CN106311718B - 一种含重金属废弃物的无害化处置和资源化利用方法 - Google Patents

一种含重金属废弃物的无害化处置和资源化利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种含重金属废弃物，特别是金属表面处理过程中不锈钢酸洗污泥和电镀污泥废弃物的无害化处理和资源化利用方法，涉及环境工程领域，包括收集并检测含重金属的废弃物中Ni含量；根据Ni含量检测结果，向含重金属的废弃物中加入具有第一含量或者具有第二含量的还原剂；利用高温还原处理，使废弃物中的重金属元素变为稳定的金属氧化物或者金属合金与渣液的混合物；提取所述稳定的金属氧化物或者金属合金，将剩余物作为生产其他产品的原料，本发明方法可以处理不锈钢酸洗污泥、电镀污泥、含Ni的废催化剂，及不锈钢厂排放的除尘烟灰和其它含Ni、Cr元素的废弃物，实现了重金属废弃物的无害化处理和综合利用，Cr6+的回收率达到100％。

Description

一种含重金属废弃物的无害化处置和资源化利用方法
技术领域
本发明涉及环境工程领域，尤其涉及含重金属的废弃物，特别是不锈钢酸洗污泥和电镀污泥的无害化处理和资源化利用方法。
背景技术
在不锈钢企业及电镀企业对金属表面处理加工过程中，其不锈钢酸洗污泥中含Ni、Cr、Fe，电镀污泥中含Ni、Cu、Zn、Fe等金属元素，属危险废物。特别是污泥中Cr6+离子的化合物会对人体产生毒害。对该类废物，如不进行无害化处置，将会对环境造成严重危害，另一方面，污泥中Ni、Cr、Cu、Zn、Fe等金属元素具有较高的工业利用价值，如果不加以回收，则意味着资源的巨大浪费，所以对污泥进行无害化处置，回收污泥中有价金属元素，实现污泥资源化综合利用即是环境保护的需要，也是社会可持续发展实现循环经济的需要。
目前对上述污泥的处理技术大致分为三种方法
1、湿法处理：铵浸或酸浸回收有价元素Ni、Cu、Cr等。该方法的优点是：①金属元素回收率高。缺点是：①工艺流程复杂，操作复杂，浸出液消耗大，处理量小，特别是对不锈钢酸洗泥，因污泥中含Cr金属且其处置量小，易造成二次污染，一般较为少用。该方法主要应用于含Ni、Cu、Zn、Fe元素的电镀污泥和废催化剂的处理。
2、用于生产建筑材料(烧砖或焙烧为水泥熟料)：该方法的优点是处理污泥量大，适合工业化生产，但缺点是污泥中有价元素得不到充分利用，因而电镀污泥的处理一般很少采用此方法。此方法的另一个缺点是在生产建材(烧砖或焙烧水泥熟料)过程中，污泥中Cr3+极有可能又被氧化的Cr6+而存在于建材中而带来潜在的环境危险。因此对不锈钢酸洗污泥的处理需先对污泥进行无害化处置后，将污泥中Cr2O3回收后尾渣方可用于水泥生产的填充料使用。
3、火法还原处理：针对不锈钢酸洗污泥，污泥中的金属元素Ni、Cr、Fe。通过高温还原冶炼而制取‘镍铬合金产品。该方法的优点是无害化处置效果好，有价金属元素利用率高，缺点是设备投资较大，污泥处理面受限，电能消耗较高。
泰州明锋资源再生科技有限公司在公开号CN103526029A发明专利申请中提供一种不锈钢酸洗污泥制备镍铬合金的方法，该方法包括以下步骤：在不锈钢酸洗污泥中加入碱液，调节PH为6.5-7.5，得到中性污泥，将上述中性污泥加入回转窑中进行烘干得到干基，将干基加入制球机中，并同时加入焦炭和淀粉进行制球得到混合颗粒；将上述混合颗粒加入回转窑中进行还原冶炼，同时控制温度为1250-1400℃，并同时加入添加剂进行还原反应1-2h得到金属状态球；将金属状态球装入等离子电炉熔化冶炼得到镍铬合金。
泰州明锋资源再生科技有限公司上述方法属于火法还原处理，其主要存在的不足在于：a、回转窑需增加电炉设备配套冶炼，不仅投资大，并且增加了电能消耗，在电力资源比较紧张，电价比较高的地区，其生产成本较难控制；b、该方法处理含Ni＞2％以上的酸洗污泥效果较好一些，如果酸洗不锈钢件中有200系列钢件，污泥中含Ni仅0.8～1.4％时，则该方法冶炼单位镍金属的成本会很高，所以该法处理只能局限于含镍较高的污泥，而不锈钢酸洗污泥量大，约为不锈钢产量的3～5％，其中约80％污泥含Ni≤1.5％，因此，该方法的适用范围受到镍含量的很大限制。
发明内容
为了解决现有技术存在的含重金属废弃物污泥处理成本高、应用面窄、操作复杂、污泥利用率低的技术问题，本发明提供一种含重金属废弃物的污泥无害化和资源化处理方法，充分利用了废弃物中镍、铬、铁等元素的物理及化学性质，采用了磁选和还原的方法进行处理。采用本发明方法处理污泥不但可以将有害的废弃物变为稳定无害的金属氧化物或合金产品，而且还能将处理后的物料直接用于冶金生产的辅料或水泥生产的原料。
本方法处理含重金属废弃物污泥外，还可用于处理含Ni、Cr的不锈钢尘灰、以及废催化剂等废弃物。
为实现本发明的目的，本发明提供一种含重金属废弃物的无害化和资源化处置方法包括：
收集含重金属的废弃物，并检测所述含重金属废弃物中Ni含量；
根据Ni含量检测结果，向所述含重金属的废弃物中加入具有第一含量的还原剂或者具有第二含量的还原剂；
在向所述含重金属的废弃物中加入具有第一含量的还原剂或者具有第二含量的还原剂后，对其进行高温还原处理，使废弃物中的重金属元素变为稳定的金属氧化物或者金属合金与渣液的混合物；
提取所述稳定的金属氧化物或者金属合金，并将剩余物作为生产其他产品的原料。
特别是，本发明提供的含重金属废弃物的无害化、资源化处理方法还包括以下步骤：
当所述收集的含重金属废弃物的含水量大于20％时，在检测含重金属废弃物中Ni含量前先进行烘干处理，使其含水量为10-20％。
其中，所述的根据Ni含量检测结果，向所述含重金属的废弃物中加入具有第一含量的还原剂或者具有第二含量的还原剂包括：
Ni含量检测结果小于2％时，向所述含重金属的废弃物中加入具有第一含量的还原剂进行均匀混合；
Ni含量检测结果大于或等于2％时，向所述含重金属的废弃物中加入具有二含量的还原剂进行均匀混合。
尤其是，所述高温处理包括：
将加入了具有第一含量还原剂的含重金属废弃物送入烧结机、竖窑或回转窑中进行高温处理，处理温度为900-1200℃，处理时长为1-1.5h，使废弃物中的重金属元素变为稳定的金属氧化物；
将加入了具有第二含量还原剂的重含金属废弃物送入回转窑中进行高温处理，处理温度为1200-1450℃，处理时长为1.5-2h，使废弃物中的重金属元素变为金属合金。
尤其是，所述提取稳定的金属氧化物或者金属合金包括：
将由具有第一含量还原剂的含重金属废弃物高温处理得到的稳定金属氧化物进行球磨或粉碎后，再进行第一磁选处理，得到含有NiO、Cr2O3、Fe2O3、CuO中的一种或多种金属氧化物，作为生产镍铬合金的原料，尾渣作为生产水泥的原料或冶金辅料或铜冶炼原料被利用；
将由具有第二含量还原剂的含重金属废弃物高温处理得到金属合金进行水碎，然后进行第二磁选或重选处理，得到合金产品，水碎渣作为冶金辅料或生产水泥原料被利用。
其中，所述对稳定金属氧化物进行球磨或粉碎后，其粒径为40-120目。
特别是，所述第一含量还原剂的使用量是含重金属废弃物重量百分比的10-20％；所述第二含量还原剂的使用量是含重金属废弃物重量百分比的20-30％。
特别是，所述还原剂为无烟煤或焦炭粉。
其中，所述焦煤粉的碳含量大于70％，所述无烟煤的发热量大于5500大卡。
特别是，所述第一磁选处理的磁场强度为8000-12000高斯；所述第二磁选处理的磁选强度为2000-5000高斯。
尤其是，所述含重金属废弃物为不锈钢酸洗污泥、电镀污泥、废催化剂、不锈钢厂生产过程中产生除尘烟灰及其他含有Ni、Cr元素的废弃物。
其中，当所述含重金属废弃物为不锈钢酸洗污泥、不锈钢厂生产过程中产生除尘烟灰及其他含有Ni、Cr元素的废弃物时，废催化剂所述提取金属合金步骤中水碎处理后进行第二磁选处理，得到合金产品，水碎渣作为冶金辅料或生产水泥原料被利用。
其中，当所述含重金属废弃物为电镀污泥时，Ni＜2％时，所述提取稳定的金属氧化物为采用第一磁选后得到含NiO、Fe2O3原料用于镍铁合金生产，磁下物为含铜锌原料，用于铜原料生产。Ni≥2％时，对直接冶炼的镍铜合金物料，进行水碎处理后再进行重选处理，得到合金产品，水碎渣作为冶金辅料或生产水泥原料被利用。
需要说明的是，本发明方法在对含重金属废弃物进行高温处理时，还会采用常规的脱硫回收装置对高温产生的S元素进行回收，使其变为CaSO4产品；Zn采用常规的布袋收尘将其转化为氧化锌产品进行回收。
本发明的有益效果体现在以下方面：
1、本发明针对现有含重金属废弃物，特别是不锈钢酸洗污泥和电镀污泥处理技术中存在的能耗高、成本高Ni、Cr、Fe、Cn等有价元素，回收率低的问题，采取了对酸洗污泥进行无害化处置，主要利用污泥中的Ni、Cr、Fe元素氧化物的弱磁性进行强磁处理，除去约60-70％的非金属物质而获得毒性不超标的优质精矿用于镍铬合金生产，其尾渣约60％，除去重金属元素Ni、Cr后的主要成份为CaF2和CaO后作为冶金辅料，用于高炉熔剂、转炉辅料、精炼炉造渣材料、连铸保护渣及生产水泥原料等，进而实现了污泥无害化处置及资源化综合利用的目的。
2、此外，本发明根据含重金属废弃物中Ni的含量采用不同的处理方法，可以将Ni含量大于2％的含重金属废弃物直接熔炼成合金产品，相对于现有技术而言，减少了电炉设备的使用，避免了电能的消耗，而且，本发明方法可以实现废弃物的充分利用，金属回收率高。
3、本发明方法不但可以处理Ni含量大于2％的含重金属废弃物，而且对于Ni含量小于2％的含重金属废弃物也可实现资源化无害化处理，使其直接变为用于生产合金产品的原料，尾渣用于水泥生产或冶金辅料等。
4、本发明方案与现有相关技术比较，具有投资省、生产成本低，Ni、Cr、Fe、Cu等元素回收利用率高，处理量大，污泥中的Cr6+可以完全还原为稳定的Cr2O3而实现无害化综合利用。适合工业化生产，经济效益及社会效益显著。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明所用的试剂及仪器如无特别说明，均为市售产品。
采集不锈钢厂排放的不锈钢酸洗污泥、除尘烟灰、电镀厂的电镀污泥、废催化剂，作为处理样本进行分析检测其中的重金属成分及含量，并根据检测结果采用不同的处理措施，其中样本检测结果如表1所示：
表1处理样本的成分含量分析结果(％)
根据检测结果可知，样本1-5的含水量都大于20％，需要进行烘干处理，而样本6的含水量较少，仅为9.3％，小于20％，不需要进行烘干处理可采用圆盘制球机制球取代烘干工序。样本1、样本3、样本6的Ni含量小于2％，样本2、样本4、样本5与Ni含量均大于2％，可直接还原为合金产品。(注：Cr6+的单位为mg/L，毒性浸出方法及分析方法根据HJ/T299-2007、GB/T15555.4-1995方法进行检测。)
实施例1不锈钢酸洗污泥的资源化处理
1、烘干处理
将样本1送入烘干机中进行烘干处理，使酸洗污泥的含水量小于20％，得到烘干后的酸洗污泥。
为了使酸洗污泥的含水量小于20％，可以采用任一一种烘干方式，在本发明的一个实施例中，将酸洗污泥送入到温度设为600℃的烘干机进行烘干，烘干时间可以根据温度进行调整，在本发明的一个实施例中，烘干时间为40分钟，需要说明的是，烘干机温度与烘干时间可以根据实际情况进行调整，二者呈反比。
2、还原处理
向烘干后的酸洗污泥中加入焦煤粉，焦煤粉使用量为酸洗污泥质量百分比的10％，搅拌均匀后，将混合物放入箱式烧结机中进行高温焙烧，焙烧温度控制在900-1200℃的范围内，焙烧时间约为1-1.5h，其中，焙烧温度与焙烧时间呈反比，酸洗污泥在持续的高温条件下与还原剂焦煤粉发生还原反应，酸洗污泥中的金属元素被还原成稳定的金属氧化物，例如Fe元素、Ni元素，尤其是有害的Cr6+被还原成无害稳定的Cr2O3，从而除去了酸洗污泥中污染环境的Cr6+，焙烧过程中产生的有害元素S通过脱硫回收装置转化为CaSO4。
在本发明的另一个实施例中，焦炭粉还可以使用无烟煤替代，其用量与焦炭粉相同。
其中，焦炭粉的固定碳含量大于70％，无烟煤的发热量大于5500大卡。
在本发明的另一个实施例中，焦煤粉与无烟煤的使用量为酸洗污泥质量百分比的10-20％都可以实现本发明的技术目的。
在本发明的另一个实施例中，混合物的高温焙烧过程还可以在回转窑或竖窑中进行，其操作温度与烧结机相同。
在本发明的实施例中，脱硫回收装置可以是任意一种市售的将S元素转化为无害化合物的装置。
3、粉碎处理
将还原后的产物放入粉碎机中进行粉碎，使酸洗污泥的粒径为80目，得到酸洗污泥颗粒。
在本发明的另一个实施例中，粉碎处理过程还可以在球磨机中进行。
在本发明的实施例中，粉碎后的酸洗污泥的粒径在40-120目范围内都可以实现本发明的技术效果。
4、磁选处理
将粉碎后的酸洗污泥颗粒放入磁选机中进行磁选处理，设置磁选机的磁场强度为8000-12000高斯，使酸洗污泥颗粒中的金属氧化物被富集在磁选机上，尤其是NiO、Cr2O3、Fe2O3，被吸附在磁选机上的金属氧化物因其成分主要为NiO、Cr2O3、Fe2O3而作为精矿收集，用于生产镍铬合金的原料；未被吸附在磁选机上的尾渣可作为冶金辅料或水泥厂生产的原料。
5、化学分析
将步骤4得到的精矿和尾渣进行成分含量检测，分析其化学成分和含量，检测方法按照国家GB/T1467-2008标准、国家危险废物鉴定方法及标准GB/T508.1-2007、GB5085.3-2007及HJ/T299-2007进行，检测结果如表2和表3所示。
由表2和表3中的成分得知，其成分含量均符合国家标准(根据国家标准GB5085.3-2007国家危物废物毒性鉴定标准Cr6+限定值为5mg/L)。
实施例2电镀污泥的资源化处理
1、烘干处理
将样本3送入烘干机中进行烘干处理，使电镀污泥的含水量小于20％，得到烘干后的电镀污泥。
其烘干步骤和操作方法与实施例1相同。
2、还原处理
向烘干后的电镀污泥中加入焦炭粉，焦炭粉使用量为电镀污泥质量百分比的10％，搅拌均匀后，将混合物放入回转窑中进行高温焙烧，焙烧温度控制在900-1200℃的范围内，焙烧时间约为1-1.5h，其中，焙烧温度与焙烧时间呈反比，电镀污泥在持续的高温条件下与还原剂焦炭粉发生还原反应，电镀污泥中的金属元素被还原成稳定的金属氧化物，例如Cu、Ni、Zn、Fe元素，焙烧过程中产生的有害元素S通过脱硫回收装置转化为CaSO4。
在本发明的另一个实施例中，焦炭粉还可以使用无烟煤替代，其用量与焦炭粉相同。
其中，焦炭粉的固定碳含量大于70％，无烟煤的热卡大于5500大卡。
在本发明的另一个实施例中，焦炭粉与无烟煤的使用量为电镀污泥质量百分比的10-20％都可以实现本发明的技术目的。
在本发明的另一个实施例中，混合物的高温焙烧过程还可以在烧结机中进行，其操作条件与在回转窑进行焙烧的操作条件相同。
在本发明的实施例中，脱硫回收装置可以是任意一种市售的将S元素转化为无害化合物的装置。
3、粉碎处理
将还原后的物料放入粉碎机中进行粉碎，使物料的粒径为80目。
在本发明的另一个实施例中，粉碎处理过程还可以在球磨机中进行。
在本发明的实施例中，粉碎后的物料的粒径在40-120目的范围内都可以实现本发明的技术效果。
4、磁选处理
将粉碎后的物料颗粒放入磁选机中进行磁选处理，设置磁选机的磁场强度为8000-12000高斯，使物料颗粒中的金属氧化物被富集在磁选机上，尤其是NiO、Fe2O3，被吸附在磁选机上的金属氧化物因其成分主要为NiO、Fe2O3作为精矿收集，用于生产镍铁合金的原料；未被吸附在磁选机上的尾渣含铜锌氧化物可作为铜锌冶炼生产的原料。
5、化学分析
将步骤4得到的精矿和尾渣进行检测，分析其中的化学成分及其含量，检测方法按照国家GB/71467-2008标准和国家危险废物鉴定方法GB/T508.1-2007及HJ/T299－2007标准进行，检测结果如表2和表3所示。
由表1和表2中的成分得知，其毒性鉴定成份含量均远低于国家核准GB/T508.1-2007规定的限定值。
实施例3不锈钢厂尘灰的资源化利用(样本6Ni＝1.85％)
1、样本6水份为9.3％，且氧化钙含量为30.88％，因此采用圆盘制球机并配10％的焦粉进行制球，取代烘干工序，制球粒度为10mm－50mm间。
2、将该物料送入烧结机进行高温焙烧，焙烧温度控制在900-1200℃，从而得到含NiO、Cr2O3、Fe2O3、CaO为主的烧结物料。
3、由于样本6烧结物料中CaO含量较高，该物料无需再粉碎及磁选，直接作为镍铬合金生产原料使用，并可节约镍铬合金生产中的石灰用量。
在本发明的另一个实施例中，焦煤粉还可以使用无烟煤替代，其用量与焦煤粉相同。
其中，焦炭粉的固定碳含量大于70％，无烟煤的热卡大于5500大卡。
在本发明的另一个实施例中，焦煤粉与无烟煤的使用量为除尘烟灰质量百分比的10-20％都可以实现本发明的技术目的。
本发明的另一个实施例中，制球后的物料的高温焙烧还可以在回转窑或竖窑中进行，其操作温度条件与在烧结机中进行焙烧的操作条件相同。
4、化学分析
将步骤3得到的烧结物料进行成分含量检测，分析其化学成份和含量，检测方法及标准与实施例1相同。检测结果如表2所示，从表2中的成份得知，其相关成份含量低于国家危物鉴定标准毒性成份限定值。
实施例4废催化剂资源化处理
1、烘干处理
将样本5送入烘干机中进行烘干处理，使废催化剂的含水量小于20％，具体操作步骤与方法与实施例1相同。
2、还原处理
向烘干后的废催化剂中加入焦粉20％，硅石粉30％，搅拌均匀后，将混合物放入回转窑中进行高温还原，还原温度控制在1200-1450℃的范围内，还原时间为1-1.5h，其中，还原温度与还原时间呈反比，废催化剂在高温条件下与还原剂焦煤粉发生还原反应，硅石粉为调节渣碱度的造渣剂，在渣碱度1.2左右状态下，废催化剂的金属元素被还原成稳定的球状镍铁合金与渣的融溶混合物。还原过程中产生的有害元素S通过脱硫回收装置转化为CaSO4。
3、水碎处理：
还原后的混合物直接进入水碎池进行水碎处理，处理方法与常规技术相同。
在本发明的另一个实施例中，焦煤粉还可以用无烟煤替代，其用量与焦煤粉相同。
其中，焦炭粉的固定碳含量大于70％，无烟煤的热卡大于5500大卡。
在本发明的另一个实施例中，焦煤粉与无烟煤的使用量为废催化剂质量百分比的10-20％都可以实现本发明的技术目的。
在本发明的另一个实施例中，混合物的高温焙烧过程还可以在烧结机中进行，其操作条件与在回转窑进行焙烧的操作条件相同。、
在本发明的实施例中，脱硫回收装置可以是任意一种市售的将S元素转化为无害化合物的装置。
4、粉碎处理
将还原后的产物放入粉碎机中进行粉碎，使废物料的粒径为80目，得到混合物颗粒。
在本发明的另一个实施例中，粉碎处理过程还可以在球磨机中进行。
在本发明的实施例中，粉碎后的物料的粒径在40-120目范围内都可以实现本发明的技术效果。
5、磁选处理
将粉碎后的物料颗粒放入磁选机中进行磁选处理，设置磁选机的磁场强度为2000-5000高斯，直接磁选出镍铁合金产品，磁选后的尾渣直接作为冶金辅料或生产水泥的原料。
6、化学分析
将步骤5得到的物料进行成分含量检测，分析其化学成份和含量，检测方法及标准与实施例1相同。检测结果如表1、表2所示，从表1、表2中的成份得知，镍铬合金符合国家不锈钢厂使用标准要求，其尾渣有害物质含量低于国家危物鉴定标准毒性成份限定值。
实施例5不锈钢酸洗污泥的资源化利用(样本2Ni＝2.5％)
1、烘干处理
将样本2送入烘干机中进行烘干处理，使酸洗污泥的含水量小于20％，得到烘干后的酸洗污泥。
其烘干过程与操作条件与实施例1相同。
2、还原处理
向烘干后的酸洗污泥中加入无烟煤，焦煤粉使用量为酸洗污泥质量百分比的20％，搅拌均匀后，将混合物放入回转窑中进行高温还原，还原温度控制在1200-1450℃范围内，还原时间约为1.5-2.0h，其中，还原温度与还原时间呈反比，酸洗污泥在持续高温条件下与还原剂焦煤粉发生还原反应，酸洗污泥中的金属元素被还原成稳定的镍铬合金与渣的融溶混合物。
还原过程中产生的有害元素S通过脱硫回收装置转化成CaS04，产生的Zn元素通过布袋收尘，将Zn元素回收成氧化锌产品。
在本发明的另一个实施例中，无烟煤还可以使用焦煤粉替代，其用量与焦煤粉相同，例如实施例1中的还原处理操作步骤。
在本发明的另一个实施例中，焦煤粉与无烟煤的使用量为酸洗污泥质量百分比的10-20％都可以实现本发明的技术目的，例如实施例1中的还原处理操作步骤。
其中：焦炭粉的固定碳含量大于70％，无烟煤的热卡大于5500大卡。
在本发明的实施例中，脱硫回收装置可以是任意一种市售的将S元素转化为无害化合物的装置，布袋收尘采用常规技术进行。
3、水碎处理
还原后的混合物直接送入水碎池进行水碎处理，处理方法与常规技术相同。
4、磁选处理
将水碎后的混合物经粉碎机粉碎或球磨机粉碎，放入磁选机中进行磁选处理，设置磁选机的磁场强度为2000－5000高斯，直接磁选出镍铬合金产品，磁选后的尾渣直接作为冶金辅料或生产水泥的原料。
5、化学分析
将步骤5得到的物料进行成分含量检测，分析其化学成份和含量，检测方法及标准与实施例1相同。检测结果如表1、表2所示，从表1、表2中的成份得知，镍铬合金符合国家不锈钢厂使用标准要求，其尾渣有害物质含量低于国家危物鉴定标准毒性成份限定值。
实施例6电镀污泥的资源化利用
1、烘干处理
将样本4送入烘干机中进行烘干处理，使电镀污泥的含水量为18.7％，得到烘干后的电镀污泥。
其烘干过程与操作方法与实施例1相同。
2、还原处理
向烘干后的电镀污泥中加入焦煤粉，焦煤粉使用量为电镀污泥质量百分比的20％，搅拌均匀后，将混合物放入回转窑中进行高温还原，还原温度控制在1200-1450℃范围内，还原时间为1-1.5h，电镀污泥在持续的高温条件下与还原剂焦煤粉发生还原反应，经还原处理后的产物为金属液态与渣液的混合物。
还原过程中产生的有害元素S通过脱硫回收装置转化为CaSO4，产生的Zn元素通过布袋收尘，将Zn元素回收成氧化锌产品。
在本发明的另一个实施例中，焦炭粉还可以使用无烟煤替代，其用量与焦煤粉相同。
其中，焦炭粉的固定碳含量大于70％，无烟煤的热卡大于5500。
在本发明的实施例中，脱硫回收装置可以是任意一种市售的将S元素转化为无害化合物的装置，布袋收尘采用常规技术进行。
3、水碎处理
还原后的混合物直接进入水碎池进行水碎处理，处理方法与常规技术相同。
4、重选处理
经水碎后的水碎物料经粉碎机粉碎或球磨机粉碎，粒度40-100目，送入重选机中进行分选，直接分选出镍铜合金产品，重选后的尾渣直接作为冶金辅料或水泥厂制备水泥的原料。
5、化学分析
将步骤4得到的物料进行成分含量检测，分析其化学成份和含量，检测方法及标准与实施例1相同。检测结果如表1、表2所示，从表1、表2中的成份得知，其相关成份含量低于国家危物鉴定标准毒性成份限定值。
结合表1和表2、表3中的内容可知，经过本发明方法处理后，样本中的有害成分，尤其是Cr6+经检测检出值均小于0.004mg/L，远远低于国家标准限定值5mg/L的要求，Cr6+变为了稳定无害的三氧化铬或镍铬合金。相关的有价元素都得到了充分利用。
表2精矿及合金成分的化学分析结果(％)
成分(％) Ni Cr Fe Cu Si ZnO CaO CaF2 Cr6+(mg/L)
实施例1 2.85 10.03 25.60 / / / / 15.45 0.004
实施例2 3.45 / 21.04 / / / 2.56 5.32 /
实施例3 2.03 7.41 21.51 / / / 20.91 / 0.002
实施例4 28.61 / 65.42 / 2.56 / / / /
实施例5 7.35 15.62 68.41 / 1.31 / / / /
实施例6 15.62 / 54.31 17.32 1.58 / / / /
表3尾渣成分的化学分析结果(％)
成分(％) NiO Cr2O3 Fe2O3 CuO Al2O3 SiO2 ZnO CaO CaF2 Cr6+(mg/L)
实施例1 0.09 1.01 0.31 / / / / 15.61 47.25 0.003
实施例2 0.04 0.09 0.42 5.82 / / 11.31 13.86 / /
实施例3 / / / / / / / / / /
实施例4 0.08 1.21 2.31 / 32.45 28.5 / / / /
实施例5 0.06 1.08 3.21 / / / / / / 0.001
实施例6 0.09 1.16 2.56 / / / / / / /
本发明的特点在于：利用废弃物中Ni、Cr、Fe元素的弱磁性及电导性质对污泥进行磁选处理，富集出含NiO、Cr203、Fe203成份为主的精料，为了实现完全无害化处理，在磁选之前先对废弃物进行还原，将有害的重金属离子，尤其是6价铬离子还原成稳定无害的金属氧化物，符合国家的危险废物鉴定标准限定值要求，然后再进行磁选富集，最终实现了含重金属废弃物的无害化处理和综合利用。
本发明根据含重金属废弃物中Ni的含量采用不同的处理方法，可以将Ni含量大于2％的含重金属废弃物直接熔炼成合金产品，相对于现有技术而言，减少了电炉设备的使用，降低了电能的消耗，金属回收率高。
本发明方法不但可以处理Ni含量大于2％的含重金属废弃物，而且对于Ni含量小于2％的含重金属废弃物也可实现资源化无害化处理，使其直接变为用于生产合金产品的原料，尾渣用于水泥生产或冶金辅料等。
本发明方案与现有相关技术比较，具有投资省、生产成本低，Ni、Cr、Fe、Cu、Zn元素回收利用率高，处理量大，污泥中的Cr6+可以完全还原为稳定的Cr2O3而实现无害化处置和资源化综合利用，适合工业化生产，经济效益及社会效益显著。

Claims (9)

1.一种含重金属废弃物的无害化处置和资源化利用方法，其特征在于，包括：
收集含重金属的废弃物，并检测所述含重金属废弃物中Ni含量；
根据Ni含量检测结果，向所述含重金属的废弃物中加入具有第一含量的还原剂或者具有第二含量的还原剂；
在向所述含重金属的废弃物中加入具有第一含量的还原剂或者具有第二含量的还原剂后，对其进行高温处理，使废弃物中的重金属元素变为稳定的金属氧化物或者金属合金与渣液的混合物；
在磁选机中提取所述稳定的金属氧化物或者金属合金，并将剩余物作为生产其他产品的原料；
其中，所述提取稳定的金属氧化物或者金属合金包括：
将由具有第一含量还原剂的含重金属废弃物高温处理得到的稳定金属氧化物进行球磨或粉碎后，再进行第一磁选处理，得到含有NiO、Cr2O3、Fe2O3、CuO中的一种或多种金属氧化物，作为生产镍铬合金的原料或镍铜合金原料，尾渣作为生产水泥的原料或冶金辅料或铜冶炼原料被利用；
将由具有第二含量还原剂的含重金属废弃物高温处理得到金属合金进行水碎，然后进行第二磁选或重选处理，得到合金产品，水碎渣作为冶金辅料或生产水泥原料被利用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述收集的含重金属废弃物的含水量大于20％时，在检测含重金属废弃物中Ni含量前先进行烘干处理，使其含水量为10-20％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的根据Ni含量检测结果，向所述含重金属的废弃物中加入具有第一含量的还原剂或者具有第二含量的还原剂包括；
Ni含量检测结果小于2％时，向所述含重金属的废弃物中加入具有第一含量的还原剂进行均匀混合；
Ni含量检测结果大于2％时，向所述含重金属的废弃物中加入具有二含量的还原剂进行均匀混合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温处理包括：
将加入了具有第一含量还原剂的含重金属废弃物送入竖窑、烧结机或回转窑中进行高温还原处理，处理温度为900-1200℃，处理时长为1-1.5h，使废弃物中的重金属元素变为稳定的金属氧化物；
将加入了具有第二含量还原剂的含重金属废弃物送入回转窑中进行高温处理，处理温度为1200-1450℃，处理时长为1.5-2h，使废弃物中的重金属元素变为金属合金。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一含量还原剂的使用量是含重金属废弃物重量百分比的10-20％；所述第二含量还原剂的使用量是含重金属废弃物重量百分比的20-30％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一磁选处理的磁场强度为8000-12000高斯；所述第二磁选处理的磁场强度为2000-5000高斯。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含重金属废弃物为不锈钢酸洗污泥、电镀污泥、废催化剂、不锈钢厂生产过程中产生除尘烟灰及其他含有Ni、Cr元素的废弃物。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述含重金属废弃物为不锈钢酸洗污 泥、电镀污泥、不锈钢厂生产过程中产生除尘烟灰及其他含有Ni、Cr元素的废弃物、废催化剂，所述提取稳定的金属氧化物或者金属合金步骤中水碎处理后进行第二磁选处理，得 到合金产品，水碎渣作为冶金辅料或生产水泥原料被利用。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述含重金属废弃物为电镀污泥时， 所述提取稳定的金属氧化物或者金属合金步骤中水碎处理后进行重选处理，得到合金产 品，水碎渣作为冶金辅料或生产水泥原料被利用。
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