一種不銹鋼酸洗廢液的處理及鐵、鉻、鎳的回收方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工業廢水回收再利用的環保技術領域，具體涉及一種不銹鋼酸洗廢液的處理及鐵、鉻、鎳的回收方法。
【背景技術】
[0002]我國目前是不銹鋼型材的生產、消費大國，工業不銹鋼的生產與需求也持續增加。在不銹鋼的生產過程中，材料表面在退火后會產生金屬氧化層，為了去除金屬氧化層和對不銹鋼表面進行強化整理、提高不銹鋼的抗腐蝕能力，通常要使用硝酸、氫氟酸或混合酸對制品表面進行清洗和氧化。清理后的酸洗液廢水中溶解了大量鐵離子、鉻離子、鎳離子、錳離子以及氟離子等。其中包含毒性強的鎳、鉻等元素，特別是鉻元素能夠長期存在于環境當中，對人體的致癌效率高，而且鉻(VI)離子是鉻(III)離子的致癌率的1000倍。若不及時的處理不銹鋼酸洗廢液則會嚴重危害自然及人類的長期生存。
[0003]近年來有許多學者開展了對于工業生產后不銹鋼酸洗廢液處理方法的研宄，主要包括中和法、電解法、有機溶液萃取法、滲析法、離子交換等方法。有機溶劑萃取法通過萃取劑對金屬離子具有強的溶解能力，并利用其對金屬離子萃取能力微小的差別達到分離的目的。主要的分離方法是用兩個串級工藝對料液中的鉻、鎳進行分離。中和法沉淀法是傳統的廢液處理方法，通過加入石灰、氫氧化鈉或氫氧化鉀調節PH值進行中和分步沉淀。鐵、鉻、鎳的氫氧化物沉淀脫水后進行焙燒，回收的金屬氧化物返回做燒結原料或轉爐添加料，此方法簡單但是需要消耗大量化學原料，并且工藝控制的偏差會導致金屬回收率的大幅降低。離子交換法是利用離子交換樹脂或纖維活性基團附著交換離子，從廢酸溶液中交換酸根離子或者金屬離子來實現不同酸及金屬鹽之間的分離。陽離子交換樹脂法可供交換陽離子與酸洗液中的鐵、鉻、鎳進行交換，再用氫氧化鈉等堿性溶液對飽和樹脂進行解吸。陰離子交換樹脂中可供交換陰離子與氟離子、硝酸根離子進行交換，用漂洗水進行解吸。該方法處理穩定處理效果好，但是離子交換膜容易被污染，更換膜費用高，處理設備投資大。滲析法利用陰離子滲析膜的選擇透過性使陽離子被阻隔，游離酸透過滲析膜被回收，廢酸和水在膜的兩側逆向流動，廢酸中游離的酸如氫氟酸、硝酸等透過陰離子滲析膜到水側生成再生酸返回酸洗線再重復利用，而金屬離子則留在殘夜中被排至廢水處理站回收。滲析法依靠水和酸的不同滲透壓完成工作，酸的回收率較高。但其主要問題是回收速率較低，且處理成本尚。
【發明內容】
[0004]針對不銹鋼酸洗廢液處理方法中存在的以上問題，目前迫切需要開發出一種低成本、易控制、效果好且分離回收率高的不銹鋼酸洗廢液的鐵、鉻、鎳回收方法。使用氫氧化鈉、氨水、硫化鈉等常用化學試劑，通過控制PH值使廢水中的鐵、鉻、鎳元素分步沉淀出來達到回收再利用的目的，同時剩余的廢水通過沉淀與中和工藝便能夠達到國家鋼鐵工業水污染物的排放標準(GB13458-2001)。這種方法不僅能夠有效處理不銹鋼酸洗廢液，回收后的金屬元素還能為企業提供可觀的經濟效益，具有重要的應用價值和技術創新意義。
[0005]針對目前不銹鋼酸洗廢液處理方法存在的不足，為此，本發明的目的是提供一種不銹鋼酸洗廢液的處理及鐵、鉻、鎳的回收方法，使用常用化學原料通過分步沉淀分離鐵、鉻、鎳元素，該方法工藝簡單、處理成本低、工藝過程易控制、重金屬元素回收率高。
[0006]本發明是通過以下技術方案來實現的:
一種不銹鋼酸洗廢液的處理及鐵、鉻、鎳的回收方法，其特征主要包括以下步驟:
1)初步分離鐵:
酸洗廢液經氧化鐵浸泡過濾后的濾液使用氫氧化鈉溶液調節pH值到2.0-4.5，再經靜置后沉淀Fe (OH) 3、過濾分離出酸洗廢液中的部分鐵元素；
2)鎳、鉻相互分離:
在步驟I)中最后所得的濾液中加入氨水和還原劑，并調節PH值到6.5-8.5后過濾，其中濾渣中成分主要為鉻和少量的鐵，濾液中主要為鎳離子和鎳氨絡合物。
[0007]3)沉鎳:
在步驟2)中得到的濾液中加入硫化物，經過沉淀和過濾得到濾渣NiS和濾液A，實現了鎳元素的分離回收；此步驟中的濾液A待進一步處理；
4)二次分離鐵:
在步驟2)中得到的濾渣經氫氧化鈉溶液浸泡并調節pH值大于12，再進行過濾，其中濾渣即為酸洗廢液中剩余的鐵元素；
5)沉鉻:
在步驟4)中得到的濾液中加入低濃度酸和還原劑，調節pH值到10，靜置后過濾沉淀便得到Cr (OH) 3分離回收物和濾液B ;過濾后濾液B待進一步處理；
6)最終污水排放處理:
將濾液A與B混合后加入適量的氫氧化鈣，過濾后除去廢水中氟離子等雜質，并且調節PH值至中性經檢驗達到排放標準后直接排放。
[0008]以上步驟中所述的氫氧化鈉溶液的濃度為0.5-2 mol/L，還原劑可選擇亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉等，步驟5中所用的酸為0.5-3 mol/L的硝酸或鹽酸溶液。廢液的過濾、攪拌都是在敞開的攪拌槽中進行的。步驟2所需加入氨水的用量是與鎳離子摩爾比成4:1-8:1的氨水溶液。
[0009]本發明中所采用的方法可以達到高效率的鐵、鉻、鎳元素的分離回收和廢水的排放處理，采用一些低成本的原料如鋼鐵企業中來源豐富的氧化鐵皮，處理工藝簡單易操作，運行的設備成本低，可以有效解決目前不銹鋼酸洗廢液難處理與鐵、鉻、鎳元素分離回收利用率低的問題。本發明不僅可以實現環境保護、可持續發展的目標，同時回收后的較高純度的鐵、鉻、鎳元素還能為企業生產提供原材料，具有客觀的經濟效益。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0011]實施例1 取不銹鋼酸洗廢液10mL倒入500mL燒杯中，經測定鐵離子的濃度約為75mg/L，鉻(III)離子濃度為20mg/L，鎳離子濃度為18mg/L。
[0012]先用氧化鐵皮中和廢液中部分的酸，經過濾后使用I mol/L的氫氧化鈉溶液調節pH值至2.8，再次過濾后得到初步分離的Fe (OH)3沉淀。濾液中再加入與鎳離子摩爾比成6: I的氨水溶液和Ig亞硫酸鈉，調節pH值到7.8，過濾后得到含有Cr (OH) 3和少量Fe (OH) 3濾渣I以及鎳元素的濾液I。濾渣I經過I mol/L的氫氧化鈉溶液調節pH值到12.2，沉淀過濾后得到二次分離的Fe (OH)3沉淀以及鉻(III)離子濾液，使用I mol/L的鹽酸調節濾液pH值至10.3靜置兩