含重金属废水渣的金属回收与综合利用工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于含重金属废水渣处理技术领域，具体涉及一种含重金属废水渣的金属回收与综合利用工艺。
【背景技术】
[0002]含有价重金属的废水渣通过适当方法进行处理，将其中的有价成分回收，可消除或降低废渣的重金属污染，实现废水渣的资源化利用。目前对于此类废渣的金属回收工艺，采用湿法回收处理方法，具体为:一般采用硫酸等无机酸作为浸出剂(如中国专利公开CN102925706A)，再对含有价金属的浸出液进行除杂、分离、提纯，实现金属的回收。但这种渣中钙镁等含量高，酸浸时会与有价金属一并浸出，使浸出液成分复杂，随后使浸出液的除杂、分离、提纯等生产工序增多，并增加了有价金属在各工序的损失。因此对于此类废渣，上述方法存在着酸消耗量高、工艺流程长、成本高、有价金属回收率低的缺点。
【发明内容】
[0003]本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种含重金属废水渣的金属回收与综合利用工艺，选择性提取重金属废水渣中的有害但有价的重金属。
[0004]为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下:
[0005]一种含重金属废水渣的金属回收与综合利用工艺，包括:
[0006]将含重金属Cu、Co、Ni和Zn的废水渣在还原剂作用下焙烧得到焙砂；
[0007]将所述焙砂在浸出剂和氧化剂作用下，浸出得到浸出渣和浸出液，所述浸出液包含Cu、Co、Ni和Zn元素；
[0008]将所述浸出液加热蒸出NH3,得到含Cu、Co、Ni和Zn的沉淀物；
[0009]将所述沉淀物用稀硫酸溶解得到含Cu、Co、Ni和Zn的硫酸盐溶液；
[0010]将所述硫酸盐溶液萃取分离分别得到纯硫酸铜溶液、纯硫酸钴溶液、纯硫酸镍溶液和纯硫酸锌溶液。
[0011]本发明实施例通过上述的方法能够有效地选择性提取重金属废水渣中的有害但有价的重金属，工艺除杂及分离工序简单，成本较低，最终得到的浸出渣基本不存在重金属污染，合理易行，具备良好的环保效益和经济效益。
【附图说明】
[0012]下面将结合附图对本发明作进一步说明，附图中:
[0013]图1为本发明实施例的含重金属废水渣的金属回收与综合利用工艺的流程图；
[0014]图2为本发明实施例1的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016]如图1所示，为本发明实施例的含重金属废水渣的金属回收与综合利用工艺的流程图。本发明实施例的含重金属废水渣的金属回收与综合利用工艺的步骤如下:
[0017]步骤SOl:将含重金属Cu、Co、Ni和Zn的废水渣在还原剂作用下焙烧得到焙砂；
[0018]步骤S02:将焙砂在浸出剂和氧化剂作用下，浸出得到浸出渣和浸出液，该浸出液包含Cu、Co、Ni和Zn元素；
[0019]步骤S03:将浸出液加热蒸出NH3,得到含Cu、Co、Ni和Zn的沉淀物；
[0020]步骤S04:将沉淀物用稀硫酸溶解得到含Cu、Co、Ni和Zn的硫酸盐溶液；
[0021]步骤S05:将硫酸盐溶液萃取分离分别得到纯硫酸铜溶液、纯硫酸钴溶液、纯硫酸镍溶液和纯硫酸锌溶液。
[0022]本发明实施例首先采用还原焙烧的方法将重金属废水渣中的氧化态的金属还原为金属单质，然后采用氧化-氨浸的方法使废水渣中的Cu、Co、N1、Zn以金属氨络合离子的形式浸出，而其中的Ca、Mg、Fe等金属留在渣中，实现了废水渣中重金属的选择性浸出，同时Cu,Co,Ni,Zn的浸出率分别高达94.5%,97.3%,96.7%,94.6%0本发明实施例在高效地选择性提取Cu、Co、N1、Zn的同时，避免了 Ca、Mg、Fe进入浸出液中，减少了除杂及分离提纯的困难。最终得到的浸出渣中Cu、Co、N1、Zn的质量分数均在0.1%以下，适宜进行进一步的无害化综合利用。
[0023]具体地，步骤SOl的过程中，还原剂为煤炭或者天然气，废水渣和还原剂的质量比为3?5:1，优选的，废水渣和还原剂的质量比为3:1。还原剂过少金属氧化物的还原度不高，影响后续的浸出率。还原剂过多会造成成本增加。该焙烧的过程优选在还原性气氛下进行。该还原性气氛可以是CO和/或H2。一般情况下，以煤炭为还原剂时，还原性气氛为CO ;以天然气为还原剂时，还原性气氛为CO与H2的混合气。
[0024]焙烧的过程可以为连续的两段焙烧，第一段焙烧的温度为400?500°C，时间为2?4h ;第二段焙烧的温度为800?900°C下，时间为I?3h。第一段的作用主要是烘干废水渣并使其中的氢氧化物热分解，利于进一步的还原；第二段的作用主要是将废水渣中氧化态的金属还原为金属单质。在上述条件下有利于废水渣中氧化态的Cu，Co，Ni, Zn的还原度，进而提高浸出率。
[0025]步骤SOl中经第二段焙烧处理后的废水渣还可以通过2?4mol/L的碳酸铵、氯化铵和硫酸铵溶液中的一种或者多种快速冷却后得到焙砂。优选的，采用碳酸铵溶液，碳酸铵可以有利于在蒸氨过程中，CO2与氨一起被蒸发出实现循环利用。该焙烧的过程和冷却的过程连续进行。连续的还原焙烧后快速冷却的过程可以避免还原为单质的金属再次被氧化，提高后续氨浸的浸出率。
[0026]具体地，步骤S02的过程中，浸出剂为NH3含量为90?150g/L的氨水与碳酸铵或氯化铵的混合溶液，氧化剂为氧气或者空气，焙砂和浸出剂的质量比为1:4?8，浸出的温度为50?70°C，浸出的方式为逆流浸出。其中，氨水与碳酸铵或者氯化铵的配比、氨水浓度、碳酸铵或者氯化铵的浓度并不固定，只要满足NH3含量为90?150g/L即可。例如，可以采用氨水质量浓度为17%的氨水溶液，碳酸铵质量浓度为95%的碳酸铵溶液，按照一定比例配制得到所需NH3浓度的浸出剂。该步骤中，废水渣中的Cu、Co、N1、Zn和铵离子形成金属氨络合离子，以便浸出。若不在上述条件下进行步骤S02会造成浸出率降低或者原料和能耗的增加，造成成本增加。
[0027]由于金属氨络合离子在溶液中的溶解度有限，难以通过一次浸出就将废水渣中的金属完全浸出，因此，浸出的过程可以分为三段，第一段浸出的过程中，氧化剂的通入速率为2.5?3.5L/min,优选为3L/min,浸出时间为5?7h ;第二段和第三段浸出的过程中，氧化剂的通入速率为1.5?2.5L/min，优选为2L/min，浸出时间为3?5h。通过多段浸出可以提高Cu、Co、N1、Zn的总浸出率。第一段可以浸出60%的Cu、78%的N1、58%的Co以及61%的Zn ;经过第二段浸出后，Cu、Co、N1、Zn的浸出率为71 %、94%、90%、86% ;经过第三段浸出后，Cu、Co、N1、Zn的浸出率可达94%、97%、96%、94%以上。其中，第二段浸出后的浸出率为第一段与第二段浸出的总浸出率；第三段浸出后的浸出率为第一段、第二段及第三段浸出的总浸出率。通过第二段与第三段浸出可以逐步提高金属的浸出率，使焙砂中的Cu、Co、N1、Zn以金属氨络合离子的形式进入溶液，尽量减少浸出渣中的重金属含量，之后经过固液分离得到浸出液和含重金属量很低的浸出渣。
[0028]浸出渣先用1.5?2.5mol/L碳酸铵溶液进行洗涤，优选为2mol/L碳酸铵溶液，然后用纯水洗涤，洗水返回浸出液，从而实现水的重复利用，节约整个过程的用水。用碳酸铵洗涤后的洗水经过蒸氨后，产生的NH3与CO2均可以实现循环利用。