【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有价金属回收，具体为一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法。
技术介绍
1、在钢铁制件镀锌酸洗过程中，随着酸洗操作不断进行，酸洗液浓度不断降低，同时金属离子含量不断升高。当盐酸浓度降到3～8％、亚铁离子增高到200g·l-1时，酸洗液失去作用彻底变成废酸。目前我国镀锌废酸年产生量约500万m3，如此高数量的含锌废酸具有很高的循环利用价值，对其进行综合利用不仅可避免资源的浪费，同时也是治理污染的有效途径。
2、目前普遍采用酸碱中和法与盐酸再生法处理含锌废酸。酸碱中和法沉淀氢氧化铁时，中和剂一般为烧碱、石灰乳等，废液的ph值达标后即可排放。但该方案既不能回收再利用有价值的废酸液，还会产生大量难处理的二次废渣。另外渣中大量的锌被中和沉淀，无法有效回用，造成了资源的浪费，因而在经济和社会价值上不理想。盐酸再生法普遍采用加热蒸发、喷雾焙烧方式，对废酸液直接加热回收盐酸和氧化铁。喷雾焙烧是将废酸液喷射至600℃的炉窑中，生成的fe2o3从炉底排出，hcl气体经水吸收后再进入酸洗环节。但该处理工艺一次性投资大、运行维护成本高、设备损坏严重。另外，相关工艺对其他元素，如锌，的回收处理效果不佳。
3、针对含锌废酸中锌元素回收，各国研究学者也进行了大量探索。目前主要采用萃取分离法和树脂吸附法。萃取分离法是对铁、锌萃取分离，负载有机相反萃再生，再生后的萃取剂循环回用，反萃液经浓缩后制得液体氯化锌。树脂吸附法是将含锌废酸经树脂吸附脱锌处理，待树脂吸附饱和后进行解吸再生，解吸后的氯化锌溶液经浓缩后制得液体氯化锌。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，特别涉及一种热镀锌含锌废酸中有价金属元素锌、铁的绿色电化学回收方法
2、为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，包括如下步骤：
4、s1、氧化：采用cl2将含锌废酸中fe2+离子完全氧化为fe3+离子得到氧化后溶液；
5、s2、选择性沉淀：向氧化后的溶液中加入一定量的naoh，调控溶液ph，中和含锌废酸中的hcl，并与fe3+离子发生沉淀反应；过滤分离，获得fe(oh)3沉淀产物和滤液，进一步煅烧得到fe2o3粉末；
6、s3、一次电解：以滤液为对象，以铝箔为阴极，钛板或石墨板为阳极进行电解，获得阴极板上均匀沉积的zn金属、阳极区cl2以及一次电解后溶液；
7、s4、二次电解：采用离子交换膜电解槽装置，以一次电解后溶液为阳极室溶液，以钛网为阳极，不锈钢网、铂网、镍网、石墨网中的任何一种为阴极进行电解，在阳极室收集cl2，阴极室收集naoh溶液和h2。
8、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，含锌废酸包含zn2+、fe2+、fe3+以及hcl，其中zn2+含量为25～150g·l-1，fe2+含量为50～260g·l-1，fe3+含量为2～15g·l-1，hcl含量为0.3～2.4mol·l-1。
9、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，cl2来自于步骤s3中电解产生的cl2和步骤s4中电解产生的cl2。
10、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，naoh的加入量以溶液ph为准，控制ph不超过3.5时生成fe(oh)3沉淀；继续加入naoh，直至溶液ph为7，此时hcl会全部转变为nacl。
11、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s2中，naoh来自于步骤s4中电解产生的naoh。
12、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s3中，一次电解采用的电解参数为：电解温度为室温～50℃，电流密度为0.01～0.2a·cm-2，电解时间为1～8h。
13、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s3中，一次电解采用的电解参数为：电解温度为室温～35℃，电流密度为0.02～0.1a·cm-2，电解时间为2～6h。
14、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s4中，一次电解后溶液的氯化钠浓度控制在2～5mol·l-1，若浓度不足，则通过蒸发器进行浓缩。
15、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s4中，二次电解采用的电解参数为：电解温度为75～100℃，电流密度为0.1～1.5a·cm-2，电解时间为0.2～2h。
16、作为本专利技术所述的一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法的优选方案，其中：所述步骤s4中，二次电解采用的电解参数为：电解温度为80～90℃，电流密度为0.2～1a·cm-2，电解时间为0.5～1h。
17、本专利技术的有益效果如下：
18、本专利技术提出一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，首先将含锌废酸液进行cl2氧化，使得fe2+离子完全转化为fe3+离子；加入naoh溶液进行中和沉淀反应，获得fe(oh)3产物，进一步煅烧得到fe2o3粉末；采用两电极电解装置进行一次电解，实现金属zn沉积与cl2析出；最后将滤液置于离子交换膜电解槽中进行二次电解，在阳极室收集cl2，阴极室收集naoh溶液和h2。含锌废酸液中有价金属元素的分离与回收工艺简单，不引入额外化学试剂，充分利用了电解过程产生的cl2和naoh，提升了所有资源的再利用效率，显著降低了含锌废酸的处理成本；并制备获得了高价值的fe2o3和金属zn等产品，实现了含锌废酸资源的增值回收。
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1.一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤S1中，含锌废酸包含Zn2+、Fe2+、Fe3+以及HCl，其中Zn2+含量为25～150g·L-1，Fe2+含量为50～260g·L-1，Fe3+含量为2～15g·L-1，HCl含量为0.3～2.4mol·L-1。
3.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤S1中，Cl2来自于步骤S3中电解产生的Cl2和步骤S4中电解产生的Cl2。
4.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤S2中，NaOH的加入量以溶液pH为准，控制pH不超过3.5时生成Fe(OH)3沉淀；继续加入NaOH，直至溶液pH为7，此时HCl会全部转变为NaCl。
5.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤S2中，NaOH来自于步骤S4中电解产生的NaOH。
6.根据权利要求
7.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤S3中，一次电解采用的电解参数为：电解温度为室温～35℃，电流密度为0.02～0.1A·cm-2，电解时间为2～6h。
8.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤S4中，一次电解后溶液的氯化钠浓度控制在2～5mol·L-1。
9.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤S4中，二次电解采用的电解参数为：电解温度为75～100℃，电流密度为0.1～1.5A·cm-2，电解时间为0.2～2h。
10.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤S4中，二次电解采用的电解参数为：电解温度为80～90℃，电流密度为0.2～1A·cm-2，电解时间为0.5～1h。
...【技术特征摘要】
1.一种含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤s1中，含锌废酸包含zn2+、fe2+、fe3+以及hcl，其中zn2+含量为25～150g·l-1，fe2+含量为50～260g·l-1，fe3+含量为2～15g·l-1，hcl含量为0.3～2.4mol·l-1。
3.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤s1中，cl2来自于步骤s3中电解产生的cl2和步骤s4中电解产生的cl2。
4.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤s2中，naoh的加入量以溶液ph为准，控制ph不超过3.5时生成fe(oh)3沉淀；继续加入naoh，直至溶液ph为7，此时hcl会全部转变为nacl。
5.根据权利要求1所述的含锌废酸中有价金属元素锌、铁的回收方法，其特征在于，所述步骤s2中，naoh来自于步骤s4中电解产生的naoh。
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂继国，焦树强，王明涌，冯鑫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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