[发明专利]酸性含镍溶液中镍的提取净化控制工艺

摘要

本发明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。

主权项

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酸度下选择性吸附溶液中的Pb2+,Cu2+，Fe3+，Zn2+，Cd2+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，当第一交换柱和第二交换柱串联运行时，第三交换柱再生或等待；当第二交换柱和第三交换柱串联运行时，第一交换柱再生或等待；当第三交换柱和第一交换柱串联运行时，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，实现第一交换柱‑第二交换柱,第二交换柱‑第三交换柱,第三交换柱‑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，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，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，当转型液保持5‑30分钟内pH值≥10，则表明交换柱中的树脂已转型充分，转型过程结束；转型剂的用量按树脂的当量的1‑1.5倍计算；(9)转型后洗柱步骤：步骤(8)转型完成后，再生泵按4‑8BV/h的流速打入2‑8BV去离子水逆流洗柱，然后转为按2‑8BV/h的流速顺流洗柱直到清洗出水pH≤9，由于酰胺基羧酸型交换树脂还具有较强的吸附有机物的能力，因此在转型和清洗过程中吸附在树脂上的有机物同时被清洗出树脂，本步骤洗柱废水排入废水处理站处理；(10)待命准备步骤：步骤(6)‑(9)完成后，树脂待命准备进入下一次的吸附‑再生‑转型过程；(11)提浓步骤：如果要获得90g/L以上镍离子浓度的硫酸镍溶液，可将步骤(6)的Ni2+浓度为50‑90g/L再生液返回再生剂槽，再按步骤(8)的方法在对再生液加热并控制温度条件下进行第二次或第三次再生，可获得100g/L以上或更高浓度的硫酸镍。