CN102433437A

CN102433437A - 一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法

Info

Publication number: CN102433437A
Application number: CN2011103296780A
Authority: CN
Inventors: 王治军; 谭希发; 曾钿
Original assignee: Huizhou TCL Environment Technology Co Ltd
Current assignee: Huizhou TCL Environment Technology Co Ltd
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-10-26
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-26
Also published as: CN102433437B

Abstract

本发明涉及一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法。处理方法包括：对污泥进行深度脱水至含水率为55%以下，重量减少到原重的33%~56%；脱水污泥经破碎后送至污泥干燥机将其干燥至含水率为6%～12%；对干燥污泥、熔剂、粘结剂进行配料、制块或制球；将焦炭、块料或球状料放入熔炼炉中进行熔炼。本发明具有对物料用性强，工艺流程较短，金属回收率高，设备操作简单，投资少，生产成本低，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法

技术领域

本发明涉及工业危险废物处理领域，尤其涉及到一种重金属污泥的资源化及无害化处理方法。

背景技术

随着冶炼工业、金属加工业、机器制造工业、电镀工业及其他工业的快速发展，工业生产过程中所产生的重金属废水量不断加大，重金属含量也不断升高，本着节能减排的目的，对该类废水进行处理是势在必行。本发明的处理物料主要来源于上述行业在处理重金属废液过程中产生的含铜或含镍污泥。

含铜或含镍污泥作为重金属废水的“终态物”，含水率一般为75%～85%，虽然其量比废水要少得多，但是由于废水中的重金属都转移到污泥中，因此从某种意义上来说该污泥对环境的危害要比废水严重得多。如果在回收过程中处置不当或者未加处理直接填埋，将会给环境带来极大的危害，造成严重的二次污染。另一方面，铜含镍污泥又是一种廉价的、巨大的二次可再生资源，处置该污泥回收有价金属，既可以最低限度的降低环境污染，又可以最大限度地节约资源，可谓一举两得。

近年来，国内外学者对重金属污泥的资源化及无害化处理方面做了不少研究工作，也取得了许多阶段性的成果。

中国授权专利CN100506727C“一种电镀污泥的资源化处理工艺”，其特征在于电镀污泥先经烘干，再与溶剂、焦炭进行配料后进入熔炼炉熔炼回收有价金属。该工艺存在的主要缺点污泥未经深化脱水处理，而是直接进行干燥，能耗大，生产成本高。

中国授权专利CN100402676C “从电镀污泥中回收有价金属的方法”，其特征在于电镀污泥先用酸浸有价金属，固液分离后加硫化物沉铜，然后再进行固液分离得到硫化铜和沉铜母液，最后分步处理回收沉铜母液中的有价金属。该工艺的主要缺点是工艺流程长，固液分离困难，有价金属回收率较低，酸性条件下采用硫化法沉铜的操作环境差，生产过程中又会产生新的重金属废水。

中国授权专利CN1193834C “工业废渣综合利用、固化处理电镀污泥的方法”，其特征在于先将工业废渣、电镀污泥和按一定比例加入调节pH至7.5～9之间，然后加固化剂、稳定剂和水搅匀后制模，并固化成砌块，最后对砌块养护、风干得到砌筑模块成品。该工艺主要缺点是没有对其中的有价金属进行回收利用，未达到资源化及无害化处理的双重目的。

发明内容

本发明提供了一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法。其目的是要克服现有工艺在回收过程中存在的缺点。提出了一种设备操作简单，投资少，能耗较低，生产成本不高，易工业化，具有良好的经济效益和社会效益，既达到了有害废物的减量化，又实现有害废物的资源化和无害化处理方法。

为达到上述目的，本发明所述的一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，采用的技术方案分如下步骤进行。

第一步深度脱水：将收集回来的含水率为75%～85%的含铜或含镍污泥放入调浆池，加水调制成含水率90%～98%的泥浆，然后通过隔膜泵或螺杆泵在压力为0.6MPa～1.0MPa条件下进料过滤脱水60min～150min，待进料过滤结束后用压力为1.0MPa～1.6MPa的高压水进行压榨脱水20min～60min，使污泥含水率脱至55%以下，重量减少到原重的33%～56%，深度脱水过程中产生的废水经净化达标处理后用做熔炼炉设备冷却水和炉渣水淬的补水。

第二步破碎及干燥：深度脱水后的块状污泥经污泥破碎机破碎后，送至污泥干燥机，污泥在干燥机中停留时间控制在15min～50 min，采用温度为200℃～800℃高温烟气将其干燥至含水率为6%～12%。

第三步配料、制块或制球：将干污泥、熔剂、粘结剂按100：10～35：3～10重量比配好后加入到捏合机中，搅拌混匀后，送制块机或制球机进行制块或制球，然后块状料或球状料进行自然风干2～5天。

第四步熔炼：将焦炭、块料周期性的由熔炼炉上部加入，同时用鼓风机向熔炼炉中鼓入空气，物料在下落过程中，依次进入温度为300℃～700℃的预热区、温度为700℃～1200℃的烧结区，再到熔炼区在温度为1200℃～1600℃的条件下进行还原熔炼，最后将液态铜从金属放出口放出后铸锭成粗铜锭，液体炉渣由渣口放出经水淬后进入渣池，高温熔炼过程中产生的炉渣最多的元素是铁和硅，炉渣中的铁主要以铁橄榄石（2FeO.SiO₂）、钙铁橄榄石（CaFeSiO₄）、磁性铁矿物（Fe₃O₄）存在；硅除了与氧化铁形成铁橄榄石外，大部分呈硅灰石[Ca₃(Si₃O₉)]及无定形的玻璃体，炉渣做水泥生产原料外卖至周边水泥厂。

第五步烟气处理：通过引风机将熔炼炉产生的高温烟气全部引入进入污泥干燥机中用来干燥污泥，如果该烟气热量不够，则通过燃烧重油或煤产生高温烟气来补充，由干燥机出来的烟气净化用旋风除尘，布袋除尘，湿式除硫、除臭方式进行净化。

所述的深度脱水过程中所用的设备是带有反吹、自动拉板、曲张卸饼装置的增强聚丙烯厢式隔膜压榨压滤机。

所述的污泥干燥机是在内部设有旋耙飞腾破解装置、自清理装置、物料与烟气分离装置、三通道转鼓干燥机。

所述的熔剂为石灰石、白云石、石英石、碎玻璃、萤石中的一种或多种；所述的粘结剂为石灰、焦粉、煤粉、水泥中的一种或多种。

本发明优点具有对物料用性强，工艺流程较短，金属回收率高，设备操作简单，投资少，生产成本低，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合本发明的具体实施例来对本发明的工艺方法作进一步的详细说明，并不能以此限制本发明的保护范围。

实施例1：铜污泥的组成成分：Cu 3.07%，Fe 1.34%，Si1.44%，Ca 1.05%，Al 0.70%，Zn 0.09%，S 0.31%，Ni＜0.01%,水分82.51%，其他9.48%。

处理方法依次包括：污泥深度脱水、破碎及干燥、配料及制块、熔炼和烟气处理五个步骤。

（1）污泥深度脱水。

将上述组成成分铜污泥放入污泥调浆池，加水调制成含水率为94%的料浆，然后采用隔膜泵进料过滤90min，进料压力控制为0.8MPa，待进料过滤结束后，转用进水压力为1.6MPa螺杆泵向隔膜滤板进水，对滤饼进行压榨脱水40min后得到深度脱水滤饼。

深度脱水过程中产生的废水经净化达标处理后用做熔炼炉设备冷却水和炉渣水淬的补水。

（2）破碎及干燥。

深度脱水后的块状污泥经污泥破碎机破碎后，用螺旋输送器加入到污泥干燥机中，污泥在干燥机中停留时间控制在35min，采用温度为450℃高温烟气对其进行干燥得到干污泥。

（3）配料及制块。

取干燥污泥2000kg，熔剂（石灰石190kg，石英石240kg）,水泥100kg，加入到捏合机中混合，搅拌均匀后送制块机进行制块，再将块状料风干3天。

（4）熔炼。

将块料、焦炭（按放炉量，即放入块料的15~20%）周期性的由熔炼炉上部加入，同时用鼓风机向熔炼炉中鼓入空气，物料在下落过程中，依次进入温度为500℃左右的预热区、温度为1000℃左右烧结区，再到熔炼区在温度为1250℃的条件下进行还原熔炼，最后将液态铜从金属放出口放出后铸锭成粗铜锭，液体炉渣由渣口放出经水淬后进入渣池，由捞渣机捞出后送渣场堆存。

（5）烟气处理。

通过引风机将熔炼炉产生的高温烟气全部引入污泥干燥机中，用于干燥湿污泥，同时通过燃烧重油向干燥机中补充高温烟气，由干燥机出来的烟气分别经旋风除尘、布袋除尘、5%氢氧化钠溶液喷淋洗涤处理后进入烟囱排空。结果见表1。

实施例2：镍污泥的组成成分：Ni 1.03%，Fe 1.47%，Cu 0.16%，Si 1.58%，Ca 0.92%，Al 0.77%，Zn 0.24%，S 0.36%,水分84.14%，其他9.33%。

（1）污泥深度脱水。

将上述组成成分镍污泥放入污泥调浆池，加水调制成含水率为92%的料浆，然后采用隔膜泵进料过滤80min，进料压力控制为0.8MPa，待进料过滤结束后，转用进水压力为1.6MPa螺杆泵向隔膜滤板进水，对滤饼进行压榨脱水30min后得到深度脱水滤饼。

（2）破碎及干燥。

深度脱水后的块状污泥经污泥破碎机破碎后，用螺旋输送器加入到污泥干燥机中，污泥在干燥机中停留时间控制在25min，采用温度为450℃高温烟气对其进行干燥得到干污泥。

（3）配料及制块。

取干燥污泥2000kg，熔剂（石灰石150kg，石英石290kg）,水泥100kg，加入到捏合机中混合搅拌均匀后送制块机进行制块，再将块状料风干3天。

（4）熔炼。

将块料、焦炭（按放炉量，即放入块料的15~20%）周期性的由熔炼炉上部加入，同时用鼓风机向熔炼炉中鼓入空气，物料在下落过程中，依次进入温度为500℃左右的预热区、温度为1200℃左右烧结区，再到熔炼区在温度为1550℃左右的条件下进行还原熔炼，最后将液态镍从金属放出口放出后铸锭成粗镍锭，液体炉渣由渣口放出经水淬后进入渣池，由捞渣机捞出后送渣场堆存。

（5）烟气处理。

表1、各实施例分析结果：

Claims

1.一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，其特征在于如下顺序步骤：

（1）深度脱水：将收购来的含水75%～85%的重金属污泥放入调浆池中，加水调制成含水率为90%～98%的泥浆，然后对污泥进行深度脱水，使污泥的含水率降至55%以下，重量减少到原重的33%～56%；

（2）破碎及干燥：深度脱水后的块状污泥经污泥破碎机破碎后，送至污泥干燥机，污泥在干燥机中停留时间控制在15min～50 min，采用温度为200℃～800℃高温烟气将其干燥至含水率为6%～12%；

（3）配料、制块或制球：将干燥的污泥、熔剂、粘结剂按100：10～35：3～10重量比配好后加入到捏合机中搅拌混匀，然后再送制块机或制球机进行制块或制球，所得块状料或球状料进行自然风干2～5天；

（4）将焦炭与步骤（3）所得块状料或球状料在熔炼炉上部加入，同时向熔炼炉中鼓入空气，物料在下落过程中，依次进入300℃～700℃的预热区、700℃～1200℃的烧结区，再到熔炼区，在温度为1200℃～1600℃的条件下进行还原熔炼，最后将液态金属从金属放出口放出后铸锭成金属锭，液体炉渣由渣口放出经水淬后进入渣池；

（5）烟气处理：熔炼炉、干燥机产生的烟气经净化除尘后由烟囱排空。

2.根据权利要求1所述的一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，其特征在于：所述重金属污泥主要来源于冶炼行业、金属加工厂行业、电镀厂行业、机械制造行业，在处理生产过程中产生的重金属废液时产生的含铜或含镍污泥。

3.根据权利要求1所述的一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，其特征在于：所述的深度脱水过程中所用的设备是带有反吹、自动拉板、曲张卸饼装置的增强聚丙烯厢式隔膜压榨压滤机。

4.根据权利要求1或3所述的一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，其特征在于：所述深度脱水分为进料过滤脱水和隔膜压榨脱水两部分，进料压力和时间分别为0.6～1.0MPa和60min～150min，隔膜压榨压力和时间分别为1.0～1.6MPa和20min～60min。

5.根据权利要求1所述的一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，其特征在于：所述的污泥干燥机是在内部设有旋耙飞腾破解装置、自清理装置、物料与烟气分离装置、三通道转鼓干燥机。

6.根据权利要求1所述的一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，其特征在于：熔炼过程中产生的高温烟气全部进入污泥干燥机，用于干燥污泥，如果该烟气热量不够，则通过燃烧重油或煤产生高温烟气来补充。

7.根据权利要求1所述的一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，其特征在于：所述的熔剂为石灰石、白云石、石英石、碎玻璃、萤石中的一种或多种；所述的粘结剂为石灰、焦粉、煤粉、水泥中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种重金属污泥资源化及无害化的处理方法，其特征在于：所述的烟气处理是将干燥机出来的烟气用旋风除尘、布袋除尘，湿式除硫、除臭方式进行净化后由烟囱排空。