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CN102633326B - 处理铜冶金流程中含氯酸性废水的离子交换膜电解方法 - Google Patents

处理铜冶金流程中含氯酸性废水的离子交换膜电解方法 Download PDF

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CN102633326B
CN102633326B CN201210130248.0A CN201210130248A CN102633326B CN 102633326 B CN102633326 B CN 102633326B CN 201210130248 A CN201210130248 A CN 201210130248A CN 102633326 B CN102633326 B CN 102633326B
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何恩
张邦琪
代红坤
黎明
华宏全
史谊峰
潘力
徐养良
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YUNNAN COPPER INDUSTRY Co Ltd
Kunming University of Science and Technology
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YUNNAN COPPER INDUSTRY Co Ltd
Kunming University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开一种处理铜冶金流程中含氯酸性废水的离子交换膜电解方法，采用非均相阳离子交换膜隔开阴极室和阳极室的溶液，阳极为钌铱系涂层钛网（板）或石墨电极等惰性电极中的一种，阴极为石墨电极、铜电极、钛电极或不锈钢电极中的一种，电解温度为25~65℃，电流密度为100~1000A/m2，通过电解，含氯酸性废水中的有价金属如铜、硒、碲、锑、铋、铅、砷、银和金等均富集在阴极沉积物中，总回收率≥80%；氯离子在阳极氧化成氯气予以脱除和回收，处理液最终以高浓度硫酸形式实现回用，硫酸回收率≥95%，回用的硫酸中氯离子含量≤500mg/L。

Description

处理铜冶金流程中含氯酸性废水的离子交换膜电解方法
技术领域
本发明是一种可实现铜冶金流程中含氯酸性废水资源化和无害化的离子交换膜电解技术，更具体地说，是一种可综合回收含氯酸性废水中的有价金属、氯及硫酸的方法。
背景技术
铜冶金流程中含氯酸性废水具有酸度高、含氯高、重金属成分复杂、腐蚀性强等特点。采用传统的废水处理工艺，不仅渣量大、氯离子无法脱除，产出的废水含氯离子极高而无法回用；而且有价元素如碲、硒、铜、银、硫酸、氯离子等综合回收率低。从杜绝污染和资源综合利用的角度出发，研究低成本、高效率的废酸和重金属回收新工艺是实现资源化减排最合理的技术途径。
发明内容
针对上述存在的不足，本发明提出一种处理铜冶金流程中含氯酸性废水的离子交换膜电解方法，采用阳离子交换膜电解技术处理铜冶金流程中产出的含氯酸性废水，其中的铜、硒、碲、锑、铋、铅、砷、银和金等有价金属在阴极沉积物得到富集，氯离子氧化成氯气予以脱除和回收，处理液最终以高浓度硫酸形式回用，实现了含氯酸性废水的资源化综合利用。
实现本发明的步骤是：①采用阳离子交换膜隔开阴极室和阳极室的溶液；②含氯酸性废水作为阴极室溶液，其中的铜、碲等有价金属离子经阴极还原富集于沉积物；③在阴极室沉积完有价金属的废水经减压过滤后，滤液作为阳极室溶液，其中的氯离子经阳极氧化以氯气形式脱除；④电解后阳极室的溶液作为处理合格液排出。
所述的离子交换膜为Ionac MC-3470阳离子交换膜或ULTREX CMI-7000阳离子交换膜等非均相阳离子交换膜。
所述阳极室采用的阳极为析氯过电位低而析氧过电位较高的钌铱系涂层钛网/板或石墨电极等惰性电极中的一种；所述阴极室采用的阴极为石墨电极、铜电极、钛电极或不锈钢电极中的一种。
所处理的含氯酸性废水是含有铜、硒、碲、铅、砷、锑、铋、银或金中的一种或者多种的重金属废水，其中氯浓度不低于0.1g/L，硫酸浓度为0～400g/L。
上述步骤④电解过程采用的电流密度为100～1000A/m2，温度为25～65℃。
本发明的有益效果为：铜冶金流程中的含氯酸性废水如选矿废水、脱硒后液及污酸等经处理后，通过电解，含氯酸性废水中的有价金属如铜、硒、碲、锑、铋、铅、砷、银和金等均富集在阴极沉积物中，总回收率≥80％；氯离子在阳极氧化成氯气予以脱除和回收，处理液最终以高浓度硫酸形式实现回用，硫酸回收率≥95％，回用的硫酸中氯离子含量≤500mg/L。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及图1对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1、铜冶金流程中产出的脱硒后液成分如表1所示。采用ULTREXCMI-7000阳离子交换膜将配液槽和电解槽分别隔成阴极室和阳极室。配液槽和电解槽的电解温度均为25℃室温，电流密度均为625A/m2，电解周期均为4小时，阳极均采用钌铱系涂层钛网，阴极均采用石墨电极。脱硒后液作为配液槽的阴极液，阳极液为含10g/L Cu2+和273g/L H2SO4的溶液，进行电解配液。配液槽电解4小时后，阴极室的电解后液经减压过滤，去除富集有价金属的海绵铜，上清液为脱金属电解后液并作为电解槽的阳极液待用。电解槽的阴极室配入新鲜的脱硒后液，阳极室配入脱金属电解后液。经电解4小时后，阳极室电解后液作为处理合格液分析成分，阴极室电解后液经减压过滤后除去海面铜，得到的上清液即脱金属离子后液作为后续电解的阳极液，沉积下来的海绵金属洗涤干燥后分析成分。
处理合格液的成分见表1。海绵金属成分见表2。
表1脱硒后液和处理合格液的成分
Figure BDA0000158578530000031
表2海绵铜的成分
Figure BDA0000158578530000032
实施例2、铜冶金流程中产出的脱硒后液成分如表3所示。采用ULTREXCMI-7000阳离子交换膜将配液槽和电解槽分别隔成阴极室和阳极室。配液槽和电解槽的电解温度为25℃室温，电流密度为625A/m2，电解周期为4小时，阳极均采用钌铱系涂层钛网，阴极均采用石墨电极。配液槽的阴极液和阳极液都为新鲜的脱硒后液，进行电解配液。配液槽电解4小时后，阴极室的电解后液经减压过滤，去除富集有价金属的海绵铜，上清液(即脱金属电解后液)作为电解槽的阳极液待用。电解槽的阴极室配入新鲜的脱硒后液，阳极室配入脱金属电解后液。经电解4小时后，阳极室溶液作为处理合格液分析成分，阴极室溶液减压过滤除去海绵铜，脱金属电解后液作为后续电解的阳极液，沉积下来的海绵金属洗涤干燥后分析成分。处理合格液的成分见表3。海绵金属成分见表4。
表3脱硒后液和处理合格液的成分
Figure BDA0000158578530000033
表4海绵铜的成分
Figure BDA0000158578530000034
实施例3、铜冶金流程中产出的选矿废水和脱硒后液按体积比4∶3混合，得到的混合液成分如表5所示。采用Ionac MC-3470阳离子交换膜将配液槽和电解槽分别隔成阴极室和阳极室。配液槽和电解槽的电解温度均为水浴(30℃)，电流密度均为825A/m2，电解周期均为2.5小时，阳极均采用石墨电极，阴极均采用316L不锈钢电极。混合液作为配液槽的阴极液，阳极液为含10g/L Cu2+和273g/L H2SO4的溶液，进行电解配液。配液槽电解2.5小时后，阴极室的电解后液经减压过滤，去除富集有价金属的海绵铜，上清液(即脱金属电解后液)作为电解槽的阳极液待用。电解槽的阴极室配入新鲜的混合液，阳极室配入脱金属电解后液。经电解2.5小时后，阳极室溶液作为处理合格液分析成分，阴极室溶液经减压过滤除去海绵铜，脱金属电解后液送后续电解的阳极室，沉积下来的海绵金属洗涤干燥后分析成分。处理合格液的成分见表5。海绵金属成分见表6。
表5混合液和处理合格液的成分
Figure BDA0000158578530000041
表6海绵铜的成分
Figure BDA0000158578530000042

Claims (1)

1.一种处理铜冶金流程中含氯酸性废水的离子交换膜电解方法,其特征是步骤如下：①采用离子交换膜隔开阴极室和阳极室的溶液；②含氯酸性废水作为阴极室溶液,其中的铜、碲有价金属离子经阴极还原富集于沉积物；③在阴极室沉积完有价金属的废水过滤后作为阳极室溶液，其中的氯离子经阳极氧化以氯气形式脱除；④电解后的阳极室溶液即最终产出的硫酸溶液；
    所述氯离子在阳极氧化成氯气予以脱除和回收，处理液最终以高浓度硫酸形式实现回用，硫酸回收率≥95%，回用的硫酸中氯离子含量≤500mg/L；
    所述的离子交换膜为Ionac MC-3470 阳离子交换膜或ULTREX CMI-7000 阳离子交换膜；
    所述阳极室采用的阳极为析氯过电位低而析氧过电位较高的钌铱系涂层钛网/板或石墨电极惰性电极；所述阴极室采用的阴极为石墨电极、铜电极、钛电极或不锈钢电极；
    所处理的含氯酸性废水是含有铜、硒、碲、铅、砷、锑、铋、银或金中的一种或者多种的重金属废水，其中氯浓度不低于0.1g/L，硫酸浓度为0~400g/L；
    步骤④电解过程中采用的电流密度为100~1000A/m2，温度为25~65℃；
采用阳离子交换膜将配液槽和电解槽分别隔成阴极室和阳极室，配液槽中阴极液电解后，减压过滤，上清液为脱金属电解后液作为电解槽的阳极液使用，电解槽阴极室电解后液经减压过滤后作为后续电解的阳极液。
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