一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鎳電解技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可對(duì)上述廢水中的硫酸鈉及鎳等重金屬與氯化鈉進(jìn)行分離，并實(shí)現(xiàn)綜合回收利用。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化可溶陽極鎳電解工藝是我國乃至世界鎳電解精煉的主流工藝，但是為了平衡電解系統(tǒng)的液體體積和鈉離子，需要從電解閉路循環(huán)系統(tǒng)中抽出一部分電解液，加入純堿沉淀生產(chǎn)碳酸鎳，沉淀后溶液的上清液中含有大量的氯化鈉，少量硫酸鈉及鎳等重金屬離子。目前這種廢水采用與其他含重金屬廢水混合合并采用石灰中和法等工藝處理，但是因?yàn)樘幚砉に嚥痪邆涑}能力，導(dǎo)致處理后廢水中鈉鹽的含量過高而使回收利用受到限制，外排則對(duì)環(huán)境，尤其是地下水帶來污染，這點(diǎn)在西北干旱地區(qū)尤為明顯。地下水鹽類超標(biāo)限制了地下水的利用，增加了其使用成本，灌溉也會(huì)導(dǎo)致土壤鹽漬化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，按照廢水分類、分級(jí)處理原則，提供一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，從源頭對(duì)該高濃度含鹽廢水進(jìn)行凈化處理，并實(shí)現(xiàn)綜合回收利用，提高水資源及副產(chǎn)品利用率。
[0004]為此，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，包括依次連接的除氯反應(yīng)槽、冷卻器、pH調(diào)節(jié)槽、輸送泵、保安過濾器、高壓泵、循環(huán)泵及納濾單元，所述納濾單元的鹽水出口連接鹽水儲(chǔ)槽、濃相水出口連接納濾濃相水儲(chǔ)槽。
[0006]進(jìn)一步地，所述回收凈化系統(tǒng)還包括蒸發(fā)器和三通閥，所述鹽水儲(chǔ)槽連接蒸發(fā)器的料液入口，所述蒸發(fā)器的料液出口連接離心分離機(jī)，蒸發(fā)器的冷凝水出口連接冷凝水儲(chǔ)槽，蒸發(fā)器的蒸汽出口經(jīng)冷凝器連接冷凝水儲(chǔ)槽，所述離心分離機(jī)的液體出口連接三通閥的進(jìn)口，三通閥的兩個(gè)出口分別連接蒸發(fā)器的料液入口和保安過濾器的進(jìn)液口。
[0007]進(jìn)一步地，所述蒸發(fā)器為三效蒸發(fā)器，包括依次連接的一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器及三效蒸發(fā)器。
[0008]本實(shí)用新型中，除氯反應(yīng)槽、冷卻器、pH調(diào)節(jié)槽、輸送泵、保安過濾器、高壓泵、循環(huán)泵及納濾單元構(gòu)成預(yù)處理單元，預(yù)處理單元的主要目的是去除碳酸鎳沉淀后上清液中的懸浮物，進(jìn)而進(jìn)行二價(jià)及其以上離子與鈉離子的分離，為后續(xù)三效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶產(chǎn)出氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)品做準(zhǔn)備。由于鎳電解系統(tǒng)使用氯氣浸銅和氧化除鈷，廢液中含有一定量的游離氯，而納濾膜的配方主要是由高分子有機(jī)化合物組成，游離氯的化學(xué)能可以打斷這些高分子化合物中的碳碳、碳?xì)涞然湘I，造成納濾膜配方的破壞，使納濾膜失去原有二價(jià)鹽與一價(jià)鹽分離的特性，因此必需將游離氯脫除干凈。本實(shí)用新型在除氯反應(yīng)槽中加入亞硫酸鈉溶液和碳酸鎳沉淀后上清液廢液，調(diào)節(jié)氧化還原電位至45mV左右，以除去廢液中的游離氯，反應(yīng)方程如下:
[0009]Na2SO3 + Cl2 + 2Na0H = Na2SO4 + NaCl + H2O
[0010]為避免對(duì)納濾膜造成破壞，還需要將除氯后的廢水進(jìn)行冷卻并調(diào)節(jié)pH值至6.0-7.00保安過濾器則將可能對(duì)納濾膜有損害的固體顆粒懸浮物進(jìn)行截留。
[0011]納濾單元由納濾膜和膜管構(gòu)成，由于納濾膜對(duì)硫酸鈉、氯化鈉的選擇透過性不同，提供適宜的壓力，則氯化鈉可以滲透通過納濾膜進(jìn)入貧硫酸鈉鹽水，而硫酸鈉被截留進(jìn)入硫酸鈉溶液，從而實(shí)現(xiàn)氯化鈉與硫酸鈉的分離。
[0012]離子的滲透壓與其濃度及共存體系中其他物質(zhì)的濃度成正比，濃度越高，需要克服的滲透壓就越高，外界所提供的壓力也就越高。同時(shí)，滲透壓還和溫度、酸堿度等有密切關(guān)系。通過調(diào)節(jié)納濾膜兩邊的壓差以及膜表面鹽水的流動(dòng)速度，可將濃縮液中的硫酸鈉濃度控制在40?100g/L的寬廣的范圍內(nèi)。至于最終的控制濃度完全由多方面因素決定，如投資、綜合能耗、膜的壽命等。濃相水即硫酸鈉溶液返回系統(tǒng)通過配加鹽酸進(jìn)入酸溶工序，最終以鐵礬渣形式出去，既可回收硫酸根，更重要的是回收了廢水中的鎳離子。
[0013]回收鹽水(硫酸根質(zhì)量濃度< 0.5g/L)進(jìn)入回收鹽水槽，循環(huán)泵穩(wěn)壓補(bǔ)充循環(huán)量。每組膜出口和回收鹽水總管都設(shè)有取樣口，可以監(jiān)控分析分離后的氯化鈉溶液中硫酸根的含量，并據(jù)此判斷膜組件的運(yùn)行狀況。納濾單元還可以設(shè)置清洗裝置，用于無機(jī)膠體或有機(jī)物污染后納濾膜的再生。
[0014]脫除硫酸鈉的鹽水在鹽水儲(chǔ)槽貯存，對(duì)于大型冶煉化工企業(yè)，可通過輸送泵或槽車送氯堿廠使用。當(dāng)無配套氯堿廠時(shí)，可采用三效蒸發(fā)器蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生的氯化鈉外銷氯堿企業(yè)綜合利用。離心分離機(jī)分離后的濃鹽水視硫酸鈉和重金屬鎳含量返回一效蒸發(fā)器或預(yù)處理單元再次進(jìn)行濃縮結(jié)晶或分離處理。
[0015]綜上，本實(shí)用新型的有益效果在于:實(shí)現(xiàn)了鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水中氯化鈉與硫酸鈉及重金屬離子的有效分離，并對(duì)分離后的氯化鈉溶液及含硫酸鈉和重金屬離子的濃相水進(jìn)行了綜合回收利用，解決了廢液外排污染環(huán)境的問題；本實(shí)用新型蒸發(fā)器組則具有熱利用率高，節(jié)能效果明顯的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖中，1-除氯反應(yīng)槽，2-冷卻器，3- pH調(diào)節(jié)槽，4-輸送泵，5_保安過濾器，6_高壓泵，7-循環(huán)泵，8-納濾單元，9-納濾濃相水儲(chǔ)槽，10-鹽水儲(chǔ)槽，11-蒸發(fā)器，1101- 一效蒸發(fā)器，1102- 二效蒸發(fā)器，1103-三效蒸發(fā)器，12-冷凝器，13-冷凝水儲(chǔ)槽，14-離心分離機(jī)，15-三通閥。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，包括依次連接的除氯反應(yīng)槽1、冷卻器2、pH調(diào)節(jié)槽3、輸送泵4、保安過濾器5、高壓泵6、循環(huán)泵7及納濾單元8，納濾單元8由納濾膜及膜管構(gòu)成，納濾單元8的鹽水出口連接鹽水儲(chǔ)槽10、濃相水出口連接納濾濃相水儲(chǔ)槽9 ;所述回收凈化系統(tǒng)還包括蒸發(fā)器11和三通閥15，鹽水儲(chǔ)槽10連接蒸發(fā)器11的料液入口，蒸發(fā)器11的料液出口連接離心分離機(jī)14，蒸發(fā)器11的冷凝水出口連接冷凝水儲(chǔ)槽13，蒸發(fā)器11的蒸汽出口經(jīng)冷凝器12連接冷凝水儲(chǔ)槽13，離心分離機(jī)14的液體出口連接三通閥15的進(jìn)口，三通閥15的兩個(gè)出口分別連接蒸發(fā)器11的料液入口和保安過濾器5的進(jìn)液口 ；進(jìn)一步地，蒸發(fā)器11為三效蒸發(fā)器，包括依次連接的一效蒸發(fā)器1101、二效蒸發(fā)器1102及三效蒸發(fā)器1103。
[0019]一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化工藝，采用上述鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，包括如下工藝步驟:
[0020](I)將鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后的上清液廢水和亞硫酸鈉溶液加入除氯反應(yīng)槽I中進(jìn)行反應(yīng)以除去游離氯，控制亞硫酸鈉溶液的加入量使反應(yīng)溶液的氧化還原電位在40-50mV ；
[0021](2)反應(yīng)后溶液進(jìn)入冷卻器2內(nèi)用循環(huán)水冷卻至25-35°C，將冷卻后的溶液加入pH調(diào)節(jié)槽3內(nèi)，通過加入高純鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值至6.0-7.0 ；
[0022](3)將步驟(2)所得溶液由輸送泵4計(jì)量后送入保安過濾器5，對(duì)溶液中的固體顆粒懸浮物進(jìn)行過濾；然后將過濾后溶液經(jīng)高壓泵6加壓至1.5-1.8Mpa，經(jīng)循環(huán)泵7穩(wěn)壓至2.2-2.6Mpa后送入納濾單元8內(nèi)；
[0023](4)利用納濾單元8內(nèi)的納濾膜能夠截留二價(jià)及其以上離子并透過一價(jià)離子和水分子的特點(diǎn)進(jìn)行硫酸鈉及重金屬離子與氯化鈉的滲透分離，氯化鈉溶液透過納濾膜進(jìn)入鹽水儲(chǔ)槽10內(nèi)，硫酸鈉及重金屬離子被截留后進(jìn)入納濾濃相水儲(chǔ)槽9 ;通過調(diào)節(jié)納濾膜兩邊的壓差以及膜表面氯化鈉溶液的流動(dòng)速度，控制納濾濃相水儲(chǔ)槽9內(nèi)溶液的硫酸鈉濃度在40?100g/L，鹽水儲(chǔ)槽10內(nèi)氯化鈉溶液中硫酸根的質(zhì)量濃度< 0.5g/L ;將納濾濃相水儲(chǔ)槽9中溶液通過配加鹽酸進(jìn)入酸溶工序，最終以鐵礬渣形式排出，鹽酸儲(chǔ)槽10內(nèi)的氯化鈉溶液送氯堿廠綜合利用或進(jìn)入步驟(5)進(jìn)行進(jìn)一步處理；
[0024](5)鹽水儲(chǔ)槽10內(nèi)的氯化鈉溶液經(jīng)蒸發(fā)器11蒸發(fā)濃縮和結(jié)晶后進(jìn)入離心分離機(jī)14進(jìn)行固液分離，固體即為氯化鈉結(jié)晶產(chǎn)品并送氯堿廠綜合利用，飽和液經(jīng)三通閥15返回蒸發(fā)器11料液入口或保安過濾器5進(jìn)液口再次進(jìn)行蒸發(fā)濃縮或滲透分離，如氯化鈉飽和液中硫酸鈉和鎳含量較高，則返回保安過濾器5進(jìn)液口再次進(jìn)行滲透分離，如硫酸鈉和鎳含量較低，則返回蒸發(fā)器11料液入口再次進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；
[0025]蒸發(fā)濃縮的具體過程為:氯化鈉溶液由一效蒸發(fā)器1101泵入，并依次進(jìn)入二效蒸發(fā)器1102和三效蒸發(fā)器1103進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，其中，一效蒸發(fā)器1101的熱源為鍋爐蒸汽，其產(chǎn)生的冷凝水返回鍋爐使用，二效蒸發(fā)器1102的熱源為一效蒸發(fā)器1101產(chǎn)生的蒸汽，三效蒸發(fā)器1103的熱源為二效蒸發(fā)器1102產(chǎn)生的蒸汽，二效蒸發(fā)器1102和三效蒸發(fā)器1103產(chǎn)生的冷凝水及三效蒸發(fā)器1103產(chǎn)出蒸汽經(jīng)冷凝器12冷凝后產(chǎn)生的冷凝水合并進(jìn)入冷凝水儲(chǔ)槽13進(jìn)行儲(chǔ)存，并返回鍋爐或鎳電解系統(tǒng)使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的除氯反應(yīng)槽、冷卻器、PH調(diào)節(jié)槽、輸送泵、保安過濾器、高壓泵、循環(huán)泵及納濾單元，所述納濾單元的鹽水出口連接鹽水儲(chǔ)槽、濃相水出口連接納濾濃相水儲(chǔ)槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，其特征在于，還包括蒸發(fā)器和三通閥，所述鹽水儲(chǔ)槽連接蒸發(fā)器的料液入口，所述蒸發(fā)器的料液出口連接離心分離機(jī)，蒸發(fā)器的冷凝水出口連接冷凝水儲(chǔ)槽，蒸發(fā)器的蒸汽出口經(jīng)冷凝器連接冷凝水儲(chǔ)槽，所述離心分離機(jī)的液體出口連接三通閥的進(jìn)口，三通閥的兩個(gè)出口分別連接蒸發(fā)器的料液入口和保安過濾器的進(jìn)液口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器為三效蒸發(fā)器，包括依次連接的一效蒸發(fā)器、二效蒸發(fā)器及三效蒸發(fā)器。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水綜合回收凈化系統(tǒng)，包括依次連接的除氯反應(yīng)槽、冷卻器、pH調(diào)節(jié)槽、輸送泵、保安過濾器、高壓泵、循環(huán)泵及納濾單元，所述納濾單元的鹽水出口連接鹽水儲(chǔ)槽、濃相水出口連接納濾濃相水儲(chǔ)槽。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了鎳電解凈液系統(tǒng)制備碳酸鎳后上清液廢水中氯化鈉與硫酸鈉及重金屬離子的有效分離，并對(duì)分離后的氯化鈉溶液及含硫酸鈉和重金屬離子的濃相水進(jìn)行了綜合回收利用，解決了廢液外排污染環(huán)境的問題。
【IPC分類】C02F9-10
【公開號(hào)】CN204356182
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420710289
【發(fā)明人】王長(zhǎng)征, 郭小芳, 王興峰, 于照陽, 金明虎, 杜蓉, 王鑫羽, 王麗苑
【申請(qǐng)人】西北礦冶研究院
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年11月24日