CN103667714A

CN103667714A - 电镀污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法

Info

Publication number: CN103667714A
Application number: CN201310686651.6A
Authority: CN
Inventors: 曹亮发
Original assignee: CHENZHOU FENGYUE ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHENZHOU FENGYUE ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-03-26

Abstract

本发明公开了一种电镀污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法，该方法包括配料、制粒、熔炼、吹炼、收尘、烟化和尾气处理等步骤。本发明采用火法冶金，原料适应性广，熔炼与吹炼在同一炉子内完成，设备操作简单，金属回收率高；经过高温强还原熔炼后，使其中6价有害铬还原为3价无害铬，完成电镀污泥的无害化处理；由于电镀污泥的主要成份为金属氧化物，还原熔炼的烟气中仅含微量的二氧化硫，因此烟气出来不需要脱硫；没有工艺废水产生，环境污染少；能从电镀污泥中有效地回收有价金属，并且实现无害化处理。

Description

电镀污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法

技术领域

本发明属于火法冶金综合回收技术,具体涉及一种电镀污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法。

背景技术

电镀污泥是电镀废水处理过程中产生的多金属的一类危险废弃物，特别是含铬的电镀污泥，危害更大，需要无害化处置。目前广泛采用稳定化、固定化、再填埋的方法，但存在重金属渗滤的风险，并且造成了资源的浪费。电镀污泥中重金属含量高，有的达到10%以上，若进行资源化回收，符合可持续发展要求，具有明显的经济和环境效益。目前，电镀污泥资源化方法主要包括湿法和火法－湿法联用两种。湿法工艺通常采用酸浸或氨浸，并通过沉淀、萃取、离子交换膜法等从浸出液中分离回收金属。虽然湿法回收金属效率高，但溶剂消耗量大，电镀污泥中往往含有有毒金属铬，在湿法生产过程中，大量的铬进入溶液，后续溶液的净化、铬渣的无害化处理、含铬废水的处理均比较麻烦，由于产生大量的生产废水，废水处理工艺复杂，成本高。处理不当即污染环境，特别是对于金属含量低的污泥则更无效益可言。火法－湿法联合工艺是先进行高温焙烧预处理，然后进行湿法回收。高温焙烧虽然能有效去除污泥中的杂质，提高金属含量，但高温会造成物相组成的变化，影响金属的浸出，但电镀污泥中的铬的毒性仍无法消除，存在着污染环境的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用火法冶金，能从电镀污泥中有效地回收有价金属，并且实现无害化处理的方法。

为了实现上述目的，本发明的工艺步骤如下：

1、配料：将电镀污泥、焦粉、石英石和石灰石按照重量比100︰25-30︰15-18︰5-7的比例进行配比, 其中电镀污泥按照干料计量；

2、制粒：将配好的物料送到制粒机进行制粒，粒度为直径20—30mm；

3、熔炼：将电镀污泥制成的原料颗粒加入富氧熔炼炉内，熔炼初始，富氧熔炼炉转速控制在1-1.5r/min逐渐加快5-6r/min；炉内温度保持在 1400-1500℃；待熔炼阶段1.5-2h完成后，开始出渣；

4、吹炼：通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气，同时炉体以15-20r/min的速度旋转；在吹炼过程中，Fe和Zn首先被除去，将粗铜转变成铜合金，进一步吹炼除去Pb和Sn，以形成粗铜；吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理；时间为4-6h；

5、收尘：熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘，得到有价金属富集烟尘；

6、烟化：来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内，与粉煤、空气发生反应，锌、铅等重金属进一步挥发，产出的烟气经脉冲收尘器收尘，收集的烟尘即为次氧化锌，残渣是送水泥厂或制砖厂；

7、尾气处理：收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。

其中熔炼和吹炼过程的化学反应如下：

富氧侧吹氧化还原与吹炼主要的反应有：

2C+O₂===2CO

C+O₂===CO₂

CO₂+C===2CO

CuO+C===Cu+CO

CuO+CO== Cu+CO₂

Pb+1/2O₂==PbO

Fe₂O₃+3C==2Fe+3CO

Fe₂O₃+C==2FeO+CO

2Fe+O₂==2FeO

4FeO+O₂==2Fe₂O₃

PbO+C==Pb+CO

PbO+CO==Pb+CO₂

ZnO+C==Zn+CO

2Zn+O₂==2ZnO

ZnO+CO==Zn+CO₂

SnO+CO==Sn+CO₂

2SnO+C==2Sn+CO₂

2CrO₃+3C===Cr₂O₃+3CO

2CrO₃+3CO=== Cr₂O₃+3CO₂

本发明的有益效果如下：

1、原料适应性广，电镀污泥普遍含铜，可直接配料采用火法熔炼，可有效分离铜与其他金属，对于含量较低的铅、锌、锡等金属能够于烟尘中有效富集，产出的粗铜与烟尘有利于下一步工艺进行金属提纯；

2、熔炼与吹炼在同一炉子内完成，设备操作简单，金属回收率高；

3、电镀污泥中所含铬，经过高温强还原熔炼后，使其中6价有害铬还原为3价无害铬，完成电镀污泥的无害化处理，其炉渣可用作水泥原料或制砖的原料；

4、由于电镀污泥的主要成份为金属氧化物，还原熔炼的烟气中仅含微量的二氧化硫，因此烟气出来不需要脱硫；

5、没有工艺废水产生，环境污染少。

附图说明：

图1为本发明的具体工艺流程图。

按照图1的工艺流程实施的实施例如下：

以下实施例中采用焦粉、石灰石粉和石英石粉成分如下表。

焦粉成分

石灰石粉成分

Figure 2013106866516100002DEST_PATH_IMAGE004

石英石粉成分

Figure 2013106866516100002DEST_PATH_IMAGE006

实施例一：

1、配料：将1#综合电镀污泥按下列比例将物料混合均匀，同时保证焦粉是过量的，配料比例：

1#综合电镀污泥：800kg

焦粉：200kg

石英石：120kg

石灰石：50kg

表1 1#综合电镀污泥成分(%)

Figure 2013106866516100002DEST_PATH_IMAGE008

3、熔炼：将电镀污泥制成的原料颗粒加入富氧熔炼炉内，加料结束后，烧嘴枪插入炉内进行熔炼。开始熔化时，富氧熔炼炉先以慢速绕炉子中心轴线转动，转速为1r/min并不断加快，最后达到5r/min左右；烧嘴枪先以中型火焰进行燃烧，随后自动改变喷枪的氧油比，火焰变为高氧化状态，在燃烧过程中，烟气被吸入直升烟道；由于烟道内吸入了更多的空气，直升烟道内的温度维持在800℃；炉内的金属随着炉内温度的升高开始熔化。为了降低操作成本，炉内温度保持在 1400℃；待熔炼阶段1.5h完成后，开始出渣；在熔炼期间，由于较深的还原性气氛，这时富氧熔炼炉渣中含有<0.8%的铜；

4、吹炼：还原产生的粗铜含杂质较高，需对炉内形成的粗铜进行吹炼，通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气，同时炉体以15r/min的速度绕炉子中心轮线旋转；在吹炼过程中，Fe和Zn首先被除去，将粗铜转变成铜合金，进一步吹炼除去Pb和Sn，以形成粗铜；吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理，吹炼的目的是制造粗铜；时间为4h。此反应阶段后，得到炉渣435 kg，粗铜43 kg，各元素的含量见表2。

表2 炉渣和粗铜各元素的含量(%)

5、收尘：熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘，得到有价金属富集烟尘92.5 kg，其中,主要含Pb 9.12%,Zn 81.50%，Sn 8.20%，从而达到多种金属富集的目的；

6、烟化：来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内，与粉煤、空气发生反应，锌、铅等重金属进一步挥发，产出的烟气经脉冲收尘器收尘，收集的烟尘即为次氧化锌186 kg，残渣是送水泥厂或制砖厂；

7、尾气处理：收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。

实施例二：

1、配料：将2#综合电镀污泥按下列比例将物料混合均匀，同时保证焦粉是过量的，配料比例：

2#综合电镀污泥：600kg

焦粉：150kg

石英石：100kg

石灰石：40kg

表3 2#综合电镀污泥成分(%)

成份	Cu	Pb	Sn	Ni	Fe	Zn	Cr	Mg	Ca	S	其它
												含量	22.54	-	0.25	-	36.99	0.08	3.61	0.19	0.37	2.52	33.45

3、熔炼：将电镀污泥制成的原料颗粒加入富氧熔炼炉内，加料结束后，烧嘴枪插入炉内进行熔炼。开始熔化时，富氧熔炼炉先以慢速绕炉子中心轴线转动，转速为1.2r/min并不断加快，最后达到5.5r/min左右；烧嘴枪先以中型火焰进行燃烧，随后自动改变喷枪的氧油比，火焰变为高氧化状态，在燃烧过程中，烟气被吸入直升烟道；由于烟道内吸入了更多的空气，直升烟道内的温度维持在850℃；炉内的金属随着炉内温度的升高开始熔化。为了降低操作成本，炉内温度保持在 1450℃；待熔炼阶段1.5h完成后，开始出渣；在熔炼期间，由于较深的还原性气氛，这时富氧熔炼炉渣中含有<0.8%的铜；

4、吹炼：还原产生的粗铜含杂质较高，需对炉内形成的粗铜进行吹炼，通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气，同时炉体以18r/min的速度绕炉子中心轮线旋转；在吹炼过程中，Fe和Zn首先被除去，将粗铜转变成铜合金，进一步吹炼除去Pb和Sn，以形成粗铜；吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理，吹炼的目的是制造粗铜；时间为5h。此反应阶段后，得到炉渣207.8 kg，粗铜137.2 kg，各元素的含量见表4。

表4 炉渣和粗铜各元素的含量(%)

元素	Cu	Pb	Sn	Ni	Fe	Zn	Cr	Mg	Ca	S	其它
												炉渣	0.78	-	0.10	-	43.59	0.02	0.01	0.08	2.25	2.12	51.04
粗铜	97.20	-	0.06	-	0.17	0.01	0.01	-	-	0.05	2.50

5、收尘：熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘，得到有价金属富集烟尘73 kg，其中，主要含Sn 12.05%, Zn 61.81%，Mg 9.80%，达到多种金属富集的目的；

6、烟化：来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内，与粉煤、空气发生反应，锌、铅等重金属进一步挥发，产出的烟气经脉冲收尘器收尘，收集的烟尘即为次氧化锌125 kg，残渣是送水泥厂或制砖厂；

7、尾气处理：收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。

实施例三：

1、配料：3#综合电镀污泥按下列比例将物料混合均匀，同时保证焦粉是过量的，配料比例：

3#综合电镀污泥：500kg

焦粉：130kg

石英石：80kg

石灰石：30kg

表5 3#综合电镀污泥成分(%)

成份	Cu	Pb	Sn	Ni	Fe	Zn	Cr	Mg	Ca	S	其它
												含量	51.24	0.09-	0.02	0.01	14.90	0.07	5.85	0.14	0.22	0.41	27.05

3、熔炼：将电镀污泥制成的原料颗粒加入富氧熔炼炉内，加料结束后，烧嘴枪插入炉内进行熔炼。开始熔化时，富氧熔炼炉先以慢速绕炉子中心轴线转动，转速为1.5r/min并不断加快，最后达到6r/min左右；烧嘴枪先以中型火焰进行燃烧，随后自动改变喷枪的氧油比，火焰变为高氧化状态，在燃烧过程中，烟气被吸入直升烟道；由于烟道内吸入了更多的空气，直升烟道内的温度维持在850℃；炉内的金属随着炉内温度的升高开始熔化。为了降低操作成本，炉内温度保持在 1450℃；待熔炼阶段1.5h完成后，开始出渣；在熔炼期间，由于较深的还原性气氛，这时富氧熔炼炉渣中含有<0.8%的铜；

4、吹炼：还原产生的粗铜含杂质较高，需对炉内形成的粗铜进行吹炼，通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气，同时炉体以20r/min的速度绕炉子中心轮线旋转；在吹炼过程中，Fe和Zn首先被除去，将粗铜转变成铜合金，进一步吹炼除去Pb和Sn，以形成粗铜；吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理，吹炼的目的是制造粗铜；时间为6h。此反应阶段后，得到炉渣44.5 kg，粗铜244.5 kg，各元素的含量见表6。

表6 炉渣和粗铜各元素的含量(%)

元素	Cu	Pb	Sn	Ni	Fe	Zn	Cr	Mg	Ca	S	其它
												炉渣	0.79	0.17	0.11	0.23	32.61	0.07	3.01	0.23	5.82	3.62	53.35
粗铜	98.07	-	-	0.02	0.02	0.01	0.01	-	-	0.03	1.86

5、收尘：熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘，得到有价金属富集烟尘58kg，其中主要含Pb 22.35%，Zn 59.50%，Sn 8.60%, Mg 5.11%，达到多种金属富集的目的；

6、烟化：来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内，与粉煤、空气发生反应，锌、铅等重金属进一步挥发，产出的烟气经脉冲收尘器收尘，收集的烟尘即为次氧化锌34kg，残渣是送水泥厂或制砖厂；

7、尾气处理：收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。

Claims

1.一种电镀污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法，其特征在于,包括以下步骤：

1）、配料：将电镀污泥、焦粉、石英石和石灰石按照重量比100︰25-30︰15-18︰5-7的比例进行配比, 其中电镀污泥按照干料计量；

2）、制粒：将配好的物料送到制粒机进行制粒，粒度为直径20—50mm；

3）、熔炼：将电镀污泥制成的原料颗粒加入富氧熔炼炉内，熔炼初始，富氧熔炼炉转速控制在1-1.5r/min逐渐加快5-6r/min；炉内温度保持在 1400-1500℃；待熔炼阶段1.5-2h完成后，开始出渣；

4）、吹炼：通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气，同时炉体以15-20r/min的速度旋转；在吹炼过程中，Fe和Zn首先被除去，将粗铜转变成铜合金，进一步吹炼除去Pb和Sn，以形成粗铜；吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理；时间为4-6h；

5）、收尘：熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘，得到有价金属富集烟尘；

6）、烟化：来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内，与粉煤、空气发生反应，锌、铅等重金属进一步挥发，产出的烟气经脉冲收尘器收尘，收集的烟尘即为次氧化锌，残渣是送水泥厂或制砖厂；

7）、尾气处理：收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。