專利名稱：含重金屬堿性污泥的資源化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含重金屬堿性污泥的資源化 處理方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)的發(fā)展，含重金屬的污泥量越來越大。主要來源于電鍍行業(yè)和平 共處制線路板行業(yè)，還有其它含重金屬的行業(yè)，通常含重金屬污水的處理方 法是如含六價鉻先用還原劑將六價鉻還原成三價鉻，再采用堿中和后得到含 重金屬堿性污泥再進(jìn)行水泥固化處理后進(jìn)行填埋。主要含有鉻、鐵、鎳、銅、 鋅等重金屬及可溶性鹽類。處理電鍍含重金屬廢水一般采用燒堿沉淀法和石 灰沉淀法，用燒堿沉淀，污泥量少，但成本高，污泥處理步驟簡化，用石灰 沉淀成本低，但污泥量大，處理步驟較復(fù)雜。水泥固化后再填埋，不僅處理 成本高，浪費(fèi)土地資源，而且還浪費(fèi)重金屬的寶貴資源。不符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的 原則。
污泥中各種重金屬化合物在組份中分散而含量偏低。特別是某些電鍍企業(yè) 采用石灰或電石作為中和劑，在中和沉淀處理時產(chǎn)生大量含重金屬的氫氧化 鈣，更使電鍍污泥的總量增大，重金屬組份含量降低，若將重金屬一一分離出 來，量太少，不經(jīng)濟(jì)。
現(xiàn)有的電鍍污泥處理工藝，主要集中在無害化處理，有些雖然也綜合考慮
到資源化及無害化處理，如氨法回收是用氨水將污泥中的Cu、Ni、 Zn浸出， 而難以處理的鐵與鉻留在固體中，且氨法處理工藝流程冗長，氨水浸出僅僅 分離出銅、鋅、鎳，要得到單一金屬還需要其他分離方法進(jìn)行分離，尤其是 氨浸液固比較大，達(dá)12 : 1，造成設(shè)備容積大，增加了設(shè)備投資，而且浸出 渣量大，有的占初始污泥50 %以上，渣中的鉻還須無害化或資源化處理。因而實用性欠佳，故難于推廣應(yīng)用。
同時由于各電鍍廠量小、點(diǎn)多，各種重金屬污染擴(kuò)散和流失可能性很大， 加之各電鍍企業(yè)的原料和工藝不同，鬼鍍污泥處置方法不一樣，單獨(dú)處理和綜 合利用成本很高，長期堆存又將導(dǎo)致環(huán)境污染和有用資源的浪費(fèi)。因此必須 采用一套既能集中處理又能系統(tǒng)進(jìn)行資源綜合利用的新方案，將所有不同組 份的電鍍污泥進(jìn)行徹底干凈地處理和綜合利用，使之全部資源化而不再產(chǎn)生 二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題提供了一含重金屬堿性石灰污泥的資源化處 理方法，使之全部資源化而不再產(chǎn)生二次污染。
為此，本發(fā)明公開了一種含重金屬堿性污泥的資源化處理方法，包括如 下步驟
a) 用酸液浸出含重金屬堿性污泥中含有的有價金屬，如含重金屬堿性
污泥，當(dāng)含重金屬的石灰污泥固液分離出酸浸渣含有Si02和酸浸液A;如含
重金屬堿性污泥為含重金屬的NaOH污泥就沒有酸浸渣，只有酸浸液A;
b) 超聲波處理步驟a)所得的酸浸液A得到酸浸液B，處理時間為2 分鐘-30分鐘，反應(yīng)溫度為30°C-80°C，超聲波的頻率為50KHz-500KHz;
c) 將重量百分比濃度為5-20X的堿溶液加入步驟b)如是含重金屬的 石灰污泥所得的酸浸液B中，控制溶液的pH值在l: 2.5， CaS04沉淀出來同 酸不溶物Si02 —起分離，固液分離得液體部分A和固體部分CaS04水合物；
d) 步驟c)中液體部分加入重量百分比濃度為10%-30%的硫酸亞鐵溶 液和硫酸洗鋼板除銹的含酸硫酸亞鐵溶液之一，加入量按FeS04 *7H20干基計 算，為重金屬離子總量的10倍-15倍，酸性條件下反應(yīng)60-120分鐘得液體 部分B;
e) 將重量百分比濃度為5-20%的堿溶液加入步驟(0處理后的液體部 分B中，并控制溶液的pH值在8-9，反應(yīng)溫度50"C-90°C,用通壓縮空氣方
法氧化，氣液比為4-8: 1，反應(yīng)時間為20分鐘-2小時，形成鐵氧體；f)將步驟c)所得到的固體部分與步驟a)的含Si02的酸浸渣、步驟 c)的硫酸鈣(CaS04)混和后用做制水泥的添加料。如是含重金屬的NaOH污 泥，就沒有含Si02酸浸渣，也沒有CaS04不能做水泥的添加料?？芍苯蛹恿?酸亞鐵制鐵氧體。
處理含重金屬廢水，如電鍍廢水的最常用的方法是用氫氧化鈉或氧化鈣 中和沉淀，廢水中重金屬生成氫氧化物沉淀轉(zhuǎn)入到電鍍含重金屬廢渣中，因 而一般采用稀酸特別是稀硫酸先溶解其中的有價金屬。如果采用稀硫酸溶解 電鍍污泥，其溶解反應(yīng)如下
Cu(0H)2 + H2S04 - CuS04 + 2H20 Ni(0H)2 +跳=NiS04 + 2H20 Zn(0H)2 + H2S04 = ZnS04 + 2H20 Fe(0H)2 +跳二 FeS04 + 2H20 2Cr(0H)3 + 3跳=Cr2(S04)3 + 6H20 Ca(0H)2 + H2S0< 二 CaS0< 4 + 2H20
在一些實施例中，所述酸液為重量百分比濃度為20%硫酸，重量百分 比濃度為20%硫酸的量為石灰污泥體積的4-8倍。
在步驟a)中還可用攪拌反應(yīng)強(qiáng)化溶解，攪袢機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為20轉(zhuǎn)/分-60轉(zhuǎn)/分。
用稀硫酸浸出含重金屬堿性污泥，尤其是電鍍石灰污泥，其中的絕大部 分有價重金屬很容易以離子狀態(tài)進(jìn)入浸出液中，稀硫酸浸出電鍍石灰污泥的 含Si02渣為6%-7%，從酸浸渣的元素組成來看，酸浸渣主要成分為Si02及少 量酸不溶的脈石，可以認(rèn)為浸出過程使電鍍石灰污泥減量化和無害化。本實 施例中酸浸液的pH值優(yōu)選控制在1-2. 5。
用10%-30%的硫酸溶解含重金屬的堿性污泥，使生成的硫酸鈣溶解，重金 屬也同時溶解，用5%-20%的堿液(NaOH)調(diào)PH1-2. 5時，硫酸鈣完全沉淀， 但重金屬不沉淀，步驟c)中沉淀物CaS04同酸浸渣中所含的Si02—起可做為水泥廠的原料，西硅酸鹽水泥需要CaS04、 Si02的成份。
步驟b利用超聲波的能量和振蕩作用于含重金屬硫酸鈣堿性污泥的酸浸 液，使重金屬在酸性條件下易同CaS04脫開。固液分離出硫酸鈣后的含重金 屬溶液，先用硫酸亞鐵在酸性條件下將未還原的六價鉻還原成三價鉻，其沉 淀的pH為5.6;銅的沉淀pH值為6.8;鋅的沉淀pH為7.9;鎳的沉淀pH為 9.0，但當(dāng)達(dá)pH為8-9時，鉻、銅、鋅、鎳發(fā)生了共沉淀。加過量硫酸亞鐵， 以FeS04，7H20計算，為重金屬離子總量的10倍-15倍，反應(yīng)5分鐘-60分鐘 后在加5%-30%的堿液控制，PH8-9時，用空氣氧化Fe2+部分氧化成Fe3 同 Cr3+、 Cr2+、 Zn2+、 ^2+共同產(chǎn)生結(jié)晶反應(yīng)形成MFe304 (M代表重金屬)的具有 尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體，不再二次溶出，很穩(wěn)定。反應(yīng)時間為20分鐘-2小時， 反應(yīng)溫度為50°C-9(TC，處理后水pH和重金屬都能穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)準(zhǔn)排放。
鐵氧體脫水、干燥后的原料還可進(jìn)一步深加工，粉碎篩分到80目-100目， 加入到磁鐵礦槽粉中用做鐵合金添加料，加溫到500'C-S0(TC，粉碎篩分到 100目-200目，含水量控制在2%-5%，可制成磁性材料的添加料，F(xiàn)e系列催 化劑添加料，電波吸收體材料的添加料，用超細(xì)粉碎機(jī)粉碎成800篩目以上 可制成鐵氧體的微米材料和納米材料，做為涂料的添加料，以降低成本；
在一些實施例中，所述固液分離方式可為板框壓濾，帶式壓濾、真空吸濾 和離心分離方法中之一；其中離心分離方法，離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為3000轉(zhuǎn)/分-6000 轉(zhuǎn)/分；
在一些實施例中，所述硫酸亞鐵溶液可以為硫酸清洗鋼板除銹的含硫酸的 硫酸亞鐵廢液，做到以廢治廢，降低運(yùn)行成本。
本發(fā)明不僅工藝通用性強(qiáng)，適合處理各種含重金屬堿性污泥，尤其是常 規(guī)電鍍石灰污泥，而且工藝條件容易控制，設(shè)備簡單，容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)， 減少處理成本，是一種減量化、無害化和資源化處理電鍍廢渣技術(shù)。本發(fā)明 不僅取得明顯的社會效益和生態(tài)環(huán)境效益，而且取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。


圖l.本發(fā)明一實施例中的工藝流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說 明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗 方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件，除非特別說明。
結(jié)合附圖的工藝流程說明實施例。
電鍍含重金屬石灰污泥輸送到酸溶罐，同時從水槽中調(diào)水調(diào)配成重量百分
比濃度為20%硫酸進(jìn)儲罐。按電鍍含重金屬石灰污泥體積比4倍量的酸量將 儲罐內(nèi)的重量百分比濃度為20%硫酸泵入酸溶罐，開動攪拌機(jī)每分鐘30轉(zhuǎn)， 酸溶時間30分鐘，溫度為常溫(20°C)，使石灰污泥中同硫酸反應(yīng)生成的硫 酸鈣和所含重金屬都充分溶解。
然后用每分鐘3000轉(zhuǎn)的離心機(jī)進(jìn)行固液分離，酸不溶物的固體部分進(jìn)酸 不溶物槽，液體部分進(jìn)超聲波反應(yīng)器進(jìn)行脫重金屬的振蕩反應(yīng)。超聲波頻率 為100KHz，反應(yīng)溫度為4(TC，反應(yīng)時間為10分鐘，使重金屬離子同硫酸鈣 充分脫開。再進(jìn)沉淀罐；將20%堿槽(NaOH)中已用自來水槽中水調(diào)好的重 量百分比濃度為20%濃度氫氧化鈉溶液加到沉淀罐中，用PH控制儀控制加堿 量，控制PH為1.5;加堿的目的是使硫酸鈣(CaS04)完全沉淀出來，但重 金不沉淀。
然后泵送離心機(jī)進(jìn)行固液分離，離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為每分鐘3000轉(zhuǎn)，固體部分 進(jìn)沉渣槽，同時將酸不溶物槽的二氧化硅(Si02)和同沉渣槽中的硫酸鈣
(CaS04) —起同時進(jìn)混和機(jī)攪拌混和，混和機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為20轉(zhuǎn)/分。最后經(jīng)包裝 運(yùn)到水泥廠，用做制水泥的添加料。液體部分進(jìn)鐵氧體反應(yīng)罐，用加水調(diào)成 的重量百分比濃度為20%硫酸亞鐵溶液加入反應(yīng)罐中，加量以FeS04 *7仏0計 為重金屬離子總量的15倍，反應(yīng)10分鐘，用加熱器加熱到溫度為8(TC時； 接著再用加水調(diào)成的重量百分比濃度為2(^的NaOH溶液進(jìn)入反應(yīng)罐，反應(yīng)時 間為1小時，接著用空壓機(jī)鼓空氣，氣液比控制在l: 4,形成褐黑色具有尖 晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體，然后用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，液體達(dá)標(biāo)排放。離心機(jī)轉(zhuǎn) 數(shù)為3000轉(zhuǎn)/分。固體部分含水量40%左右的濕鐵氧體用流化床干燥機(jī)進(jìn)行干燥脫水，溫度為150'C，使含水量控制在8%之內(nèi)。脫水鐵氧體用粉碎機(jī)粉 碎成100篩目的粉末狀，做為冶煉鐵合金的添加料，控制3%水份的鐵氧體用 加熱爐加熱到80(TC使晶體重新排列，可制成磁性材料添加料，F(xiàn)e系列化學(xué) 催化劑添加料，電波吸收體添加料。如再用微粉機(jī)進(jìn)行粉碎，達(dá)800目以上， 可制成納米級，微米級材料，用做涂料的添加料。
本發(fā)明的范圍不受所述具體實施方案的限制，所述實施方案只欲作為闡 明本發(fā)明各個方面的單個例子，本發(fā)明范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。 實際上，除了本文所述的內(nèi)容外，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上文的描述和附圖可 以容易地掌握對本發(fā)明的多種改進(jìn)。所述改進(jìn)也落入所附權(quán)利要求書的范圍 之內(nèi)。上文提及的每篇參考文獻(xiàn)皆全文列入本文作為參考。
權(quán)利要求
1.一種電鍍石灰污泥的資源化處理方法，包括如下步驟a)用酸液浸出含重金屬堿性污泥中含有的有價金屬，如含重金屬堿性污泥為含重金屬的石灰污泥固液分離出酸浸渣含SiO2和酸浸液A；如含重金屬堿性污泥為含重金屬的NaOH污泥就沒有酸浸渣，只有酸浸液A；b)超聲波處理步驟a)所得的酸浸液A得到酸浸液B，處理時間為2分鐘-30分鐘，反應(yīng)溫度為30℃-80℃，超聲波的頻率為50KHz-500KHz；c)將重量百分比濃度為5-20％的堿溶液加入步驟b)如是含重金屬的石灰污泥，所得的酸浸液B中，控制溶液的pH值在1.0-2.5，CaSO4沉淀分離，固液分離得液體部分A和固體部分CaSO4；d)步驟c)中液體部分加入重量百分比濃度為10％-30％的硫酸亞鐵溶液，加入量按FeSO4·7H2O干基計算，為重金屬離子總量的10倍-15倍，酸性條件下反應(yīng)5分鐘-6分鐘得液體部分B；e)將重量百分比濃度為5-30％的堿溶液加入步驟d)處理后的液體部分B中，并控制溶液的pH值在8-9，反應(yīng)溫度50℃-90℃，用通壓縮空氣方法氧化，氣∶液比為4-8∶1，反應(yīng)時間為20分鐘-2小時，形成鐵氧體；f)將步驟c)所得到的固體部分與步驟a)的含SiO2的酸浸渣、步驟c)的硫酸鈣(CaSO4)脫水混和后用做制水泥的添加料，如是含重金屬的NaOH污泥，就沒有含SiO2酸浸渣和硫酸鈣渣，可直接加硫酸亞鐵制鐵氧體。
2.如權(quán)利要求1所述的資源化處理方法，其特征在于,所述酸液為重量 百分比濃度為10%-30°/。的硫酸和硫酸清洗鋼板除銹的含酸硫酸亞鐵廢液之 一，加入量為含重金屬堿性污泥體積的4-8倍。
3. 如權(quán)利要求1所述的資源化處理方法，其特征在于所述固液分離方式 可為板框壓濾，帶式壓濾、真空吸濾和離心分離方法中之一。
4. 如權(quán)利要求5所述的資源化處理方法，其特征在于所述離心分離方 法，離心機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為3000轉(zhuǎn)/分-6000轉(zhuǎn)/分。
5. 如權(quán)利要求1所述的資源化處理方法，其特征在于所述硫酸亞鐵溶液 為硫酸亞鐵水溶液和硫酸亞鐵水溶液補(bǔ)充硫酸清洗鋼板除銹的含硫酸的硫酸亞鐵廢液之一。
6.含重金屬的鐵氧體用12CTC-20(TC熱空氣干燥，粉碎篩分到80目-100 目，含水量8%-15%可做為冶煉鐵合金的添加料，如用熱爐再加溫到500°C-800 °C,含水量控制在2%-5%，粉碎篩分到100目_200目可做為磁性材料的添加 料，F(xiàn)e系列催化劑的添加料，電波吸收體材料的添加料，用超細(xì)粉碎機(jī)、粉 碎成800篩目以上的微米材料和納米材料的混和材料，可制成涂料的添加料。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種含重金屬堿性污泥的資源化處理方法，該方法是先用硫酸液浸出含重金屬堿性污泥中含有的有價金屬，固液分離出含SiO₂的酸浸渣和酸浸液，再用超聲波處理酸浸液，然后加堿控制溶液的pH值使CaSO₄沉淀分離，固液分離得液體部分和含SiO₂和CaSO₄固體部分；液體部分先用硫酸亞鐵處理，再加堿調(diào)整pH值，通壓縮空氣方法氧化，形成鐵氧體；并制成具有多種用途的添加料。固體部分用做制水泥的添加料。本發(fā)明不僅工藝通用性強(qiáng)，適合處理各種含重金屬堿性污泥，而且工藝條件容易控制，設(shè)備簡單，容易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，減少處理成本，是一種減量化、無害化和資源化處理含重金屬堿性污泥廢渣技術(shù)。
文檔編號C02F11/00GK101618929SQ20081020219
公開日2010年1月6日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者劉文治, 薈 宋 申請人:劉文治;劉正華;薛生根