摘要：为了解决当前工业废渣处理不当对环境、土壤以及水资源造成严重污染的问题，基于工业废渣中含有大量的重金属，实现资源重复利用的考虑，采用湿法回收的萃取工艺对工业废渣中的重金属进行回收。根据萃取工艺路线选取了实验仪器和试剂，并制定了详细的实验方案；重点对萃取温度、萃取时间和pH值对钴的萃取率影响进行对比分析，最终所得的萃取工艺条件可指导实践生产。

　　关键词：工业废渣；钴金属；萃取温度和时间；pH值

　　0引言

　　近年来，随着我国经济的高速发展，早期时代由于监管不到位，化工工厂排放物不通过处理就直接排放，所产生的固体废弃物随意丢弃等均造成了环境的严重污染，尤其是对于含有重金属的固体废弃物，由于固体废弃物含有毒性，对环境和人类造成巨大的威胁[1-2]。在上述背景下，对工业废渣中的重金属采取相应的萃取技术进行回收，不仅可以减少固体废弃物对环境的污染，而且还能够实现对重金属的资源再利用。本文将重点对工艺废渣中的金属钴的萃取和回收工艺展开研究，具体阐述如下。

　　1实验方案设计

　　钴作为人类生产和生活中的重金属资源，其主要应用于合金制造、催化、航空航天以及电池材料等领域中。在工业废渣中含有大量的钴金属，如果对其不加以萃取回收利用，不仅会造成钴重金属的污染，而且还会造成钴金属的浪费[3]。目前，针对工业中的重金属钴主要通过湿法进行回收；与传统的活法冶金技术相比较而言，湿法回收技术具有效率高、能耗低的优势，而且在回收过程中不会产生有害气体，对环境的污染小。

　　在湿法回收技术中的萃取冶金技术具有更加明显的成本低、污染小以及操作简便的优势。本文将通过萃取冶金技术对工业废渣中的重金属钴进行回收。

　　1.1实验仪器及材料

　　结合工业废渣中重金属钴的萃取工艺路线，需要提前准备如表1所示的实验试剂。

　　基于上述实验试剂还需准备数字式酸度计、电子天平、火焰原子分光光度计、钴空心阴极等、镍空心阴极灯、恒温鼓风干燥箱、电热恒温水浴锅、X射线衍射以及扫描电子显微镜。

　　1.2实验方法研究

　　本次实验所采取的萃取剂为2-乙基己基磷酸单与2-乙基己基酯的混合物，简称P507，该型萃取剂具有较高的萃取能力、价格低廉、毒性小等优势。对工业废渣重金属中钴进行萃取和回收需经历如下步骤：萃取前准备、条件优化、含钴固体废渣实验前处理和浸出以及浸出液的萃取和反萃取，具体操作如下。

　　1）萃取前准备。将萃取剂与煤油进行充分混合后，在其中加入一定氢氧化钠进行皂化反应；配置钴离子质量浓度为5 g/L的硫酸钴溶液和镍离子质量浓度为5 g/L的硫酸镍溶液，将其分别置于100 mL的容器中，以备后续确定在镍混合液中萃取钴最佳条件时使用[3]。

　　2）萃取最佳条件的确定。将1）中事前准备好的混合液和皂化反应液置于30 mL的离心管中，将离心管置于水浴锅中在恒定温度下对镍混合液中的钴进行萃取，重点对pH、温度、萃取时间等指标对萃取率的影响进行分析，最终得出钴的最佳萃取工艺条件。

　　3）萃取最佳条件的验证。将待萃取的固体废弃物置于恒温鼓风干燥箱中，设置温度为105℃,当每15 min质量变化小于1 g时，认为固体废弃物烘干。将烘干后的固体废弃物研磨，采用2）中确定的最佳工艺条件对重金属钴进行萃取，最终通过分液、滤渣以及烘干等一系列操作后得到草酸钴[4]。

　　2最佳工艺条件的确定

　　充分掌握固体废弃物所包含的重金属以及各重金属的含量，采用火焰原子吸收仪对其中的重金属成分以及比例进行测定，测定结果如表2所示。

　　2.1 pH值对钴金属萃取效果的影响

　　从理论上讲，不同重金属在不同萃取剂下对应的最佳pH值存在差异，即酸碱性的变化将会直接影响萃取物的萃取效果[5]。基础实验条件：硫酸镍质量浓度为5 g/L，萃取剂含量为20%，皂化率为65%，反应温度为45℃,反应时间为8 min。在上述基础实验条件下对pH分别为1、2、3、4、5、6、7的硫酸钴溶液的萃取效果进行对比，实验结果如图1所示。

　　由图1可知，随着pH从1到7的增大对应钴离子的萃取率先增大后减小，其中在pH=5时萃取率达到了最大值；对于镍离子而言，随着pH值的变化其萃取率在13%～18%之间，变化不大。因此，萃取重金属钴的最佳pH为5。

　　2.2萃取温度对钴金属萃取效果的影响

　　pH为5，在其他基础实验条件不变的基础上对萃取温度为25、30、35、40、45、50、55、60℃对应金属钴的萃取率进行对比，对比结果如图2所示。

　　由图2可知，随着萃取温度的增加对应金属钴的萃取率先缓慢上升而后处于相对平稳的变化趋势；当萃取温度大于40℃以后金属钴的萃取率变化不大，位置在80%～81%之间；考虑到温度过后会导致萃取剂蒸发导致成本增加的问题，将最佳的萃取温度确定为40℃。

　　2.3萃取时间对钴金属萃取效果的影响

　　pH为5，萃取温度为40℃,在其他基础实验条件不变的基础上对萃取时间分别为5、6、7、8、9和10 min对金属钴萃取率进行对比，对比结果如图3所示。

　　由图3可知，随着萃取时间的延长，金属钴的萃取率缓慢上升；其中，当萃取时间从5 min延长至8 min时对应的萃取率从71.36%增加至83.07%；8 min以后萃取时间继续延长萃取率基本维持在83%左右，变化不大。

　　3结语

　　工业固体废弃物中含有大量的重金属，对其直接排放不仅会造成所在区域土壤以及地下水的污染，而且还会造成重金属资源的浪费。本文采用湿法回收技术中的萃取工艺对工业废渣中的钴金属进行萃取和回收，并对其最佳工艺通过实验方案进行优选，得出如下结论：

　　1）经对所研究工业废渣中的重金属进行测定可知，其中钴离子的含量为11.56%。

　　2）通过控制变量原则对比萃取时间、温度和pH等指标对萃取率的影响，综合考虑萃取成本和能耗的问题，最终确定最佳萃取时间为8 min，萃取温度为40℃,pH为5；上述所确定的最佳工艺条件将可应用于实际生产中。

　　参考文献

　　[1]姚明辉，徐巧莲，刘润杰，等.土壤修复与重金属回收中的超临界二氧化碳萃取技术[J].环境工程，2011（S1）：282-288.

　　[2]章艳红，唐玉红，陈俊华，等.某工业废渣堆放场地重金属污染特征与健康风险评估[J].有色金属工程，2021，11（2）：120-126.

　　[3]曾清如，廖柏寒，杨仁斌，等.EDTA溶液萃取污染土壤中的重金属及其回收技术[J].中国环境科学，2003，23（6）：5.

　　[4]赵宗锋，刘志英，徐炎华，等.萃取法分离回收不锈钢酸洗污泥硫酸浸出液中的重金属[J].化工环保，2018，38（3）：353-357.

　　[5]杨海君，曾清如，杨成建，等.利用Na2S2O3溶液萃取和回收污染土壤中的重金属[J].农业环境科学学报，2006（2）：65-68.