维持调节槽水位。上述中第一交换柱到达吸附终点后，为保证交换柱充分饱和吸附镍离子，同时利用树脂的选择性竞争吸附将树脂上吸附的锌离子和钠离子置换出树脂，以保证再生液的纯度，因此当交换柱切换时，再生泵启动，以1-15BV/h的流速从第二调节槽向需切换的交换柱进水，然后出水返回第二调节槽直到出水的pH值为4-5与第二调节槽内pH值相同，表明该交换柱完全饱和，或采用循环模式控制循环时间1-6小时使该交换柱达到饱和。(5)饱和柱再生前清洗步骤：用2-8倍树脂体积3-6BV、pH值为2-5的稀硫酸水洗交换柱，配制稀硫酸的水采用电导率小于50μs/cm的去离子水，并通入净化后的压缩空气搅拌，以彻底洗去吸附树脂残留的Na+，Zn2+，洗柱水量以洗柱出水Na+，Zn2+含量合格为准，为3-8BV；本步骤采用酸水洗柱不仅可以将交换柱中残留的含镍废水清洗干净，同时也将交换树脂中原有的残留钠、锌离子同时清洗干净，保证了下一步骤再生得到的硫酸镍溶液的纯度。本步骤所有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
酸性含镍溶液中镍的提取净化控制工艺，在由第一调节槽、第二调节槽、过滤器组、阴离子吸附树脂交换柱、选择性吸附树脂交换柱、转型剂槽、再生剂槽、洗柱水槽和交换柱组构成的装置中，其特征在于，工艺流程包括如下步骤；(1)调节pH及氧化步骤：溶液进入第一调节槽，根据第一在线pH仪溶液测得的溶液pH值加入4‑8％浓度的NaOH或5‑10％浓度的H2SO4使废水的pH值为2‑3，然后根据第一在线ORP仪测得的溶液ORP值向溶液中加入30％浓度的H2O2控制废水的ORP值为200‑700mv，加入H2O2可以分解部分有机物并使Fe2+转化为Fe3+，再经过2‑6小时沉降溶液中的固体杂质；(2)净化去除固体杂质和有机物步骤：经步骤(1)处理后的溶液经过袋式过滤器、纤维球过滤器和活性炭柱净化，去除溶液中的残留H2O2、固体杂质、悬浮物和油脂类有机物，所获得溶液中悬浮物≦5mg/L；(3)去除杂质离子步骤：经步骤(2)处理后的溶液经过阴离子吸附树脂交换柱去除溶液中的极性物质，再通过选择性吸附树脂交换柱在特定酸度下选择性吸附溶液中的Pb2+,Cu2+，Fe3+，Zn2+，Cd2+等杂质金属离子，阴离子吸附树脂交换柱采用硫酸型或氯树脂，选择性吸附树脂交换柱采用含选择性吸附杂质金属离子官能团的螯合树脂；(4)镍离子吸附步骤：经步骤(3)处理后的废水进入第二调节槽，在第二调节槽中根据第二在线pH计测得的pH值向溶液加入1‑4％浓度的NaOH，调节控制溶液的pH为4‑5，溶液再通过离子交换树脂柱组提取废水中的镍离子，控制交换柱组，当所述第一交换柱和所述第二交换柱串联运行时，所述第三交换柱再生或等待；当所述第二交换柱和所述第三交换柱串联运行时，所述第一交换柱再生或等待；当所述第三交换柱和所述第一交换柱串联运行时，所述第二交换柱再生或等待；串联的各交换柱出水均通过一台pH仪，当前交换柱接近饱和，出水的pH值达到5‑8时，相串联的交换柱切换，实现所述第一交换柱‑所述第二交换柱,所述第二交换柱‑所述第三交换柱,所述第三交换柱‑所述第一交换柱之间的串联自动切换和连续运行，当交换柱切换时，再生泵启动，以1‑15BV/h的流速从第二调节槽向需切换的交换柱进水，然后出水返回第二调节槽直到出水的pH值为4‑5与第二调节槽内pH值相同，表明该交换柱完全饱和，或采用循环模式控制循环时间1‑6小时使该交换柱达到饱和；(5)饱和柱再生前清洗步骤：用2‑8倍树脂体积3‑6BV、pH值为2‑5的稀硫酸水洗交换柱，配制稀硫酸的水采用电导率小于50μs/cm的去离子水，并通入净化后的压缩空气搅拌，以彻底洗去吸附树脂残留的Na+，Zn2+，洗柱水量以洗柱出水Na+，Zn2+含量合格为准，为3‑8BV；本步骤所有的洗柱废水全部返回第二调节槽；当洗柱水返回第二调节槽时，废水进水泵会根据洗柱水流速自动调节进水流速加大废水处理速度，维持调节槽水位(不会产生水位上涨或废水溢出槽体)；(6)再生及再生剂配制控制步骤：在步骤(5)后进行再生剂的配制，用98％的硫酸稀释后配制成H2SO4含量150‑300g/L的再生剂，除初次配槽用去离子水配制外，一般用步骤(8)中的前一道洗柱水或上一次返回的再生液配制，再生剂的配制量为1‑2倍树脂体积(1‑2BV)，98％的硫酸的用量按离子交换树脂吸附的镍摩尔量的0.8‑1倍量计算，最后在液位计的控制下再加少量去离子水精确配制所需体积的再生剂；同时利用98％硫酸稀释放出的热量，再生剂温度可达50‑60℃，立即用再生泵将1‑2倍BV的再生剂，按2‑4BV/h流速逆流送入交换柱进行再生，利用再生剂的余热提高再生效率；当定量的再生剂全部送入交换柱后，转为再生液在交换柱内进行循环，控制再生泵循环流速为1‑6BV/h，当再生液pH≥3.5，循环再生过程结束，得到的再生液为Ni2+含量50‑90g/L(如果使用一次再生液配制再生剂，则可以获得更高Ni2+含量)的纯净硫酸镍溶液，用计量的水按1‑6BV/h的流速顺流将交换柱中再生液压出，或直接用再生泵将再生液抽出；(7)交换柱清洗步骤：步骤(6)完成后，再生泵先按2BV/h的流速顺流打入1BV的去离子水，将交换柱内的存液洗入再生剂槽，用于配制再生剂，再按2‑8BV/h的流速打入2‑3BV去离子水逆流洗交换柱，然后按2‑10BV/h的流速顺流洗柱直到清洗出水pH≧5，将交换柱中残留的硫酸镍清洗干净，所有洗柱废水返回第二调节槽；(8)树脂转型步骤：将30％以上含量的离子膜液碱或用纯NaOH配制的液碱，在搅拌条件下加入定量水中得到80‑200g/L的NaOH转型剂，用再生泵按1‑8BV/h流速将1‑2BV的转型剂逆流送入交换柱，然后转为转型液在交换柱内进行循环，同时最好通入净化后的压缩空气对树脂进行充分搅拌，控制再生泵循环流速为1‑8BV/h，当...

【技术特征摘要】
1.酸性含镍溶液中镍的提取净化控制工艺，在由第一调节槽、第二调节槽、过滤器组、阴离子吸附树脂交换柱、选择性吸附树脂交换柱、转型剂槽、再生剂槽、洗柱水槽和交换柱组构成的装置中，其特征在于，工艺流程包括如下步骤；(1)调节pH及氧化步骤：溶液进入第一调节槽，根据第一在线pH仪溶液测得的溶液pH值加入4-8％浓度的NaOH或5-10％浓度的H2SO4使废水的pH值为2-3，然后根据第一在线ORP仪测得的溶液ORP值向溶液中加入30％浓度的H2O2控制废水的ORP值为200-700mv，加入H2O2可以分解部分有机物并使Fe2+转化为Fe3+，再经过2-6小时沉降溶液中的固体杂质；(2)净化去除固体杂质和有机物步骤：经步骤(1)处理后的溶液经过袋式过滤器、纤维球过滤器和活性炭柱净化，去除溶液中的残留H2O2、固体杂质、悬浮物和油脂类有机物，所获得溶液中悬浮物≦5mg/L；(3)去除杂质离子步骤：经步骤(2)处理后的溶液经过阴离子吸附树脂交换柱去除溶液中的极性物质，再通过选择性吸附树脂交换柱在特定酸度下选择性吸附溶液中的Pb2+,Cu2+，Fe3+，Zn2+，Cd2+等杂质金属离子，阴离子吸附树脂交换柱采用硫酸型或氯树脂，选择性吸附树脂交换柱采用含选择性吸附杂质金属离子官能团的螯合树脂；(4)镍离子吸附步骤：经步骤(3)处理后的废水进入第二调节槽，在第二调节槽中根据第二在线pH计测得的pH值向溶液加入1-4％浓度的NaOH，调节控制溶液的pH为4-5，溶液再通过离子交换树脂柱组提取废水中的镍离子，控制交换柱组，当所述第一交换柱和所述第二交换柱串联运行时，所述第三交换柱再生或等待；当所述第二交换柱和所述第三交换柱串联运行时，所述第一交换柱再生或等待；当所述第三交换柱和所述第一交换柱串联运行时，所述第二交换柱再生或等待；串联的各交换柱出水均通过一台pH仪，当前交换柱接近饱和，出水的pH值达到5-8时，相串联的交换柱切换，实现所述第一交换柱-所述第二交换柱,所述第二交换柱-所述第三交换柱,所述第三交换柱-所述第一交换柱
\t之间的串联自动切换和连续运行，当交换柱切换时，再生泵启动，以1-15BV/h的流速从第二调节槽向需切换的交换柱进水，然后出水返回第二调节槽直到出水的pH值为4-5与第二调节槽内pH值相同，表明该交换柱完全饱和，或采用循环模式控制循环时间1-6小时使该交换柱达到饱和；(5)饱和柱再生前清洗步骤：用2-8倍树脂体积3-6BV、pH值为2-5的稀硫酸水洗交换柱，配制稀硫酸的水采用电导率小于50μs/cm的去离子水，并通入净化后的压缩空气搅拌，以彻底洗去吸附树脂残留的Na+，Zn2+，洗柱水量以洗柱出水Na+，Zn2+含量合格为准，为3-8BV；本步骤所有的洗柱废水全部返回第二调节槽；当洗柱水返回第二调节槽时，废水进水泵会根据洗柱水流速自动调节进水流速加大废水处理速度，维持调节槽水位(不会产生水位上涨或废水溢出槽体)；(6)再生及再生剂配制控制步骤：在步骤(5)后进行再生剂的配制，用98％的硫酸稀释后配制成H2SO4含量150-300g/L的再生剂，除初次配槽用去离子水配制外，一般用步骤(8)中的前一道洗柱水或上一次返回的再生液配制，再生剂的配制量为1-2倍树脂体积(1-2BV)，98％的硫酸的用量按离子交换树脂吸附的镍摩尔量的0.8-1倍量计算，最后在液位计的控制下再加少量去离子水精确配制所需体积的再生剂；同时利用98％硫酸稀释放出的热量，再生剂温度可达50-60℃，立即用再生泵将1-2倍BV的再生剂，按2-4BV/h流速逆流送入交换柱进行再生，利用再生剂的余热提高再生效率；当定量的再生剂全部送入交换柱后，转为再生液在交换柱内进行循环，控制再生泵循环流速为1-6BV/h，当再生液pH≥3.5，循环再生过程结束，得到的再生液为Ni2+含量50-90g/L(如果使用一次再生液配制再生剂，则可以获得更高Ni2+含量)的纯净硫酸镍溶液，用计量的水按1-6BV/h的流速顺流将交换柱中再生液压出，或直接用再生泵将再生液抽出；(7)交换柱清洗步骤：步骤(6)完成后，再生泵先按2BV/h的流速顺流打
\t入1BV的去离子水，将交换柱内的存液洗入再生剂槽，用于配制再生剂，再按2-8BV/h的流速打入2-3BV去离子水逆流洗交换柱，然后按2-10BV/h的流速顺流洗柱直到清洗出水pH≧5，将交换柱中残留的硫酸镍清洗干净，所有洗柱废水返回...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏，郑泽邻，
申请(专利权)人：南京霖厚环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32