[发明专利]从酸洗残余物中回收组分的方法

说明书

本发明开发了一种从酸洗残余物(PAR)处理和回收有价值金属和其他组分的新方法。通过使用一种镁化合物或镁化合物的混合物中和酸洗残余物，并将所得混合物的组分(金属和硫酸盐)分离成可重复使用的产物，例如硫酸镁、硫酸镍、磷酸铁和磷酸铬以及各种金属氢氧化物或氧化物，从而回收金属和其他组分。

技术领域

本发明涉及从酸洗残余物(PAR)中回收金属和其它组分。通过使用一种镁化合物或镁化合物的混合物中和酸洗残余物，并将所得混合物的组分(金属和硫酸盐)分离成可重复使用的产物，例如硫酸镁、硫酸镍、磷酸铁和磷酸铬以及各种金属氢氧化物或氧化物，从而回收金属和其他组分。

背景技术

酸洗是不锈钢生产中的一种工艺，是指用酸的混合物处理钢以从钢中除去金属氧化物和贫铬层。例如，通常用硝酸/盐酸/氢氟酸的混合物或硫酸/氢氟酸的组合来酸洗不锈钢。这导致含有各种金属(例如镍、铬和铁)的酸性溶液，并且当溶解的金属量太高时，酸洗酸会失去其有效性。

用于酸洗的主要酸是盐酸，但不同的酸如氢氟酸、硝酸、盐酸和硫酸的组合也是常见的选择。在自动钢厂中，使用盐酸，因为它的酸洗速度更快，同时使金属损失最小化。合金含量低于6％的碳钢通常在盐酸或硫酸中酸洗，而合金含量较高的钢需要使用如硝酸、磷酸或氢氟酸的酸进行两步酸洗。对于防锈和耐酸钢，使用硝酸和盐酸的酸洗槽。

已经开发了几种不同的技术来再循环酸洗酸并回收溶解的金属以便再利用。专利GB2036573公开了在硫酸存在下蒸馏挥发性酸和通过冷凝回收挥发性酸的方法。以类似的方式，出版物WO95/04844公开了一种方法，其中含有金属盐杂质的挥发性酸例如金属酸洗溶液通过将酸进行硫酸蒸馏的方法再生。将得到的挥发性酸蒸气冷凝并再循环到酸洗槽中，同时在优选酸阻滞类型的酸吸收单元中处理残留的酸混合物。酸吸收单元中吸收的酸定期地用水洗脱并再循环，而硫酸盐形式的金属杂质被排出，通常被中和并丢弃。

出版物WO2010/051992公开了一种从来自不锈钢厂的溶液和污泥中完全回收金属和酸的方法。在硫酸存在下通过蒸馏回收挥发性酸，而金属以氢氧化物或盐的形式被分离回收。通过用氢氧化钠中和以及沉淀来回收金属。

目前的回收成就包括离子交换方法，其中金属离子被阴离子床吸收，从而使酸再循环回到工艺中。然后可以通过床的沉降和微滤来释放金属，然后用水使床再生。通过使用这种方法，对新酸的需求根据酸的不同降低了30％至50％。

在芬兰托尔尼奥的奥托昆普(Outokumpu)钢厂，回收硝酸和氢氟酸的方法是使用蒸发，首先将硫酸混合到酸洗液中，然后在80℃下真空蒸发。硝酸和氢氟酸蒸发并可以再循环，剩余的材料是金属硫酸盐和游离硫酸的滤饼。

从酸洗残余物中回收金属的常见问题是过滤，因为氢氧化物倾向于结合水并因此产生凝胶，使得过滤变得困难或不可能。氢氧化亚铁通常是酸洗残余物中最丰富的氢氧化物，并且在欧洲专利申请出版物EP0161050中，描述了使用溶剂萃取选择性去除Fe³⁺的方法。该方法虽然有效地从酸洗废物中除去铁，但仍然在溶液中留下其他金属离子，并且这些金属离子由于来自溶剂萃取的残余液体，现在很难处理。

通常，用石灰处理溶液以中和酸，然后将材料填埋。通常用石灰石、碳酸钙、氧化钙或氢氧化钙进行碱中和。或者，可以使用氢氧化钠和氢氧化钾并且更快地起作用，仅需要约5-10分钟来完全中和任何酸洗废物，相比之下，当用石灰石中和时需要约30分钟。虽然NaOH和KOH是更昂贵的化工产品，但是需要量更少，因此节省了时间和材料。然而，石灰石中和赋予形成的氢氧化物更好的沉降和脱水性能，减少金属渗漏环境的机会。钙的二价电荷是其主要原因，因为键的离子强度变得更强。

回收酸和金属将是走向更经济和环保工艺的重要一步。残余物含有一致浓度的有价值金属，可能会被加工成金属产品或用作其他工艺的原料。根据美国专利出版物2011/0308352A1，残余物潜在地可以被加工成钢铁工业的原材料，其中将铁、铬和镍的混合物可被制成用于不锈钢生产的铬铁镍产品。

发明内容