CN101618892B

CN101618892B - 不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收及综合利用方法

Info

Publication number: CN101618892B
Application number: CN2009101838161A
Authority: CN
Inventors: 宋敏; 王文宝; 吴昌子; 仲兆平; 金保升
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: CN101618892A

Abstract

不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收及综合利用方法公布了一种在不锈钢废水处理过程中产生的污泥中镍、铬回收循环利用的方法。将酸洗过程的废液直接用于浸取污泥中的金属离子，节约了试剂的用量。通过设置多个反应池，在每个反应池中加入一定量的酸或碱，控制pH值，根据无机化合物的不同溶解度来有效分离各物质，研究开发不锈钢产业污泥中重金属的回收利用技术，重金属铬、镍，回收效率高，并将回收的重金属用于不锈钢的冶炼中，回收的铁用于高效絮凝剂的制备，并将絮凝剂用于污水处理中，实现污水回用，节约处理成本。本工艺设备简单，操作容易，具有一定得推广应用性。

Description

不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收及综合利用方法

技术领域

本发明适用于不锈钢生产、电镀行业及相关的表面处理工业废水处理污泥中的重金属回收利用领域，特别涉及不锈钢领域重金属的回收和循环利用。

背景技术

随着不锈钢产业的发展，其生产加工过程中产生的含重金属的废水及固体废弃物对周围土壤及地表水环境的影响也日益显现。不锈钢产业是一个资源消耗大、污染严重的行业，一方面随着工业的发展，消耗大量的重金属，造成重金属资源的相对缺乏；另一方面，产生大量含镍、锌、铬等重金属离子的工业废水。重金属污泥是不锈钢等加工业的废水经中和处理的固体废物，含有多种重金属，已被国家列为国家危险废物名录(HW17)。

重金属污泥颗粒较细，呈细泥状；成分复杂，含有多种重金属元素如镍、锌、铬等；金属多以氢氧化物、氧化物、碳酸盐等状态赋存，金属含量波动范围大，因此增加了废水重金属污泥综合利用的难度。如果这些污泥不经处理而随便堆放或者直接填埋的话，会对地下水、生态环境造成二次污染，在外界环境的作用下有可能转化为毒性更强的化合物，通过食物链等方式，这种重金属会进入人体，造成不同程度的中毒现象，最终危害人体健康。

此外重金属污泥中含有多种金属成分，其本身是一种廉价的可再生资源。由于金属是一种不可再生资源，加之我国金属资源短缺，因此如何有效地减排及回收利用重金属污泥中的铬、镍等重金属，防治污泥对环境污染问题已引起人们的极大关注，实现重金属污泥的资源化再生利用及环境无害化处理，是目前亟待解决的重大问题也是国内外重点攻关的技术。

近年来，不少研究者对电镀污泥中重金属的减排及回收利用多有研究，但是在不锈钢污泥中进行重金属回收利用的报道却很少，将污泥作为一种廉价的二次可再生资源，回收其中的镍、铬，铁等，不仅可以避免环境污染，同时通过回收利用重金属减少不锈钢生产中重金属的使用量，实现清洁生产、循环经济，为江苏不锈钢产业群的健康发展奠定了基础。此外，对缓解我国重金属资源短缺，推动相关产业发展，都有着积极作用和重要意义，具有较好的社会效益。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收及综合利用方法，以污水处理厂工艺流程为依据，立足清洁生产工艺与污泥重金属减排回收再用相结合，研究开发回收利用重金属工艺与循环经济工艺，降低重金属及水资源消耗，实现污泥中重金属超低排放回收利用及废水的循环利用。

技术方案：根据不锈钢酸洗废水处理厂污泥的特点，结合污染物排放标准的要求，研究污泥中重金属回收利用的技术。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：

1)将重金属污泥置于第一个反应釜中，加入浸出剂，搅拌，pH控制在1.0～1.5范围内，充分浸取反应，进行过滤，把滤液泵入第二个反应釜中，滤渣另行处理；

2)向第二个反应釜中加入氟化钠溶液，调节溶液的pH在4.0～4.5范围内，充分反应，过滤，将滤液泵入第三个反应釜中，滤渣另行处理；此步骤将去除滤液中的钙、镁、铝杂质；

3)向第三个反应釜中加入氢氧化钠碱溶液，调节溶液的pH在5.0～6.0范围内，常温下搅拌，过滤分离，将得到的含镍、铁的滤液泵入第四个反应釜中，同时收集氢氧化铬沉淀滤渣待用；此工艺大部分的铬沉淀，实现了铬与镍、铁的分离；将氢氧化铬中和渣焙烧，分解得到三氧化二铬回用于不锈钢冶炼；

4)在pH值3.5～4.2，50～60℃条件下，在第四个反应釜中加入双氧水氧化剂，将溶液中二价铁离子氧化成三价铁离子，然后再用碳酸钠溶液中和铁沉淀，过滤，滤液泵入第五个反应釜中，滤渣收集待用；

5)将步骤4)中的滤渣置于第六个反应釜中，在混酸池按照水、硫酸、硝酸体积比80~100∶18~22∶5~8配制混酸，然后缓慢加入到第六个反应釜内，控制反应的初始温度在20～40℃，充分反应后，取样测定得到的聚硫酸铁絮凝剂产品技术指标，产品达标后，用泵抽至产品储槽内；

6)在pH值4.0～5.0，10％～15％的P507萃取剂萃取第五个反应槽中的少量杂质，有机相与水相比为1∶5～6，三级萃取，萃取有机相用5N-7N的浓硫酸反萃再生有机相，有机相与水相比为1∶1.5～2，萃取液为纯净的镍溶液。

所述的加入的浸出剂是不锈钢酸洗过程中的废酸洗液，浸取时间4个小时以上。

步骤2)中氟化钠溶液质量浓度为10~15％。

步骤3)中氢氧化钠溶液的质量浓度为15~18％。

步骤3)中碳酸钠溶液的质量浓度为20~25％。

本发明不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收的综合利用方法在于步骤5)中得到聚硫酸铁絮凝剂，将作为水处理剂用于不锈钢酸洗过程中废水的处理回用。

本发明不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收的综合利用方法在于步骤6)中得到纯镍溶液回用于不锈钢冶炼。

有益效果：

(1)重金属循环利用效率高。从污泥中回收重金属，并将回收的重金属镍、铬直接用于不锈钢冶炼中，实现了有限资源循环利用，避免二次污染，节约生产成本。

(2)实现生产过程废水循环利用。将不锈钢生产过程中的硫酸洗液直接用于浸取污泥，减少了硫酸试剂的用量，节约处理成本，并有效的减少废水的排放，杜绝了二次污染。将淋滤及酸洗废水经废水处理设施处理后回用，减少了表面处理的水耗，实现了废水的循环利用。

(3)回收铁的资源化利用。中和得到的铁沉淀用于制备高效的聚合硫酸铁絮凝剂，用于废水处理，实现了以废治废及铁的有效回收利用。该方法反应时不必加热，也不需搅拌，方法简单，将得到的絮凝剂用于废水处理中，节约废水处理成本，同时实现了污泥中金属的资源化和综合利用。

(4)具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。该发明将有效的解决污水处理厂污泥的处置问题，同时有效的回收污泥中的镍和铬，实现了环境保护与资源节约综合利用。回收污泥中的重金属一方面可以减少重金属对人类和环境的危害，具有显著的环境效益；同时通过回收利用重金属减少不锈钢生产中重金属的使用量，为企业创造经济价值；此外，循环利用重金属，对有效的缓解我国重金属资源短缺，推动相关产业发展，都有着积极作用和重要意义，具有较好的社会效益。

(5)整合多种工艺。将污泥中重金属回收利用、废酸洗液再用及废水的回用等多种工艺整合，综合考虑不锈钢厂全局工艺、整体用水平衡与污泥综合处理回收利用工艺，实现清洁生产、循环利用，节约处理成本，实现水资源的回用和重金属的回收利用，达到节水减排的效果。

将污泥作为一种廉价的二次可再生资源，回收其中的镍、铬，铁等，不仅可以避免环境污染，同时通过回收利用重金属减少不锈钢生产中重金属的使用量，实现清洁生产、循环经济。此外，对缓解我国重金属资源短缺，推动相关产业发展，都有着积极作用和重要意义，具有较好的社会效益。

附图说明

图1是本发明所述的污泥中重金属回收循环再利用工艺流程图。

具体实施方式

本发明采用湿法工艺处理不锈钢酸洗废水处理的污泥，工艺流程主要包括酸浸、中和沉淀、萃取，并将回收的重金属回用于不锈钢冶炼中，并按下述步骤进行：

(1)将重金属污泥置于第一个反应釜中，加入废酸洗液，搅拌，终点pH控制在1.0～1.5范围内，充分浸取反应，进行过滤，把滤液泵入第二个反应槽中，滤渣另行处理。

(2)往第二个反应槽中加入氟化钠溶液，调节溶液的pH在4.0～4.5范围内，充分反应，过滤，将滤液泵入第三个反应槽中，滤渣另行处理。此步骤将去除滤液中的钙、镁、铝杂质。

(3)往第三个反应槽中加入氢氧化钠碱溶液，调节溶液的pH在5.0～6.0范围内，常温下搅拌，过滤分离，将得到的含镍、铁的滤液泵入第四个反应槽中，同时收集氢氧化铬沉淀滤渣待用。此工艺大部分的铬沉淀，实现了铬与镍、铁的分离。将氢氧化铬中和渣焙烧，分解得到三氧化二铬回用于不锈钢冶炼。

(4)在pH值3.5～4.2，50～60℃条件下，在第四个反应槽中加入双氧水氧化剂，将溶液中二价铁离子氧化成三价铁离子，然后再用碳酸钠溶液中和铁沉淀，过滤，滤液泵入第五个反应槽中，滤渣收集待用。

(5)将步骤4中的滤渣置于第六个反应釜中，在混酸池按照水、硫酸、硝酸体积比80~100∶18~22∶5~8配制混酸，然后缓慢加入到第六个反应釜内，控制反应的初始温度在20～40℃，充分反应后，取样测定产品技术指标，产品达标后，用泵抽至产品储槽内。

(6)在pH值4.0～5.0，10％～15％的P507萃取剂萃取第五个反应槽中的少量杂质，有机相与水相比为1∶5～6，三级萃取，萃取有机相用5N-7N的浓硫酸反萃再生有机相，有机相与水相比为1∶1.5～2，萃取液为纯净的镍溶液。

图1所示，将污泥置入第一个反应釜中，按固液比为1∶2的比例，加入硫酸洗液，在常温下搅拌，控制终点浸出液的pH值为1.0～1.5，浸取4小时以上，然后过滤，把滤液泵入第二个反应釜，浸出渣另行处理；在反应的滤液中，按滤液含钙、镁、铝量的2~3倍加入10~15％氟化钠溶液，在常温下搅拌至少1小时，然后过滤，把滤液泵入第三个反应釜中，控制反应槽中滤液的pH值为4.0～4.5，过滤，将滤液泵入第四个反应釜中，滤渣另行处理。按铬比氢氧化钠为1∶3的比例缓慢加入15~18％氢氧化钠溶液，在常温下搅拌，然后过滤，把滤液泵入第五个反应釜中，同时收集氢氧化铬沉淀滤渣，将氢氧化铬中和渣焙烧，分解得到三氧化二铬回用于不锈钢冶炼。在第五个反应槽的滤液中加入15％H₂O₂，控制滤液的pH为3.5～4.2，在50～60℃条件下，将溶液中二价铁离子氧化成三价铁离子，然后再用20~25％碳酸钠溶液中和铁沉淀，过滤，滤液泵入第六个反应槽中，滤渣收集置于反应釜中，在混酸池按照水、硫酸、硝酸体积比80~100∶18~22∶5~8配制混酸，然后缓慢加入到反应釜内，控制反应的初始温度在20～40℃，至少反应48小时后，取样测定产品技术指标，产品达标后，用泵抽至产品储槽内。在pH值4.0～5.0，10％～15％的P507萃取剂(V P507/V煤油)萃取第六个反应釜中的含镍溶液中的少量杂质，有机相与水相比为1∶5～6，三级萃取，萃取有机相用5N-7N的浓硫酸反萃再生有机相，有机相与水相比为1∶1.5～2，萃取液为纯净的镍溶液。

Claims

1.一种不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收方法，其特征是该方法按下述步骤进行：

2)向第二个反应釜中加入氟化钠溶液，调节溶液的pH在4.0～4.5范围内，充分反应，过滤，将滤液泵入第三个反应釜中，滤渣另行处理；此步骤将去除步骤1)滤液中的钙、镁、铝杂质；

3)向第三个反应釜中加入氢氧化钠碱溶液，调节溶液的pH在5.0～6.0范围内，常温下搅拌，过滤分离，将得到的含镍、铁的滤液泵入第四个反应釜中，同时收集氢氧化铬沉淀滤渣待用；此工艺使大部分的铬沉淀，实现了铬与镍、铁的分离；将氢氧化铬沉淀滤渣焙烧，分解得到三氧化二铬回用于不锈钢冶炼；

4)在pH值3.5～4.2，50～60℃条件下，在第四个反应釜中加入双氧水氧化剂，将溶液中二价铁离子氧化成三价铁离子，然后再用碳酸钠溶液中和使铁沉淀，过滤，滤液泵入第五个反应釜中，滤渣收集待用；

5)将步骤4)中的滤渣置于第六个反应釜中，在混酸池按照水、硫酸、硝酸体积比80～100∶18～22∶5～8配制混酸，然后缓慢加入到第六个反应釜内，控制反应的初始温度在20～40℃，充分反应后，取样测定得到的聚硫酸铁絮凝剂产品技术指标，产品达标后，用泵抽至产品储槽内；

6)在pH值4.0～5.0，10％～15％的P507萃取剂萃取第五个反应釜中的少量杂质，有机相与水相比为1∶5～6，三级萃取，萃取有机相用5N-7N的浓硫酸反萃再生有机相，有机相与水相比为1∶1.5～2，萃取液为纯净的镍溶液。

2.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收方法，其特征在于所述的加入的浸出剂是不锈钢酸洗过程中的废酸洗液，浸取时间4个小时以上。

3.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收方法，其特征在于步骤2)中氟化钠溶液质量浓度为10～15％。

4.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收方法，其特征在于步骤3)中氢氧化钠碱溶液的质量浓度为15～18％。

5.根据权利要求1所述的不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收方法，其特征在于步骤4)中碳酸钠溶液的质量浓度为20～25％。

6.一种如权利要求1所述的不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收方法，其特征在于步骤5)中得到聚硫酸铁絮凝剂，将作为水处理剂用于不锈钢酸洗过程中废水的处理回用。

7.一种如权利要求1所述的不锈钢酸洗废水污泥中重金属的回收方法，其特征在于步骤6)中得到纯净的镍溶液回用于不锈钢冶炼。