CN104003592B - 一种高砷重金属污泥资源综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高砷重金属污泥资源综合利用的方法，属于资源综合利用与环境保护技术领域。首先将高砷重金属污泥自然风干后破碎至粒度为10μm以下，然后在200℃以下条件下干燥得到干燥高砷重金属污泥；向上述步骤得到的干燥高砷重金属污泥中加入碳质燃料并混合均匀，然后高温分解制备得到富含SO2的尘气和热解产物；热解产物采用酸性废水处理提取有价金属，而富含SO2的尘气净化制备得到硫酸，易挥发性成分富集灰渣进一步回收利用有价成分。该方法通过将含CaSO4的铜冶炼污泥制备得到产品硫酸，直接富集易挥发性有价成分于灰渣中，而难挥发性重金属将采用酸性废水处理提取有价金属。
Description
技术领域
本发明涉及一种高砷重金属污泥资源综合利用的方法，属于资源综合利用与环境保护技术领域。
背景技术
有色金属工业是我国国民经济重要的基础原材料产业，而作为能源、水资源、矿石资源、再生资源消耗量很大的资源密集型产业，其“三废”资源化利用潜力巨大，“三废”资源化利用技术对于有色金属工业可持续发展有着重要的意义。铜作为有色金属中的十大主要金属之一，其产量也较大，铜冶金工业“三废”资源化利用对于提升铜冶金工业竞争力与发展清洁生产具有十分积极的意义。
在我国主要的铜冶炼方法是火法冶炼，其冶炼污泥主要来源于酸性废水处理，酸性废水一般通过石灰铁盐法处理，酸性废水经过处理后的得到水质合格的污泥同时也产生大量的的铜冶炼污泥。铜冶炼污泥中除富含重金属外，其主要成分为CaSO4，其余部分元素如表1所示，实施例1中的铜冶炼污泥X射线荧光光谱分析(XRF)如图1所示，其含量达到50%以上，既是一种二次资源，又是二次污染源。铜冶炼通常未经处理和利用，直接堆放或填埋，在自然条件下，经雨水淋溶和渗滤会对土壤、地下水、地表水体及农作物造成二次污染。重金属及砷进入水体和土壤后难以被生物降解，并可通过生物链富集，危害人体健康。另外，污泥随意堆放，会侵占大量土地。因此对铜冶炼过程中产生污泥的来源、类别、特性及无害化、资源化处理研究是十分必要的。
表1
我国铜产量巨大，因此而带来的是每年铜冶炼污泥量巨大，以一个年产十万吨粗铜的火法冶炼厂为例，其日产污泥量达到30吨。这部分冶炼污泥不能很好的利用，不但是资源的一种浪费，且占用大量土地，造成环境的污染。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种高砷重金属污泥资源综合利用的方法。该方法通过将含CaSO4的铜冶炼污泥制备得到产品硫酸，直接富集易挥发性有价成分于灰渣中，而难挥发性重金属将采用酸性废水处理提取有价金属，本发明通过以下技术方案实现。
一种高砷重金属污泥资源综合利用的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将高砷重金属污泥自然风干后破碎至粒度为10μm以下，然后在200℃以下条件下干燥得到干燥高砷重金属污泥；
（2）向步骤（1）得到的干燥高砷重金属污泥中按照干燥高砷重金属污泥按照质量比为1：10～40加入碳质燃料并混合均匀，然后在900℃~1500℃条件下高温分解0.5～2h制备得到富含SO2的尘气和热解产物；
（3）将步骤（2）得到的热解产物采用酸性废水处理提取有价金属，而富含SO2的尘气进行预热回收、净化收尘至温度为430℃获得SO2烟气和易挥发性成分富集灰渣，最后将SO2烟气输送到制酸系统制备得到硫酸，易挥发性成分富集灰渣进一步回收利用有价成分。
所述高砷重金属污泥中包括以下质量百分比组分：CaSO4＞40%、As＞1%、Zn＞2%。
所述步骤（2）碳质燃料为无烟煤或焦炭。
本发明的有益效果是：（1）实现了污泥的资源化循环利用，避免的大量污泥的产生以及重金属污泥带来的污染；（2）该方法不仅实现了污泥的循环利用，还达到了回收SO2制酸与富集有价成分的目的，通过该工艺可以直接富集易挥发性有价成分于灰渣中，而而难挥发性重金属将采用酸性废水处理提取有价金属，并可实现这些重金属回收利用；（3）系统内部实现余热回收与利用可大大提高系统运行的能源利用效率，降低工艺运行成本；（4）本方法提出一种极具应用前景的冶炼污泥循环综合利用的方法，对于冶炼行业的节能减排与环境保护都具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例1中的铜冶炼污泥X射线荧光光谱分析(XRF)图；
图2是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图2所示，该高砷重金属污泥资源综合利用的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将高砷重金属污泥自然风干后破碎至粒度为10μm以下，然后在200℃以下条件下干燥得到干燥高砷重金属污泥，其中高砷重金属污泥中包括以下质量百分比组分：Ca28.10%，其余主要成分如表1的物料1#所示；
（2）向步骤（1）得到的干燥高砷重金属污泥中按照干燥高砷重金属污泥按照质量比为1：40加入碳质燃料并混合均匀，然后在1500℃条件下高温分解0.5h制备得到富含SO2的尘气和热解产物，其中碳质燃料为无烟煤；
（3）将步骤（2）得到的热解产物采用酸性废水处理提取有价金属，而富含SO2的尘气进行预热回收、净化收尘至温度为430℃获得SO2烟气和易挥发性成分富集灰渣，最后将SO2烟气输送到制酸系统制备得到硫酸，易挥发性成分富集灰渣进一步回收利用有价成分。
经过上述步骤可获得的实施结果为：
热解残渣：CaO含量为50%；尘气中SO2浓度：18%；易挥发性成分富集灰渣包括：As2O3、ZnO、Pb、Se等。
实施例2
如图2所示，该高砷重金属污泥资源综合利用的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将高砷重金属污泥自然风干后破碎至粒度为10μm以下，然后在180℃条件下干燥2h得到干燥高砷重金属污泥，其中高砷重金属污泥中包括以下质量百分比组分：Ca28.30%，其余主要成分如表1的物料3#所示；
（2）向步骤（1）得到的干燥高砷重金属污泥中按照干燥高砷重金属污泥按照质量比为1：20加入碳质燃料并混合均匀，然后在1200℃条件下高温分解2h制备得到富含SO2的尘气和热解产物，其中碳质燃料为焦炭；
（3）将步骤（2）得到的热解产物采用酸性废水处理提取有价金属，而富含SO2的尘气进行预热回收、净化收尘至温度为430℃获得SO2烟气和易挥发性成分富集灰渣，最后将SO2烟气输送到制酸系统制备得到硫酸，易挥发性成分富集灰渣进一步回收利用有价成分。
经过上述步骤可获得的实施结果为：热解残渣：CaO含量为55%；尘气中SO2浓度：16%；易挥发性成分富集灰渣包括：As2O3、ZnO、Pb、Se等。
实施例3
如图2所示，该高砷重金属污泥资源综合利用的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将高砷重金属污泥自然风干后破碎至粒度为10μm以下，然后在150℃条件下干燥得到干燥高砷重金属污泥，其中高砷重金属污泥中包括以下质量百分比组分：Ca28.30%，其余主要成分如表1的物料3#所示；
（2）向步骤（1）得到的干燥高砷重金属污泥中按照干燥高砷重金属污泥按照质量比为1：30加入碳质燃料并混合均匀，然后在900℃条件下高温分解3h制备得到富含SO2的尘气和热解产物，其中碳质燃料为无烟煤；
（3）将步骤（2）得到的热解产物采用酸性废水处理提取有价金属，而富含SO2的尘气进行预热回收、净化收尘至温度为430℃获得SO2烟气和易挥发性成分富集灰渣，最后将SO2烟气输送到制酸系统制备得到硫酸，易挥发性成分富集灰渣进一步回收利用有价成分。
经过上述步骤可获得的实施结果为：热解残渣：CaO含量为40%；尘气中SO2浓度：10%；易挥发性成分富集灰渣包括：As2O3、ZnO、Pb、Se等。
Claims (3)
1.一种高砷重金属污泥资源综合利用的方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先将高砷重金属污泥自然风干后破碎至粒度为10μm以下，然后在200℃以下条件下干燥得到干燥高砷重金属污泥；
（2）向步骤（1）得到的干燥高砷重金属污泥中按照干燥高砷重金属污泥与碳质燃料为1：10～40的质量比，向干燥高砷重金属污泥中加入碳质燃料并混合均匀，然后在900℃~1500℃条件下高温分解0.5～2h制备得到富含SO2的尘气和热解产物；
（3）将步骤（2）得到的热解产物采用酸性废水处理提取有价金属，而富含SO2的尘气进行预热回收、净化收尘至温度为430℃获得SO2烟气和易挥发性成分富集灰渣，最后将SO2烟气输送到制酸系统制备得到硫酸，易挥发性成分富集灰渣进一步回收利用有价成分。
2.根据权利要求1所述的高砷重金属污泥资源综合利用的方法，其特征在于：所述高砷重金属污泥中包括以下质量百分比组分：CaSO4＞40%、As＞1%、Zn＞2%。
3.根据权利要求1所述的高砷重金属污泥资源综合利用的方法，其特征在于：所述步骤（2）碳质燃料为无烟煤或焦炭。
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