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樹脂吸附處理冶煉含鈷廢水的實踐

文檔作者：劉航文檔來源：金川集團有限公司精煉廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月03日
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- 50· 有色冶金節(jié)能 口環(huán)保與綜合利用
爭 孛’÷ ‘÷ ‘奪‘孛‘奪‘奪‘奪’奪‘奪‘奪‘孛‘?！?
．
2環(huán)保與綜合利用； 。
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樹脂吸附處理冶煉含鈷廢水的實踐
劉 航
(金川集團有限公司精煉廠，甘肅金昌737100)
[摘要] 通過對金川公司氫氧化鈷、草酸鈷生產(chǎn)車間的含鈷、氨氮的廢水從小型試驗到處理工藝流程的確定，說
明含鈷金屬離子濃度在2．0～0．5 g／L時采用離子交換法處理該類型的廢水是可行的，且回收了有價金屬。工藝流
程采用一級固液分離，一級膜過濾，一級離子交換，一級氨氮吹脫，一級MAP沉淀法。處理后的廢水達到排放標
準。
[關(guān)鍵詞] 固液分離；離子交換；膜過濾；MPA沉淀
[中圖分類號]TQ085 [文獻標識碼]B [文章編號]1008—5122(2010)04—0050—04
Practice of Adsorption Treatment of Cobalt-Containing
W aste W ater by Resin
LIU Hang
Abstract：W hen concentration of cobalt—containing metal ion was 2．0—0．5 m／L，it is feasible to adopt
ion exchange to treat this type of waste water，and the valuable metal was recovered．It was demonstrates
by waste water containing cobalt and ammonia nitrogen from pilot test to determination of treat process in
workshop of cobalt hydroxide and cobalt oxalate in a plant"of Jinchuan company．Primary solid-liquid separation，
membrane filtration，ion exchange，ammonia nitrogen stripping and precipitation method were adopted
by the process．The waste water after treating meets the discharge standard．
Key words：solid—liquid separation；ion exchange；membrane filtration；MPA precipitation
金川公司中試廠四氯化三鈷生產(chǎn)系統(tǒng)投產(chǎn)至今
已7年，在進入二次沉淀之前通過抽濾工藝，截留固
體氫氧化鈷及草酸鈷產(chǎn)品。由于濾布常產(chǎn)生穿濾現(xiàn)
象，導(dǎo)致大量產(chǎn)品流失到廢水中。現(xiàn)有一工業(yè)廢水
處理站，采用傳統(tǒng)的物理化學(xué)法進行廢水的處理，處
理能力不足500 m ／d。隨著產(chǎn)能的提高，廢水量達
到900 m ／d，遠期規(guī)劃為1 500 m。／d。本次工藝流
程的目的主要是回收金屬離子，并達到排放標準的
要求。
[收稿日期]2009—11—29
[作者簡介]劉 航(1968一)，男，甘肅人，大學(xué)本科
注冊安全工程師，主要從事環(huán)保、安全專業(yè)管理工作。
1 廢水水質(zhì)、水量
現(xiàn)有廢水處理站規(guī)模為500 m ／d，僅能處理四氧
化三鈷、草酸鈷生產(chǎn)車間的廢水。水質(zhì)成分見表1。
2 樹脂吸附含鈷廢水的原理
考慮到金屬鈷是一種稀有金屬，且其含鈷離子
廢水中，鈷離子濃度為400 mg／L，恰在樹脂吸附經(jīng)
濟運行的范圍之中，本次設(shè)計選用樹脂吸附離子交
換法。離子交換的實質(zhì)是不溶性離子化合物(離子
交換劑)上的可交換離子與溶液中的其他同性離子
的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過程，通常是可逆性
化學(xué)吸附。對于含有多種金屬離子的生產(chǎn)廢水離子
2010年8月第4期 樹脂吸附處理冶煉含鈷廢水的實踐— — 劉航 ·5l·
交換法的選擇性吸附更具有優(yōu)勢 。
表1 廢水水質(zhì)、水量表 單位：mg／L
廢水處理中，離子交換法并不能獨立運行，它的
預(yù)處理是相當嚴謹?shù)?，否則會造成后續(xù)處理的一系
列的問題。
本次離子交換選用的樹脂為CNF一27樹脂。
CNF27是一種吸附水中金屬離子的陽性樹脂，它具
有明顯的吸附選擇性，在不同的PH條件下，選擇金
屬離子系數(shù)不同。根據(jù)這些化學(xué)性質(zhì)，可以分離出
水中的一些有價金屬如cu、Ni、zn、co、Fe等金屬離
子。
離子交換器是一種新型金屬富集回收裝置，可
用于金屬的富集和回收。特定的工藝條件下對一些
重金屬離子有比較強的吸附作用，CNF一27濾料在吸
附飽和后可以再生回用，再生時只需用酸將金屬離
子洗滌下來，從而達到對有價富集回收的目的。因
為CNF一27濾料在運行過程中不參與化學(xué)反應(yīng)，只
是靜電吸附金屬離子，有很強的金屬離子選擇能力
和很優(yōu)異的吸附能力，運行過程中CNF．27濾料基
本不損耗，整臺設(shè)備連續(xù)運行。CNF一27樹脂交換器
常見金屬離子吸附的最小PH值(DpH)見表2(此
數(shù)據(jù)由CNF一27樹脂性能提供)。
表2 CNF-27樹脂交換器常見金屬離子吸附的最小pH值(DpH)
工程中，為了保證樹脂有足夠的交換量，吸附某
種金屬離子時，實際運行的pH值為DpH+l。
3 小試試驗
本次試驗?zāi)康氖菫榱蓑炞C該方法的運行成本及
可行性。相對于傳統(tǒng)的金屬離子廢水處理，樹脂吸
附離子交換法的運行成本較高；鈷鹽產(chǎn)品具有較高
的附加值，回收的鈷金屬與運行成本的綜合效益的
檢驗；處理方法的選擇上提供參考。
3．1 實驗器材
CNII過濾器實驗裝置：6500 mm×3 000 mm；耐
腐泵：1 m ／h；PAM 加藥系統(tǒng)：西恩公司提供；CNF一
27金屬離子交換實驗裝置：65o mm×1 500 mm；77
布濾袋，中試廠提供。
3．2 分析頻率
(1)一天二次(以母液原液、過濾上清液調(diào)整
pH值后液、過濾濃縮液、離子交換后液3個樣為一
組，一天二組樣)。
(2)離子交換后反洗濃縮液3～4天一次(具體
以樹脂吸附飽和為準)。
(3)過濾濃縮液固態(tài)渣經(jīng)煅燒后金屬全分析整
個實驗過程一次。
3．3 采樣位置
采樣位置為：
(1)母液抽濾后液外排口。
(2)母液過濾后上清液及濃縮液。
(3)母液經(jīng)樹脂床離子交換后液。
(4)母液經(jīng)樹脂床離子交換后反洗濃縮液。
3．4 試驗驗證目的
本次試驗針對離子交換的前期預(yù)處理，鈷離子
的離子交換樹脂回收利用。主要是驗證選用固液分
離和離子交換樹脂的可行性。
3．5 試驗流程
(1)實驗流程：固液分離一調(diào)pH值一精密過濾
一cNF一27離子交換樹脂回收鈷離子。
(2)固液分離：用CNII過濾器實驗裝置吸收過
濾液體中的固體懸浮物，用泵打人CNII過濾器進行
固液分離，進過濾器前投加絮凝劑，上清液從上部出
口溢流，清澈透明，濃縮液從底部出口排出。
(3)調(diào)pH值：由于過濾上清夜呈酸性或弱酸
性，而CNF一27金屬提煉的工藝條件是在特定的pH
值條件下才能有選擇的吸附特定的金屬離子，所以
· 52· 有色冶金節(jié)能 口環(huán)保與綜合利用
根據(jù)工藝要求把溶液的pH值調(diào)至5，有效地實施離
子的吸附。
(4)精密過濾：由于在呈酸性或弱性的混合廢
水中加入堿后，即會產(chǎn)生co(OH)，沉淀，用77 布濾
袋對混合廢水進行過濾以為確保Co 的回收。
(5)鈷離子的回收：用CNF一27離子交換實施鈷
離子的回收。
3．6 試驗數(shù)據(jù)
實驗測定了在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝條件下，固液分離，
離子交換樹脂工藝出水水質(zhì)及不同階段中鈷金屬離
子的濃度變化。實驗結(jié)果見表3～表6。
表3 一次母液過濾、樹脂交換回收金屬離子試驗數(shù)據(jù) g／L
過濾濃縮液0．024 68．40 0．009 5 0．080 0 009 5 0．091 0．001 5 0．005 2
從表3～表6中看出返洗液中鈷金屬離子的富
集是原有濃度的20多倍，其它雜質(zhì)離子的濃度都非
常低，完全可以返回生產(chǎn)工藝流程。濃縮液的固態(tài)
渣中鈷金屬離子占68％ ，鎳金屬離子占0．24％ 。離
子交換后液體中鈷金屬離子的濃度小于0．001 g／L。
運行中掌握好反冼再生的時問，完全可以做到達標
排放，工業(yè)生產(chǎn)中，離子交換樹脂選用兩級串聯(lián)。
樹脂的飽和吸附量：本次共做了兩次飽和實驗，
樹脂的飽和吸附量分別為：
第一次(4．5 g／L×1．5 L+6．71 g／L×2．65 L)
÷0．9 L=27．25 g／L
第二次(9．23 g／L×1．5 L+9．11 g／L×2．70 L)
÷0．9 L =42．72 g／L
兩次飽和實驗的飽和吸附量差別較大，說明第
一次實驗中樹脂還未飽和。而第二次實驗的樹脂飽
和吸附量與樹脂的理論飽和吸附量(50 g／L)比較接
近。
4 工藝流程的確定
離子交換對進水水質(zhì)要求較高，氧化物質(zhì)、懸浮
2010年8月第4期 樹脂吸附處理冶煉含鈷廢水的實踐—— 劉航 ·53·
物、膠體物質(zhì)、有機物均會影響離子交換的正常進
行，造成交換容量的減少，甚至樹脂報廢，因此前期
的預(yù)處理非常重要。該類型的廢水中懸浮物是最大
的危害，為此采用了固液分離和精密過濾兩級懸浮
物分離。氨氮只是影響樹脂交換過程中的pH值，
控制最佳的pH，就可以正常運行。
經(jīng)過對重金屬離子、氨氮、懸浮物方法的比選，
及各種試驗結(jié)果的分析，水處理的最終工藝流程確
定為：利用原水中pH值較低的條件先進行固液分
離，調(diào)pH精密過濾，樹脂交換，再調(diào)pH值鼓風(fēng)吹
氨，MAP沉降除氨，見圖1。
四氧化j鈷廢水 草酸鈷廢水 絮凝劑
硫酸銨 清液去下水道
圖1 廢水處理工藝流程
tp ； p ≯ t ；； t：p ≥
(上接第49頁)
同時，節(jié)能技術(shù)改造后，設(shè)備和管網(wǎng)運行非常穩(wěn)
定，故障率明顯降低，減少了設(shè)備和管網(wǎng)的維護和檢
修工作量，同時為企業(yè)創(chuàng)造了間接經(jīng)濟效益。
4 結(jié)束語
循環(huán)水泵采用變頻調(diào)速恒壓供水控制裝置節(jié)能
改造后，取得了較好的經(jīng)濟效果，同時生產(chǎn)裝備控制
水平得到提高。目前我國風(fēng)機、水泵的用電量約占
5 輔助設(shè)施
再生酸、再生堿，絮凝劑的設(shè)置。再生酸的設(shè)置
濃度為2NHC1，設(shè)6．0 m 的2NHC1貯槽一個，提升
泵一臺；再生堿30％ 濃度的貯槽15 m 一個；6％ 濃
度的配堿槽15 m 一個。配堿過程中選用比例調(diào)節(jié)
控制，定量的30％ 的NaOH溶液與自來水I：5．1定
量供給，配制成6％ 的NaOH溶液。再生堿貯槽既
做為再生堿用還做為調(diào)pH值的堿補充劑用。6．0
m 絮凝劑溶解槽一個，濃度為1％ ，6．0 m 溶液槽一
個，濃度為0．1％ ，提升泵各一臺。
精密過濾機反沖洗的壓縮空氣利用原有的動力
控制氣源，不再新設(shè)。
6 結(jié)論
(1)對于含鈷金屬離子廢水選用樹脂離子交換
及前期的預(yù)處理的固液分離是可行的。采用兩級串
聯(lián)，可以很好達到樹脂飽和，提高樹脂的交換容量，
再生的樹脂逆流供給，確保出水水質(zhì)。
(2)回收利用廢水中有價金屬鈷離子，獲得了
較好的經(jīng)濟效益。該工程在中試廠已運行2年，回收
的金屬鈷創(chuàng)造的經(jīng)濟效益，初期的投資已全部收回。
[參考文獻]
[1] 華東建筑設(shè)計院．給水排水設(shè)計手冊．第4冊．工業(yè)
給水處理，中國建筑工業(yè)出版社，第2版，2002．
[2] 柴曉利，劉建勇，黨小慶．注冊環(huán)保工程師執(zhí)業(yè)資格考
試復(fù)習(xí)教程．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2006．
p 0 ；
工業(yè)用電量的30％ 以上，大多數(shù)在役風(fēng)機、水泵仍
采用節(jié)流調(diào)節(jié)，節(jié)能潛力十分巨大。改變風(fēng)機、水泵
的運行方式，實現(xiàn)變速動態(tài)調(diào)節(jié)，是目前企業(yè)節(jié)能降
耗和裝備升級改造的有效途徑之一。
[參考文獻]
[1] 滿永奎．通用變頻器及其應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)
出版社，1994．

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