一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法与流程

1.本发明属于固体废弃物资源化技术领域。更具体地，涉及一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法。


背景技术：

2.土壤镍污染在世界范围内普遍存在，具有潜在的环境风险急需治理。植物修复技术是一种新型的土壤污染修复方法，主要是利用镍超富集植物从土壤中提取镍元素，具有成本低、操作方便、对土壤结构破坏小等优点。但是植物修复技术在修复土壤的同时也会产生许多急需后续处理的超富集植物，如果处理不当，容易造成二次污染和资源浪费。因此，超富集植物后续的回收影响了植物修复的成本和生物安全性，也制约了植物修复技术的推广应用。
3.目前，修复土壤后的超富集植物处理仍存在着较大挑战。中国专利申请cn111394115a通过超临界催化反应将超富集植物进行了减量化处理，降低了其污染风险，但是其中的金属资源未能得到有效的回收，造成了极大的浪费；中国专利申请cn110145749a通过焚烧处理对超富集植物实现了减量化处理，但其生物质资源和重金属资源未得到有效回收，同时，焚烧产生的气体也存在二次污染问题。总的来说，集减量化、无害化、高值化回收利用超富集植物的共性技术极其缺乏。另一方面，磁选在分离磁性金属镍钴的应用上具有较好的基础，中国专利申请cn106733068a利用干式磁选系统对镍金属进行回收，但其仅针对冶金尾渣中的磁性镍金属，对细小颗粒的磁性金属回收比较困难；中国专利申请cn111672622a提出了湿式磁选的方法，相比于干式磁选，其中的水流作用仅为增强其磁性，仍然存在细微颗粒团聚体影响磁选效果的关键问题。
4.由于镍超富集植物收获物兼具高污染性和高资源性，因此在镍超富集植物收获物处理处置过程中，应兼具无害化、资源化和减量化，实现镍超富集植物收获物的全值资源化回收。但迄今为止，镍超富集植物的镍钴金属回收技术目前还没有较好的方法；而磁选由于颗粒粒径的限制，应用于细小微颗粒的分离时会由于团聚问题导致分离效果较差，也无法直接应用于镍超富集植物中磁性金属的分离。因此，亟需找到一种绿色、安全、高效、不产生二次污染，并对镍超富集植物具有高值镍金属资源化分离回收的方法。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有植物修复技术超富集植物没有较好的回收方法，存在资源浪费、二次污染的问题；磁选回收细小颗粒的磁性金属效率低的缺陷和不足，提供一种绿色、安全、高效、不产生二次污染，并对镍超富集植物具有高值镍金属资源化分离回收镍、钴的方法。
6.本发明的目的是提供一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法。
7.本发明另一目的是提供所述从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法在稀土超富集植物资源化利用方面的应用。
8.本发明上述目的通过以下技术方案实现：
9.一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法，将镍超富集植物的植株干燥粉碎，经真空热解分段冷凝和超声辅助流体磁选，实现镍超富集植物中镍、钴和能源油气的回收。
10.本发明先用真空热解分段冷凝处理镍超富集植物干燥植株，热解程度完全，将镍超富集植物收获物热解生成热解油和热解气等能源物质；再采用超声辅助流体磁选热解将残渣中的镍及伴生的钴磁性元素进行分离回收，并且本发明将超声与流体磁选相结合，解决了磁选过程中细微颗粒团聚的问题，显著提高了分离效率。本发明方法联合了真空热解冷凝和超声辅助流体磁选，实现了热解油、热解气和镍钴元素的回收，整个过程绿色高效，在镍超富集植物资源化领域方面具有重要的应用价值。
11.具体的，所述从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法包括以下步骤：
12.s1、将镍超富集植物的植株收获后干燥粉碎，所得粉末于真空热解分段冷凝装置中，进行热解冷凝处理；
13.s2、待热解完全后，收集热解油、热解气和热解残渣，取热解残渣加入水，搅拌均匀，得固液混合物；
14.s3、将步骤s2所得固液混合物进行超声辅助流体磁选，收集得到镍钴微颗粒和磁选废液，磁选废液抽滤得到过滤物，所得过滤物为碳、硅等无机物质，可以进行回收。
15.进一步地，所述镍超富集植物为庭荠、叶下珠、alysium或海南毒鼠子。
16.更进一步地，步骤s1中，所述真空热解分段冷凝装置的第一段热解区域热解温度为650～750℃，升温速率为20～30℃/min，热解时间为30～45min；第二段冷凝区域的冷凝温度为160～180℃，第三段冷凝区域的冷凝温度为60～80℃。
17.优选地，步骤s1中，所述真空热解分段冷凝装置的第一段热解区域热解温度为700～750℃，升温速率为25～30℃/min，热解时间为30～40min；第二段冷凝区域的冷凝温度为170～180℃，第三段冷凝区域的冷凝温度为70～80℃。
18.更优选地，步骤s1中，所述真空热解分段冷凝装置的第一段热解区域热解温度为700℃，升温速率为30℃/min，热解时间为30min；第二段冷凝区域的冷凝温度为180℃，第三段冷凝区域的冷凝温度为80℃。
19.进一步地，步骤s1中，所述真空热解分段冷凝装置的真空度为10～100pa。优选地，所述真空热解分段冷凝装置的真空度为10～50pa；更优选地，所述真空热解分段冷凝装置的真空度为10pa。
20.更进一步地，步骤s2中，所述热解残渣和水的质量体积比为1：(300～700)g/ml。优选地，所述热解残渣和水的质量体积比为1：(400～600)g/ml；更优选地，所述热解残渣和水的质量体积比为1：500g/ml。
21.进一步地，步骤s2中，所述搅拌的温度为25～55℃，搅拌时间为10～30min。优选地，所述搅拌的温度为25～40℃，搅拌时间为20～30min；更优选地，所述搅拌的温度为35℃，搅拌时间为30min。
22.更进一步地，步骤s3中，所述超声辅助流体磁选的超声功率为100～250w。优选地，所述超声辅助流体磁选的超声功率为150～250w；更优选地，所述超声辅助流体磁选的超声功率为200w。
23.另外的，本发明还提供了所述从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法在稀土超
富集植物资源化利用方面的应用。
24.本发明具有以下有益效果：
25.本发明一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法，将镍超富集植物的植株干燥粉碎，经真空热解分段冷凝和超声辅助流体磁选，将镍超富集植物中镍、钴和能源油气回收，解决了超富集植物回收中存在的资源浪费、二次污染问题，还可以回收分离粒径较小的镍钴微颗粒，显著提高回收率和回收纯度；并且本发明方法绿色高效、操作简单，所得产物均具有较高的利用价值，环境、经济效益均较高，在稀土超富集植物资源化的领域具有重要的应用价值。
附图说明
26.图1为本发明一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法的流程图。
具体实施方式
27.以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
28.除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
29.实施例1一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法
30.所述方法包括以下步骤：
31.s1、将镍超富集植物庭荠的植株收获后进行烘干处理，烘干后的植株置于剪切式破碎机中破碎，得到均匀的庭荠粉末；称取40g所得庭荠粉末于真空热解分段冷凝装置中，设置第一段热解区域真空度为10pa，热解终温为700℃，升温速率为30℃/min，热解30min；设置第二段冷凝区域的冷凝温度为180℃，第三段冷凝区域的冷凝温度为80℃，进行热解冷凝处理；
32.s2、待热解完全后，收集热解油和热解气，得到热解油和热解气共29.435g，采用gc
‑
ms对热解油和热解气进行分析，其中，热解油、热解气主要为环氧乙烷和乙醛，可回收用作能源物质；收集热解残渣，取少量热解残渣经icp测量其中镍含量为18.63％，钴含量为12.09％，称量剩余热解残渣0.5g加入250ml蒸馏水，在25℃下搅拌30min，得固液混合物；
33.s3、将步骤s2所得固液混合物进行超声辅助流体磁选，超声功率设置为150w，在收集垫上收集到0.1426g镍钴微颗粒，纯度为98.26％，回收率为78％；废液收集池中收集磁选废液，磁选废液经过水泵抽滤后，得到0.3566g过滤物，所得过滤物为碳、硅等无机物质，可以进行回收。
34.实施例2一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法
35.所述方法包括以下步骤：
36.s1、将镍超富集植物叶下珠的植株收获后进行烘干处理，烘干后的植株置于剪切式破碎机中破碎，得到均匀的叶下珠粉末；称取40g所得叶下珠粉末于真空热解分段冷凝装置中，设置第一段热解区域真空度为50pa，热解终温为650℃，升温速率为25℃/min，热解30min；设置第二段冷凝区域的冷凝温度为160℃，第三段冷凝区域的冷凝温度为70℃，进行热解冷凝处理；
37.s2、待热解完全后，收集热解油和热解气，得到热解油和热解气共36.887g，采用gc
‑
ms对热解油和热解气进行分析，其中，热解油、热解气主要为环氧乙烷和乙醛，可回收用作能源物质；收集热解残渣，取少量热解残渣经icp测量其中镍含量为18.87％，钴含量为11.96％，称量剩余热解残渣0.6g加入300ml蒸馏水，在35℃下搅拌30min，得固液混合物；
38.s3、将步骤s2所得固液混合物进行超声辅助流体磁选，超声功率设置为200w，在收集垫上收集到0.1801g镍钴微颗粒，纯度为99.07％，回收率为73％；废液收集池中收集磁选废液，磁选废液经过水泵抽滤后，得到0.4050g过滤物，所得过滤物为碳、硅等无机物质，可以进行回收。
39.实施例3一种从镍超富集植物中分离回收镍、钴的方法
40.所述方法包括以下步骤：
41.s1、将镍超富集植物叶下珠的植株收获后进行烘干处理，烘干后的植株置于剪切式破碎机中破碎，得到均匀的叶下珠粉末；称取40g所得叶下珠粉末于真空热解分段冷凝装置中，设置第一段热解区域真空度为50pa，热解终温为650℃，升温速率为25℃/min，热解30min；设置第二段冷凝区域的冷凝温度为160℃，第三段冷凝区域的冷凝温度为70℃，进行热解冷凝处理；
42.s2、待热解完全后，收集热解油和热解气，得到热解油和热解气共35.996g，采用gc
‑
ms对热解油和热解气进行分析，其中，热解油、热解气主要为环氧乙烷和乙醛，可回收用作能源物质；收集热解残渣，取少量热解残渣经icp测量其中镍含量为19.21％，钴含量为12.47％，称量剩余热解残渣0.6g加入300ml蒸馏水，在35℃下搅拌30min，得固液混合物；
43.s3、将步骤s2所得固液混合物进行超声辅助流体磁选，超声功率设置为100w，在收集垫上收集到0.2101g镍钴微颗粒，纯度为78.07％，回收率为68％；废液收集池中收集磁选废液，磁选废液经过水泵抽滤后，得到0.3540g过滤物，所得过滤物为碳、硅等无机物质，可以进行回收。
44.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。