镍钴湿法冶金污染源解析及防治建议(2)

氨氮废水根据来源分为3种，分别为镍钴氨皂萃取废水、碳沉氨氮废水、三元正极材料前驱体生产废水。氨皂萃取工艺的氨氮废水中污染因子包括COD、氨氮和重金属；硫酸钴溶液加入碳酸铵或碳酸氢铵沉淀，得到的碳酸钴沉淀进一步煅烧生产四氧化三钴，碳沉后的废水中污染因子为氨氮和重金属；三元正极材料前驱体生产过程中得到的氨氮废水，其中的污染因子主要为氨氮和重金属，且氨和重金属以络合形式存在。

图4 氨氮废水脱氨技术方案

表1 某企业氨氮废水脱氨前后氨氮指标对比情况序号脱氨后NH3-N（mg/L）1 2500.0 6.2 8 3260.0 5.4 2 2200.0 3.8 9 4346.7 3.4 3 3660.0 4.7 10 2106.7 3.4 4 3033.3 3.5 11 3026.7 5.1 5 6160.0 5.4 12 700.0 2.8 6 2533.3 3.4 13 5293.3 9.7 7 2871.3 4.0 14 2046.7 5.3脱氨前NH3-N（mg/L）脱氨后NH3-N（mg/L）序号脱氨前NH3-N（mg/L）

表2 某企业脱氨主要消耗指标情况序号 处理量（m3/d）蒸汽单耗（kg/m3）1 1201 6.0 56 8 2302 3.5 58 2 1379 5.4 85 9 1426 5.9 98 3 922 7.7 70 10 1667 4.5 84 4 1016 6.6 66 11 1315 4.3 78 5 1193 6.4 72 12 1320 6.8 97 6 1501 4.9 90 13 1476 5.1 95 7 720 10.7 195 14 1686 4.7 83电单耗（kwh/m3）蒸汽单耗（kg/m3）序号 处理量（m3/d）电单耗（kwh/m3）

镍钴冶金中的氨氮废水处理通常需要先除油、除有机物，然后脱除重金属，最后蒸发结晶生产铵盐产品并实现水资源回收。对于氨浓度较高的废水，也可在脱除重金属后通过吸附法、多效蒸发、精馏塔、汽提塔等技术浓缩并脱除氨氮回收氨水，然后通过蒸发结晶从脱氨后的废水中生产钠盐产品[6]。

加碱强化热解络合汽提精馏脱氨技术是一种经济有效的氨氮废水处理技术，其中氨氮以浓氨水形式回收并回用，同时重金属以氢氧化镍或氢氧化钴的形式回收，将传统含重金属氨氮废水处理过程大大缩短，其工艺流程如图4[7]。

该技术由中科院过程所开发、应用已较为广泛，比如三元前驱体行业60%以上的产量都采用该项技术，除一次资源体验领域外、也是含镍钴的废锂电池处理废液的国标模板技术。出水氨氮≤10mg/L，重金属含量＜0.1mg/L，吨水蒸汽消耗＜100kg。脱除氨氮后的废水再进入蒸发结晶系统生产钠盐产品，达到零排放和水资源回用目标。

2.3 废酸

镍钴冶金中的废酸来自电积车间废电积液或火法工艺中的烟气吸收工序，以硫酸和盐酸为主，单一的硫酸和盐酸废酸通常会回用到原料浸出工序，需要处理的主要为含一定量重金属离子的混合酸。目前常用的处理方案如图5。

废酸通常的处理方法是通过化学沉淀去除重金属、砷等杂质，然后中和后与高盐废水混合处理。也有企业为降低系统酸的损耗，对于较纯净的酸先用离子交换、膜技术去除重金属，然后用扩散渗析、膜吸收等技术净化回收酸[8]。

目前的处理方法存在的问题在于：中和法药剂投加量大，回收的盐纯度普遍不高，附加值低；酸回收法对于进液纯净度要求高，扩散渗析、膜吸收技术回收的酸浓度偏低，需要对酸进行蒸发浓缩才能作为酸产品。从成本的角度考虑，多数企业还是会选择中和处理的技术路线处理废酸[9]。

图5 常用废酸回收方案

图6 废气常用处理方案

2.4 废气

湿法冶金工艺中产生的废气有酸雾、氯气、萃取剂挥发气、氨气、草酸挥发以及矿物热处理时会产生的含硫烟气。

矿物原料通常在浸出前会经过焙烧进行预处理，如果原料含硫就会产生一定量的含硫烟气。烟气中的主要污染物有矿粉、脉石灰、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、单质硫等。碳酸钴煅烧制备三氧化三钴，氯化钴喷雾热解制四氧化三钴也会产生烟气，烟气中的主要组分为二氧化碳、氯气等。现行处理方法如图6。

废气通常含有粉尘，所以先用布袋收尘、电收尘、文丘里管等方式去除废气中的固体物；然后使用水、酸溶液、碱溶液、活性炭、气体膜、吸收塔等技术对气体进行吸收，使其转化为废水或废渣；对于含VOC的废气，常用吸附（活性炭、填料吸附塔）、冷凝、溶剂吸收等方法进行处理，当VOC含量达到一定浓度时，还需使用等离子体进行氧化降解处理。对于含硫烟气，可参考铜冶金中烟气常规处理流程：除尘→气体吸收→尾气处理，收集的粉尘回到选矿系统，吸收得到的酸、废水回用或去往废水处理系统集中处理[10]。

目前对于废气处理的方法中，对于低浓度VOC废气的处理上，气体吸收补集效率偏低，吸附了有机物的吸附剂会成为危险固废，依然需要处理。如果使用固载催化剂分解气体中的有机物，一方面运行成本高，二来催化剂失效以后也是固体废弃物。二等离子燃烧法受限于VOC浓度和物质成分的限制，存在二次污染和高成本的问题。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2020/1225/373.html