一種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，包括以下步驟：1)將重金屬污泥與純水按一定比例混合，調(diào)節(jié)pH至弱堿性，經(jīng)板框壓濾脫水得濾液1，將濾渣用熱水洗滌過(guò)濾脫水得濾液2，濾液1與濾液2合并即為鎂液；2)取一定量的步驟1中所得鎂液，按過(guò)量系數(shù)3~8倍的用量加入AR級(jí)氨水沉鎂，充分反應(yīng)得到氫氧化鎂沉淀；3)向步驟2所得產(chǎn)物中加入表面改性劑十二烷基苯磺酸鈉改性氫氧化鎂；4)將步驟3中所得產(chǎn)物先升溫至85?90℃恒溫處理3?5h后，再在65?80℃下陳化2?6h，得到渣樣；5)將步驟4所得渣樣用真空泵抽濾脫水、使用熱水與酒精交替洗滌、在100?105℃下烘干后制得阻燃型氫氧化鎂粗產(chǎn)品。本發(fā)明過(guò)程中，在保證貴金屬鈷鎳回收率和產(chǎn)品純度的同時(shí)，提高了鎂的一次回收率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于資源循環(huán)利用和濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)涉及一種從萃取后的重金屬污泥中分離回收制備阻燃型氫氧化鎂的方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]工業(yè)上生產(chǎn)氫氧化鎂主要有以下五種方法:(I)用石灰石和鹵水反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鎂；(2)用氫氧化鈉和鹵水、塊反應(yīng)制氫氧化鎂；(3)利用煅燒過(guò)的菱鎂礦、白云石和鹵水、鹵塊反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鎂；(4)利用MgO水合生成氫氧化鎂，這里的MgO必須是輕燒產(chǎn)品以保證水合的活性；(5)用氨水和鹵水、鹵塊反應(yīng)制氫氧化鎂。后期采用表面改性劑對(duì)氫氧化鎂改性，使用晶種法，水熱法等傳統(tǒng)方法制得符合阻燃性能的氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品。工業(yè)上生產(chǎn)氫氧化鎂的原料來(lái)源廣泛，但鹵水容易腐蝕設(shè)備因而對(duì)設(shè)備要求較高，菱鎂礦及白云石的煅燒過(guò)程能耗高，因此常規(guī)方法制備氫氧化鎂工業(yè)上生產(chǎn)氫氧化鎂主要有以下五種方法:(I)用石灰石和鹵水反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鎂；(2)用氫氧化鈉和鹵水、鹵塊反應(yīng)制氫氧化鎂；(3)利用煅燒過(guò)的菱鎂礦、白云石和鹵水、鹵塊反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鎂；(4)利用MgO水合生成氫氧化鎂，這里的MgO必須是輕燒產(chǎn)品以保證水合的活性；(5)用氨水和鹵水、鹵塊反應(yīng)制氫氧化鎂。后期采用表面改性劑對(duì)氫氧化鎂改性，使用晶種法，水熱法等傳統(tǒng)方法制得符合阻燃性能的氫氧化鎂阻燃劑產(chǎn)品。工業(yè)上生產(chǎn)氫氧化鎂的原料來(lái)源廣泛，但鹵水容易腐蝕設(shè)備因而對(duì)設(shè)備要求較高，菱鎂礦及白云石的煅燒過(guò)程能耗高，因此常規(guī)方法制備氫氧化鎂阻燃劑存在設(shè)備要求高，能耗高的缺點(diǎn)。
[0005]萃取鈷鎳工業(yè)中使用的紅土鎳礦含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%左右的鎂，生產(chǎn)It金屬鈷鎳，伴生約55t的污泥，鎂富集在污泥中沒(méi)有得到合理利用。污泥中富含鈷鎳錳鎂等有價(jià)金屬，現(xiàn)階段用以酸浸，回收利用鈷鎳錳等貴金屬(作為三元電池材料制備的原料液)，酸浸過(guò)程中產(chǎn)生的大量鎂資源富集在體系中循環(huán)，鎂沒(méi)有合適的開(kāi)路(制成產(chǎn)品或者外排)因此處理困難。由于缺乏合適的對(duì)鎂資源的處理方法，造成了嚴(yán)重的環(huán)境負(fù)擔(dān)跟資源浪費(fèi)。
[0006]綜上，目前對(duì)萃取后的重金屬污泥在處理過(guò)程中，存在浸出液中大量的鎂難以分離，作為三元電池原料鈷鎳錳等純度低，浸出液中大量鎂資源無(wú)法合理利用導(dǎo)致鎂資源浪費(fèi)的問(wèn)題。阻燃劑存在設(shè)備要求高，能耗高的缺點(diǎn)。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，通過(guò)這種方法對(duì)萃取鈷鎳工業(yè)中萃取后的重金屬污泥(下面簡(jiǎn)稱(chēng)重金屬污泥)進(jìn)行處理，不僅能夠縮短從重金屬污泥中回收鎂、提高鎂的利用率、同時(shí)保證重金屬污泥中鈷鎳等有價(jià)貴金屬后續(xù)處理的回收率和較高的純度提高產(chǎn)業(yè)附加值，而且工藝簡(jiǎn)單易行、能夠大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。
[0009]—種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，包括以下步驟:
步驟I，預(yù)處理水洗:將重金屬污泥按照純水與污泥干物質(zhì)質(zhì)量比8:1?15:1加入純水，邊加熱邊攪拌，加熱至80?85°C并保溫，在加熱攪拌過(guò)程中加入0.4g/L?0.6g/L的稀硫酸直至在80?85 °C測(cè)得pH為7.0-8.0,繼續(xù)攪拌10?15min，得水渣混合物經(jīng)板框壓濾脫水，得濾液I和濾渣I;將濾渣I用熱水洗滌過(guò)濾脫水I?3次，得濾液2;濾液I與濾液2合并所得濾液即為鎂液；
步驟2，加堿液沉鎂:取一定體積的步驟I中所得鎂液，測(cè)量鎂液中鎂離子濃度，按過(guò)量系數(shù)3?8倍(沉鎂需要氨水理論值用量的倍數(shù))的用量加入AR級(jí)氨水在30-40°C下反應(yīng)30-40min沉鎂，即鎂離子與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化鎂沉淀；
步驟3，表面改性:向步驟2所得產(chǎn)物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10-15%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液5-15mL作為表面改性劑，在30-40°C下反應(yīng)30-40min改性氫氧化鎂；
步驟4，陳化:將步驟3中所得產(chǎn)物先升溫至85-90°C恒溫處理3-5h后，再在65-80°C下陳化2-6h，得到渣樣；
步驟5，將步驟4所得渣樣用真空栗抽濾脫水、使用熱水與酒精交替洗滌、在100-105Γ下烘干后制得阻燃型氫氧化鎂粗產(chǎn)品。
[0010]作為優(yōu)選，步驟I中，將重金屬污泥按照純水與污泥干物質(zhì)質(zhì)量比15:1加入純水，邊加熱邊攪拌，加熱至85 °C并保溫，在加熱攪拌過(guò)程中加入0.6g/L的稀硫酸直至在85°C測(cè)得pH為8.0，繼續(xù)攪拌15min，得水渣混合物經(jīng)板框壓濾脫水，得濾液I和濾渣I;將濾渣I用熱水洗滌過(guò)濾脫水3次，得濾液2;濾液I與濾液2合并所得濾液即為鎂液。
[0011]作為優(yōu)選，步驟2中，按照過(guò)量系數(shù)5倍的用量向鎂液中加入AR級(jí)氨水。
[0012]作為優(yōu)選，步驟2中，所述鎂液中鎂離子濃度由日本島津原子吸收分光光度計(jì)AA-7000測(cè)得。
[0013]本發(fā)明的有益效果:
I)重金屬污泥通過(guò)預(yù)處理水洗過(guò)程，其中絕大多數(shù)鎂洗出后進(jìn)入鎂液，鎂液中鎂占重金屬污泥中鎂的比例達(dá)到99%以上；同時(shí)，濾液中Ni的含量低于0.6mg/L，Co、Mn、Zn未檢出，Cu的含量低于0.2mg/L，從而保證了回收的濾渣中貴金屬鈷鎳的高回收率。2)制備得到的氫氧化鎂阻燃劑粗產(chǎn)品:產(chǎn)品中鎂的一次回收率(產(chǎn)物鎂占重金屬污泥中鎂的比例)達(dá)到86.9%以上，最高可達(dá)90.2%;產(chǎn)品純度彡96.7%，比表面積(BET )彡17.6m Vg，1I面微觀內(nèi)應(yīng)變r(jià)i<2.9x10—3;SEM結(jié)果表明氫氧化鎂顆粒為六方片狀，具有規(guī)則的形貌，便于作為阻燃劑添加時(shí)容易分散。
[0014]3)有效實(shí)現(xiàn)了重金屬污泥中有價(jià)金屬鎂的綜合回收，避免了現(xiàn)有回收工藝存在的鎂在體系中循環(huán)、沒(méi)有合適開(kāi)路的不足(鎂在酸浸后的浸出液中隨浸出的鈷鎳錳一同作為原料液，對(duì)鈷鎳錳的回收利用造成干擾)；
4)整體回收工藝合理易行、效率高，具有可觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0015]
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的工藝路程圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1
一種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，包括以下步驟:
1.預(yù)處理水洗:將重金屬污泥按照純水與污泥干物質(zhì)質(zhì)量比8:1加入純水，開(kāi)電爐升溫，邊攪拌邊用0.4g/L的稀硫酸水溶液調(diào)節(jié)pH至7.0(溫度最后穩(wěn)定在80°C，pH=7.0是在此溫度下測(cè)得)，繼續(xù)攪拌lOmin，得水渣混合物經(jīng)板框壓濾脫水，得濾液I和濾渣I;將濾渣I用80-90 0C熱水洗滌過(guò)濾脫水I次，得濾液2 ο濾液I與濾液2合并所得濾液即為鎂液。鎂液中鎂占重金屬污泥中鎂的比例達(dá)到99%以上，祖的含量為0.511^/1，(:0、111、211未檢出，(:11的含量為0.1mg/L，Na、Ca，Cr雖然含量較高但是對(duì)制備氫氧化鎂無(wú)害。
[0020]2.加堿液沉鎂:取步驟I中所得鎂液2000ml，采用日本島津原子吸收分光光度計(jì)AA-7000測(cè)量鎂液中鎂離子濃度，按照過(guò)量系數(shù)3倍(沉鎂需要氨水理論值用量的倍數(shù))的用量向2000mL鎂液中加入AR級(jí)氨水調(diào)節(jié)pH值，在30-40°C下反應(yīng)30_40min沉鎂，即鎂離子與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化鎂沉淀。
[0021]3.表面改性:向步驟2所得產(chǎn)物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液5mL作為表面改性劑，在30°C下反應(yīng)30min改性氫氧化鎂；
4.陳化:將步驟3中所得產(chǎn)物先升溫至90°C恒溫處理3h，再在65°C下陳化2h，使生成的氫氧化鎂顆粒進(jìn)一步生長(zhǎng)，以達(dá)到符合制備阻燃型氫氧化鎂的標(biāo)準(zhǔn)，得到渣樣。
[0022]5.將步驟4所得渣樣用真空栗抽濾脫水，使用熱水與酒精交替洗滌，在100-105Γ(只需要烘干水分至恒重即可，故溫度無(wú)需太高)下烘干后制得阻燃型氫氧化鎂粗產(chǎn)品。
[0023]阻燃型氫氧化鎂需要滿足三點(diǎn)(參考標(biāo)準(zhǔn)HGT4531-2013阻燃劑用氫氧化鎂):產(chǎn)品純度彡93.0%，比表面積(BET)彡20.0m2/g，101面微觀內(nèi)應(yīng)變n<3.0x10—3;此外還需要產(chǎn)品氫氧化鎂顆粒具有規(guī)則的形貌，便于作為阻燃劑添加時(shí)容易分散。
[0024]本實(shí)施例中鎂的回收率(產(chǎn)物鎂占重金屬污泥中鎂的比例)可以達(dá)到86.9%，產(chǎn)品純度可以達(dá)到96.9%(由美國(guó)利曼ICP-OES電感耦合等離子發(fā)射光譜儀測(cè)得)，粒徑分布在0.8-9.2μπι之間，平均粒徑6.32μπι(由馬爾文2000激光粒度儀測(cè)得)，ΒΕΤ結(jié)果為17.6m Vg(美國(guó)NOVA全自動(dòng)氮吸附比表面測(cè)試儀測(cè)得)，SEM結(jié)果表明顆粒為六方片狀(由美國(guó)FEI電鏡測(cè)得)，1I面微觀內(nèi)應(yīng)變?chǔ)? 2.9χ I O—3 (全自動(dòng)X射線衍射儀D/max-1 IIA測(cè)得)，以下對(duì)測(cè)量設(shè)備不做贅述。
[0025]
實(shí)施例2
一種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，包括以下步驟:
1.預(yù)處理水洗:將重金屬污泥按照純水與污泥干物質(zhì)質(zhì)量比15:1加入純水，開(kāi)電爐升溫，邊攪拌邊用0.6g/L的稀硫酸水溶液調(diào)節(jié)pH至8.0(溫度最后穩(wěn)定在85°C，pH=8.0是在此溫度下測(cè)得)，繼續(xù)攪拌15min，得水渣混合物經(jīng)板框壓濾脫水，得濾液I和濾渣I;將濾渣I用80-90 0C熱水洗滌過(guò)濾脫水3次，得濾液2 ο濾液I與濾液2合并所得濾液即為鎂液。鎂液中鎂占重金屬污泥中鎂的比例達(dá)到99%以上，Ni的含量為0.6mg/L，Co、Mn、Zn未檢出，Cu的含量0.2mg/L，Na、Ca，Cr雖然含量較高但是對(duì)制備氫氧化鎂無(wú)害。
[0026]2.加堿液沉鎂:取步驟I中所得鎂液2000ml，采用日本島津原子吸收分光光度計(jì)AA-7000測(cè)量鎂液中鎂離子濃度，按照過(guò)量系數(shù)5倍(沉鎂需要氨水理論值用量的倍數(shù))的用量向2000mL鎂液中加入AR級(jí)氨水調(diào)節(jié)pH值，在30-40°C下反應(yīng)30_40min沉鎂，即鎂離子與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化鎂沉淀。
[0027]3.表面改性:向步驟2所得產(chǎn)物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液I OmL作為表面改性劑，在40 °C下反應(yīng)40min改性氫氧化鎂。
[0028]4.陳化:將步驟3中所得產(chǎn)物先升溫至85°C恒溫處理4h，再在70°C下陳化4h，使生成的氫氧化鎂顆粒進(jìn)一步生長(zhǎng)，以達(dá)到符合制備阻燃型氫氧化鎂的標(biāo)準(zhǔn)，得到渣樣。
[0029]5.將步驟4所得渣樣用真空栗抽濾脫水，使用熱水與酒精交替洗滌，在100-105Γ(只需要烘干水分至恒重即可，故溫度無(wú)需太高)下烘干后制得阻燃型氫氧化鎂粗產(chǎn)品。
[0030]本實(shí)施例中鎂的回收率(產(chǎn)物鎂占重金屬污泥中鎂的比例)可以達(dá)到90.2%，產(chǎn)品純度可以達(dá)到97.3%，粒徑分布在1.0-9.5μπι之間，平均粒徑6.57μπι，ΒΕΤ結(jié)果為16.9m Vg，SEM結(jié)果表明顆粒為六方片狀，101面微觀內(nèi)應(yīng)變n:2.8x10—3。
[0031]
實(shí)施例3
一種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，包括以下步驟:
1.預(yù)處理水洗:將重金屬污泥按照純水與污泥干物質(zhì)質(zhì)量比10:1加入純水，開(kāi)電爐升溫，邊攪拌邊用0.5g/L的稀硫酸水溶液調(diào)節(jié)pH至7.5(溫度最后穩(wěn)定在82°C，pH=7.5是在此溫度下測(cè)得)，繼續(xù)攪拌12min，得水渣混合物經(jīng)板框壓濾脫水，得濾液I和濾渣I;將濾渣I用80-90 0C熱水洗滌過(guò)濾脫水2次，得濾液2 ο濾液I與濾液2合并所得濾液即為鎂液。鎂液中鎂占重金屬污泥中鎂的比例達(dá)到99%以上，Ni的含量為0.3mg/L，Co、Mn、Zn未檢出，Cu的含量
0.1mg/L，Na、Ca，Cr雖然含量較高但是對(duì)制備氫氧化鎂無(wú)害。
[0032]2.加堿液沉鎂:取步驟I中所得鎂液2000ml，采用日本島津原子吸收分光光度計(jì)AA-7000測(cè)量鎂液中鎂離子濃度，按照過(guò)量系數(shù)8倍(沉鎂需要氨水理論值用量的倍數(shù))的用量向2000mL鎂液中加入AR級(jí)氨水調(diào)節(jié)pH值，在30-40°C下反應(yīng)30_40min沉鎂，即鎂離子與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化鎂沉淀。
[0033]3.表面改性:向步驟2所得產(chǎn)物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液15mL作為表面改性劑，在35°C下反應(yīng)35min改性氫氧化鎂；
4.陳化:將步驟3中所得產(chǎn)物先升溫至87°C恒溫處理5h，再在85°C下陳化6h，使生成的氫氧化鎂顆粒進(jìn)一步生長(zhǎng)，以達(dá)到符合制備阻燃型氫氧化鎂的標(biāo)準(zhǔn)，得到渣樣。
[0034]5.將步驟4所得渣樣用真空栗抽濾脫水，使用熱水與酒精交替洗滌，在100-105Γ(只需要烘干水分至恒重即可，故溫度無(wú)需太高)下烘干后制得阻燃型氫氧化鎂粗產(chǎn)品。
[0035]本實(shí)施例中鎂的回收率(產(chǎn)物鎂占重金屬污泥中鎂的比例)可以達(dá)到87.7%，產(chǎn)品純度可以達(dá)到96.7%，粒徑分布在1.1-9.5μπι之間，平均粒徑6.62μπι，ΒΕΤ結(jié)果為16.6m Vg，SEM結(jié)果表明顆粒為六方片狀，101面微觀內(nèi)應(yīng)變n:2.7x10—3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟I，預(yù)處理水洗:將重金屬污泥按照純水與污泥干物質(zhì)質(zhì)量比8:1?15:1加入純水，邊加熱邊攪拌，加熱至80?85°C并保溫，在加熱攪拌過(guò)程中加入0.4g/L?0.6g/L的稀硫酸直至在80?85 °C測(cè)得pH為7.0-8.0,繼續(xù)攪拌10?15min，得水渣混合物經(jīng)板框壓濾脫水，得濾液I和濾渣I;將濾渣I用熱水洗滌過(guò)濾脫水I?3次，得濾液2;濾液I與濾液2合并所得濾液即為鎂液； 步驟2，加堿液沉鎂:取一定體積的步驟I中所得鎂液，測(cè)量鎂液中鎂離子濃度，按過(guò)量系數(shù)3?8倍的用量加入AR級(jí)氨水在30-40°C下反應(yīng)30-40min沉鎂，S卩鎂離子與氫氧根離子結(jié)合形成氫氧化鎂沉淀； 步驟3，表面改性:向步驟2所得產(chǎn)物中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10-15%的十二烷基苯磺酸鈉水溶液5-15mL作為表面改性劑，在30-40°C下反應(yīng)30-40min改性氫氧化鎂； 步驟4，陳化:將步驟3中所得產(chǎn)物先升溫至85-90°C恒溫處理3-5h后，再在65-80°C下陳化2-6h，得到渣樣； 步驟5，將步驟4所得渣樣用真空栗抽濾脫水、使用熱水與酒精交替洗滌、在100-105Γ下烘干后制得阻燃型氫氧化鎂粗產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求所述的從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，其特征在于: 步驟I中，將重金屬污泥按照純水與污泥干物質(zhì)質(zhì)量比15:1加入純水，邊加熱邊攪拌，加熱至85 °C并保溫，在加熱攪拌過(guò)程中加入0.6g/L的稀硫酸直至在85°C測(cè)得pH為8.0，繼續(xù)攪拌15min，得水渣混合物經(jīng)板框壓濾脫水，得濾液I和濾渣I;將濾渣I用熱水洗滌過(guò)濾脫水3次，得濾液2;濾液I與濾液2合并所得濾液即為鎂液。3.根據(jù)權(quán)利要求所述的從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，其特征在于: 步驟2中，按照過(guò)量系數(shù)5倍的用量向鎂液中加入AR級(jí)氨水。4.根據(jù)權(quán)利要求所述的從重金屬污泥中回收利用鎂的方法，其特征在于: 步驟2中，所述鎂液中鎂離子濃度由日本島津原子吸收分光光度計(jì)AA-7000測(cè)得。
【文檔編號(hào)】C22B7/00GK106086474SQ201610757415
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月30日
【發(fā)明人】許開(kāi)華, 張?jiān)坪? 盛廣宏
【申請(qǐng)人】荊門(mén)市格林美新材料有限公司