权利要求
1.一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1废水预处理
将贵金属废水升温后，加入铜盐，搅拌溶解，得到预处理液;
S2第一步置换反应
向步骤S1得到的所述预处理液中分别加入一定量的铁粉和锌粉，达到目标电位Ⅰ;搅拌反应后固液分离，得到第一步置换液和第一步置换渣;
S3第二步置换反应
将第一步置换后的液相作为处理对象，重复步骤S1-S2，达到目标电位Ⅱ，完成二次置换后固液分离，得到第二步置换液和第二步置换渣;
S4置换渣回炼
将第一步置换渣直接送入精炼工序，第二步置换渣与原料混合后用于熔炼生产低冰镍，完成废水中贵金属的回收。
2.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述废水为金、铂、钯、铑、钌和铱沉淀尾水混合液。
3.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述温度为60~80℃，搅拌时间为10~30min。
4.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等水溶性铜盐中的一种或几种，铜盐加入量为废水体积的5~30%。
5.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S2中，铁粉与锌粉加入量的质量比为(1~20):(1~20)。
6.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S2中，目标电位Ⅰ为0~150mv，反应时间为30~120min。
7.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S3中，所述温度为60~80℃，铜盐加入量为废水体积的0~20%，搅拌时间为10~30min。
8.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S3中，目标电位Ⅱ为-400~-600mv，反应时间为30~120min。
9.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S2~S3中，铁粉和锌粉需少量多次的缓慢加入，先加铁粉再加锌粉，接近目标电位时可交替添加。
10.根据权利要求1所述的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，在步骤S2~S3中，达到目标电位后，需持续添加铁粉或锌粉，以保证溶液电位稳定。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及有色金属冶金及资源循环利用技术领域，具体涉及一种提升回收率的贵金属废水置换工艺。
背景技术
[0002]金、铂、钯、铑、钌、铱等贵金属具有催化活性、化学惰性、热稳定性、电稳定性、耐腐蚀性等优异的性质，广泛用于化工催化剂，汽车尾气催化剂、牙科、医疗设备和材料、氢燃料电池、玻璃制备、太空材料等多个领域，其需求量逐年增高。但由于天然矿物中贵金属资源稀少，开发成本高，贵金属总量远不能满足各领域的需求。随着贵金属废料的增加，从二次资源中回收贵金属不仅可以缓解环境污染的问题，还是贵金属的重要来源。
[0003]二次资源回收贵金属的工艺主要包括预处理、精炼富集、分离纯化三步，而分离纯化是保证贵金属回收品质及回收率的关键工艺。经分离纯化后的单贵金属经富集沉淀后即可得到贵金属产品。但以目前的沉淀或置换工艺，单贵金属溶液无法实现100%的回收，因此，在沉淀后的废水中仍含有一部分贵金属，这部分贵金属价值可观，出于经济以及环保的考量，回收这部分贵金属必不可少。
[0004]传统的贵金属沉淀废水处理工艺为铁粉一步置换，产生的置换渣中贵金属含量低，不到9%，需单独熔炼，不仅对设备的消耗大，且处理成本较高，资源利用率低。对此，有必要设计一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，在提高废水中贵金属回收率的同时，提高置换渣中贵金属的含量，降低置换渣的熔炼成本。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，通过优化置换流程、设备配置与后续处理环节，旨在解决现有贵金属废水置换工艺处理成本高、收率有限的缺陷，并提高了置换渣中贵金属的含量。
[0006]本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1废水预处理
将贵金属废水升温后，加入铜盐，搅拌溶解，得到预处理液;
S2第一步置换反应
向步骤S1得到的所述预处理液中分别加入一定量的铁粉和锌粉，达到目标电位Ⅰ;搅拌反应后固液分离，得到第一步置换液和第一步置换渣;
S3第二步置换反应
将第一步置换后的液相作为处理对象，重复步骤S1-S2，达到目标电位Ⅱ，完成二次置换后固液分离，得到第二步置换液和第二步置换渣;
S4置换渣回炼
将第一步置换渣直接送入精炼工序，第二步置换渣与原料混合后用于熔炼生产低冰镍，完成废水中贵金属的回收。
[0007]作为本申请的进一步改进，在步骤S1中，所述废水为金、铂、钯、铑、钌和铱沉淀尾水混合液。
[0008]作为本申请的进一步改进，在步骤S1中，所述温度为60~80℃，搅拌时间为10~30min。
[0009]作为本申请的进一步改进，在步骤S2中，所述铜盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等水溶性铜盐中的一种或几种，铜盐加入量为废水体积的5~30%。
[0010]作为本申请的进一步改进，在步骤S2中，铁粉与锌粉加入量的质量比为(1~20):(1~20)。
[0011]作为本申请的进一步改进，在步骤S2中，目标电位Ⅰ为0~150mv，反应时间为30~120min。
[0012]作为本申请的进一步改进，在步骤S3中，所述温度为60~80℃，铜盐加入量为废水体积的0~20%，搅拌时间为10~30min。
[0013]作为本申请的进一步改进，在步骤S3中，目标电位Ⅱ为-400~-600mv，反应时间为30~120min。
[0014]作为本申请的进一步改进，在步骤S3中，铁粉和锌粉需少量多次的缓慢加入，先加铁粉再加锌粉，接近目标电位时可交替添加。
[0015]作为本申请的进一步改进，在步骤S2~S3中，达到目标电位后，需持续添加铁粉或锌粉，以保证溶液电位稳定。
[0016]本申请的有益效果为：
提供了一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，以铁粉和锌粉作为置换还原剂，以电位为置换指标，通过两步置换法，得到高品质的第一步置换渣和第二步置换渣。高品位的第一步置换渣贵金属含量高，为20~60%，可直接返回精炼工段，有效降低反复熔炼成本，第二步置换渣主要优势在于整体回收率较高，能有效回收溶液中剩余的贵金属，可与原料一起用于熔炼低冰镍。
[0017]本申请通过调整工艺流程，更换生产设备，废水日处理量提升2倍;置换渣减少原来单独熔炼的步骤，不仅降低了对设备的消耗，同时减少人工时长，缩短生产时间，有效降低了废水中贵金属回收的成本。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请中所使用的附图作简单介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本申请实施例提供的一种提升回收率的贵金属废水置换工艺流程图。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0022]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0023]请参考图1，本申请实施例提供一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，包括以下步骤：
S1废水预处理
将贵金属废水升温后，加入铜盐，搅拌溶解，得到预处理液;
S2第一步置换反应
向步骤S1得到的所述预处理液中分别加入一定量的铁粉和锌粉，达到目标电位Ⅰ;搅拌反应后固液分离，得到第一步置换液和第一步置换渣;
S3第二步置换反应
将第一步置换后的液相作为处理对象，重复步骤S1-S2，达到目标电位Ⅱ，完成二次置换后固液分离，得到第二步置换液和第二步置换渣;
S4置换渣回炼
将第一步置换渣直接送入精炼工序，第二步置换渣与原料混合后用于熔炼生产低冰镍，完成废水中贵金属的回收。
[0024]在本申请实施例的技术方案中，首先在废水溶液中引入铜盐，以激活惰性贵金属置换，抑制置换反应，促进产物聚集并调控反应速率;然后进行第一步置换，先加铁粉进行初步置换反应，溶液电位大幅度降低，再加入锌粉进一步降低溶液电位，达到目标电位Ⅰ，并稳定电位反应一段时间，过滤分离得到贵金属含量高的第一步置换渣和第一步置换液;第一置换液作为处理对象，重复置换操作，并降低溶液控制电位为目标电位Ⅱ，即可得到第二步置换渣和第二步置换液。
[0025]下面列举了一些具体实施例，需说明的是，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0026]实验例1：一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，包括以下步骤：
S1废水预处理
取1000ml贵金属废水，升温至60℃，加入20%的硫酸铜，搅拌溶解，得到预处理液;
S2第一步置换反应
向步骤S1得到的所述预处理液中分别加入一定量的铁粉和锌粉，达到目标电位Ⅰ，45mV;搅拌反应60min后，固液分离，得到第一步置换液和第一步置换渣，第一步置换渣中贵金属含量为48.28%，直接收率为68.1%;
S3第二步置换反应
将第一步置换后的液相作为处理对象，重复步骤S1-S2，达到目标电位Ⅱ，-420mV，完成二次置换后固液分离，得到第二步置换液和第二步置换渣，贵金属总收率达到94.94%;
S4置换渣回炼
将第一步置换渣直接送入精炼工序，第二步置换渣与原料混合后用于熔炼生产低冰镍，完成废水中贵金属的回收。
[0027]表1：实验例1主要物料贵金属含量
[0029]实验例2：一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，包括以下步骤：
S1废水预处理
取1000mL贵金属废水，升温至65℃后，加入10%硫酸铜，搅拌溶解，得到预处理液;
S2第一步置换反应
向步骤S1得到的所述预处理液中分别加入一定量的铁粉和锌粉，达到目标电位Ⅰ，40mV;搅拌反应60min后，固液分离，得到第一步置换液和第一步置换渣，第一步置换渣中贵金属含量为21.77%，直接收率为22.83%;
S3第二步置换反应
将第一步置换后的液相作为处理对象，重复步骤S1-S2，达到目标电位Ⅱ，-500mV，完成二次置换后固液分离，得到第二步置换液和第二步置换渣，贵金属总收率达到99.35%;;
S4置换渣回炼
将第一步置换渣直接送入精炼工序，第二步置换渣与原料混合后用于熔炼生产低冰镍，完成废水中贵金属的回收。
[0030]表2：实验例2主要物料贵金属含量
[0031]实施例3：一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，包括以下步骤：
S1废水预处理
取7500L贵金属废水升温至65℃后，加入20%硫酸铜，搅拌溶解，得到预处理液;
S2第一步置换反应
向步骤S1得到的所述预处理液中分别加入一定量的铁粉和锌粉，达到目标电位Ⅰ，40mV;搅拌反应80min后固液分离，得到第一步置换液和第一步置换渣，第一步置换渣中贵金属含量为25.26%，直接收率为69.85%;
S3第二步置换反应
受生产环境影响，二次置换时，需将第一步置换后的液相分批处理，并加入其余低含量液体进行合批作为处理对象，两次处理量分别为6500L和7500L，重复步骤S1-S2，达到目标电位Ⅱ，-530mV，在完成二次置换后固液分离，得到第二步置换液和第二步置换渣，第二步置换率分别达到96.99%和94.51%;
S4置换渣回炼
将第一步置换渣直接送入精炼工序，第二步置换渣与原料混合后用于熔炼生产低冰镍，完成废水中贵金属的回收。
[0032]表3：实施例3主要物料贵金属含量
[0033]实施例4一种提升回收率的贵金属废水置换工艺，包括以下步骤：
S1废水预处理
取7500L贵金属废水，升温至60℃，加入20%硫酸铜，搅拌溶解，得到预处理液;
S2第一步置换反应
向步骤S1得到的所述预处理液中分别加入一定量的铁粉和锌粉，达到目标电位Ⅰ，45mV;搅拌反应后固液分离，得到第一步置换液和第一步置换渣，第一步置换渣中贵金属含量为52.13%，直接收率为59.95%;
S3第二步置换反应
受生产环境影响，二次置换时，需将第一步置换后的液相分批处理，并加入其余低含量液体进行合批作为处理对象，两次处理量分别为7500L和8500L，将第一步置换后的液相作为处理对象，重复步骤S1-S2，达到目标电位Ⅱ，-520mV，完成二次置换后固液分离，得到第二步置换液和第二步置换渣，第二步置换率分别达到96.26%和92.60%;
S4置换渣回炼
将第一步置换渣直接送入精炼工序，第二步置换渣与原料混合后用于熔炼生产低冰镍，完成废水中贵金属的回收。
[0034]表4：实施例4主要物料贵金属含量
说明书附图(1)
