[发明专利]一种三氟化氮制备过程中产生的含镍废渣废水的处理方法

说明书

本发明公开了一种三氟化氮制备过程中产生的含镍废渣废水的处理方法，首先用氢氟酸溶液溶解含镍废渣废水中的固体，将得到的含氟化镍、氟化氢铵和氢氟酸的混合溶液加入到电解槽；通电后电解槽的阴极室阴极沉积镍离子，氟离子和氢离子交换进入缓冲室形成氢氟酸溶液母液；缓冲室中的氢氟酸溶液母液转入氢氟酸储罐内，对搅拌和电解过程中挥发进入尾气吸收系统内的氟化氢气体进一步吸收，得到能够循环利用的氢氟酸溶液；阴极室中含镍离子溶液采用浓缩降温结晶方式回收氟化氢铵。本发明能安全有效的将三氟化氮制备过程中产生的危险废物进行无害化处理，得到单质镍、氟化氢铵物料，同时实现了对氢氟酸的循环利用，降低了含镍废渣废水的处理成本。

技术领域

本发明涉及属于含镍危废无害化处理领域，尤其涉及一种三氟化氮制备过程中产生的含镍废渣废水的处理方法。

背景技术

高纯三氟化氮气体在微电子工业中作为一种优良的等离子蚀刻气体，对硅和氧化硅具有优异的蚀刻速率和选择性，因此在集成电路、芯片制造等诸多行业中占据重要地位。

在电解制备高纯三氟化氮的过程中，阳极镍板会逐渐失去电子而溶解，最终以氟化镍等形式沉积在电解槽底部，还包括一部分未反应的氟化氢铵原料，从而影响电解槽的整体电解效率，因此必须将电解槽底部沉积的电解含镍废渣进行定期清理，随之在清洗电解槽过程中就会产生含镍和氟化镍等的废水。伴随着高纯三氟化氮气体生产规模不断扩大，电解产生含镍废渣废水的量也在不断增加，其处理问题逐渐成为限制高纯三氟化氮气体产业发展的因素之一，而镍作为一种具有较高经济价值的贵金属，如果不采取工艺进行回收，不仅会生产成本增加，还会造成严重的浪费和重金属污染，而废渣中的氟化氢铵溶于水后也会对环境造成严重的伤害。

目前对于高纯三氟化氮电解生产过程中的含镍废渣废水的处理方式主要有两种，一种是对含镍废渣中的氟离子进行石灰中和沉淀，在对氨氮等元素使用化学法进行氨氮处理；另一种是将电解含镍废渣及废水溶解后，再加入中和剂和絮凝剂等物质，然后固液分离，使液体成为氟化氢铵溶液，固体成为含镍副产品。目前处理工艺的缺点有以下几点：(1)镍副产品附加值较低，没有实现资源的循环利用，造成了镍及氟化氢铵资源的浪费，且会造成处理成本增加；(2)处理工艺较为复杂，且生成物一般仍为一般固废等物质，仍需交由专业公司处理。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三氟化氮制备过程中产生的含镍废渣废水的处理方法，实现了镍金属资源和氟化氢铵的回收和循环利用，降低了生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种三氟化氮制备过程中产生的含镍废渣废水的处理方法，包括：

步骤1、用氢氟酸溶液将含镍废渣废水中的固体充分溶解，控制反应温度在25℃～50℃，搅拌，得到含氟化镍、氟化氢铵和氢氟酸的混合溶液；

步骤2、将经步骤1得到的含氟化镍、氟化氢铵和氢氟酸的混合溶液加入到电解槽的阴极室，阳极室加入稀硫酸溶液，缓冲室加入水；缓冲室液位低于阴阳极室液位，形成100mm～200mm的液位差，电解槽通电后镍离子在阴极沉积；所述阴极室、阳极室和缓冲室是将阴离子交换膜和阳离子交换膜设置在同一槽体中而将槽体分为三个室，阴离子交换膜和阳离子交换膜之间为缓冲室；

步骤3、随电解进行，氟离子和氢离子通过阴、阳离子交换膜进入缓冲室，最终形成氢氟酸溶液母液；

步骤4、缓冲室中的氢氟酸溶液母液转入氢氟酸储罐内，利用氢氟酸溶液母液对步骤1和2的搅拌和电解过程中挥发进入尾气吸收系统内的氟化氢气体进一步吸收，得到符合步骤1使用浓度的氢氟酸溶液，用于溶解含镍废渣废水；

同时，阴极室中含镍离子溶液采用浓缩降温结晶方式回收氟化氢铵。

优选地，步骤1中氢氟酸溶液浓度为10％～20％。

优选地，步骤1中投加的氢氟酸溶液和含镍废渣废水混合后总的固液比为1∶1.5～1∶2。