[发明专利]一种四钴废水的资源化处理系统及其方法

说明书

本发明提供了一种四钴废水的资源化处理系统及其方法。该四钴废水的资源化处理系统主要包括：四钴洗水处理单元和四钴母液处理单元；四钴洗水处理单元包含依次连接的冷却装置，第一pH调节装置，精密过滤器，超滤装置，反渗透浓缩装置，树脂脱氨装置；四钴母液处理单元包含依次连接的预沉淀装置，微滤装置，碳酸根与碳酸氢根去除装置，钴离子回收装置，第二pH调节装置，MVR蒸发结晶系统。四钴废水的资源化处理方法成功将废水中的钴离子、氨氮和氯离子分离，在产水达标排放的情况下，还以较高的效率回收了钴金属和氯化铵，从而完成了污染物的资源化过程，有利于资源节约型、环境友好型社会的建设，推动了我国环保事业的发展。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种四钴废水的资源化处理系统，还涉及一种四钴废水的资源化处理方法。

背景技术

国家环保局对工业废水排放有严格的标准和要求，众所周知，湿法冶炼、石油化工、造纸印染等行业所产生的高盐、重金属废水严重污染环境，为了达到国家排放标准，各相关企业必须配置优质的污水处理设备。目前，工业废水一般经过传统工艺处理以期达到国家排放标准，大部分工厂在工艺末端配置了传统的污水处理系统。

四钴母液和四钴洗水来源于锂电池材料四氧化三钴的生产过程。其中，生产四氧化三钴的原料包括氯化钴晶体、碳酸氢铵晶体及纯水。生产过程中，首先配制一定量的氯化钴溶液和碳酸氢铵溶液，然后将两种溶液按一定的比例在反应釜中混合，混合后主要发生如下反应：CoCl₂+2NH₄HCO₃→CoCO₃↓+2NH₄Cl+CO₂↑。

反应一定的时间后，经板框压滤，得到碳酸钴固体和氯化铵废水(即四钴母液，收集在母液池中)，将得到的碳酸钴再用一定量的纯水进行洗涤，洗涤后的碳酸钴固体被输送至煅烧工段制取四氧化三钴，洗涤废水经微孔过滤后，被收集在洗水池中，即四钴洗水。

具体地，四钴废水的主要指标如下表1所示：

表1

可见，四钴废水主要包括四钴洗水和四钴母液，其中，四钴母液具有重金属含量高、氨氮浓度大、成分复杂和含盐量高等特点，而四钴洗水中的重金属和氨氮浓度较低，一般采用电渗析、反渗透或其它膜分离技术进行二级深度处理。二级深度处理的淡水可以回用，然而，二级深度处理后有5％～20％的浓水及一些湿法冶金过程的高浓度废水的含盐量超过海水淡化的浓水水质，从而使电渗析、反渗透或其它膜分离处理装置无法继续处理；而这些高盐成分的废水，如果采用传统的多效蒸发处理，不仅能耗高，而且占地面积大，因此大大增加了厂家的综合运行成本。

现有技术中，公开号为CN104480317A的中国专利提供了一种钴镍冶金废水渣资源化处理方法，属于废弃物资源化利用领域；该处理方法将钴镍冶金废水渣经过还原酸溶，将其中的有价金属浸出，再利用锰粉来置换铜用以回收铜，再采用硫化锰来沉淀锌用以回收锌，除锌后液经过氟化物除钙镁后，进一步经过P204萃取剂深度除杂并富集钴镍锰，将得到的钴镍锰富集液进行硫化锰深度除杂后，可用于制备NCM三元前驱体。又如，中国专利申请CN103451447A公开了一种从高铁废水处理中和渣中铜钴回收的处理方法。在加热的密闭容器中加入废渣及氨水和硫酸铵的混合溶液，搅拌并加入助浸剂，反应2～3小时后，过滤得到浸出液，用纯水洗涤滤饼，洗涤液并入浸出液；其以10～20％Lix973-260号溶剂油作为有机相萃取浸出液中的铜离子，含铜有机相用磷酸钠溶液反萃铜，制取磷酸铜，萃余液萃取回收钴离子。此外，中国专利CN103834813A提供了一种用含氨氮废水处理钴镍铜尾渣的方法，包括制备第一溶液、络合反应、回收钴镍铜等步骤，使得钴镍铜废渣中的钴镍铜得到有效的回收。

然而，现有技术中的这些污水处理方法存在诸如处理步骤繁琐、投资运行成本过高等技术缺陷，且并不适用于四钴母液和四钴洗水的资源化处理。

发明内容