CN108588427B - 一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，属于固废处理及资源化利用技术领域。该方法为：(1)将提钒废水水处理沉淀的铬泥在400℃～1000℃高温焙烧0.5～5h，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到焙烧产物；(2)向焙烧产物中，加入焙烧产物质量的2～10倍的水，搅拌洗涤0.5～3h，固液分离，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体；(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入粘结剂，制块，烘干，得到有效粒径≥3mm的三氧化二铬颗粒；(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，生产含铬钢材。该方法以较低成本回收铬泥中的高附加值的钒、铬资源，从而产生明显的经济效益、社会效益及环境效益。

Description

一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法
技术领域
本发明属于固废处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法。
背景技术
钒有金属“维生素”之称，广泛用于冶金、化工等行业，用作合金添加剂及有机化工的催化剂等。目前，其主要产品五氧化二钒的生产工艺多为钠化焙烧工艺，该工艺主要流程为：钒渣破碎-钠化焙烧-水浸提钒-浸出液净化-酸性铵盐钒-熔化分解，最终得到片状五氧化二钒。该工艺产生大量高污染酸性提钒废水且含有大量重金属，总铬、六价铬及总钒严重超标。目前，处理提钒废水应用较广的方法为化学还原沉淀法，该方法通常以大量亚硫酸盐作为还原剂，在酸性条件下，将提钒废水中的毒性较高的高价态钒和铬还原为毒性较小且易于分离的低价态，在中性条件下低价态钒和铬形成氢氧化物沉淀从而将污染物与水分离，沉淀物经压滤脱水后的绿色泥状滤饼称为铬泥。
铬泥的主要成分为钒和铬的氢氧化物以及少量钙、铁和硅等杂质，此外，由于铬泥中含有约30～70％的水份，因此携带大量硫酸钠及硫酸铵盐类。目前，尚缺乏低成本、低污染的资源化利用方式。
发明内容
针对现有问题，本发明提供一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，目的是以较低成本回收铬泥中的高附加值的钒、铬资源，从而产生明显的经济效益、社会效益及环境效益。
为实现本发明目的，本发明的一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将提钒废水水处理沉淀的铬泥进行高温焙烧，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到焙烧产物；其中，高温焙烧温度400℃～1000℃，高温焙烧时间0.5～5h；
(2)向焙烧产物中，加入水，搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液再利用，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的2～10倍，洗涤时间为0.5～3h，洗涤温度为室温至100℃，洗涤次数≥1次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入粘结剂，制块，烘干，得到有效粒径≥3mm的三氧化二铬颗粒；其中，粘结剂的加入量为三氧化二铬粉体质量的0.5％-2％；
(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，生产含铬钢材。
所述的步骤(1)中，所述的高温焙烧采用马弗炉。
所述的步骤(1)中，所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥，为钠化焙烧-酸性铵盐沉钒工艺产生的废水经化学还原法处理后产生的沉淀物，其含有的主要组分的质量百分比为：Cr2O3为30～50％；Na为2～10％；V为0.1～2％；S为5～15％；SiO2为2～10％；Al2O3为0.5～3％；TFe为0.1～2％，MgO为0.1～3％，含水率为35～65％。
所述的步骤(2)中，洗涤液再利用为：得到的洗涤液含有钒，返回水浸提钒工序或沉钒工序，提高钒总体产量。
所述的步骤(2)中，所述的焙烧产物洗涤过程即可提升Cr2O3纯度，亦可回收铬泥中的钒资源。
所述的步骤(3)中，所述的粘结剂为有机粘结剂和/或无机粘结剂；当为有机粘结剂时，为淀粉、糊精、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、羟丙甲基纤维素或酚醛树脂中的一种或几种混合；当为无机粘结剂时，为膨润土、蒙脱石或水玻璃中的一种或几种。
所述的步骤(3)中，所述的制块，采用造球盘滚动成球、压球机压球或压块设备压块中的一种。
所述的步骤(3)中，所述的烘干，为在80～300℃下，干燥0.5～10h，使得三氧化二铬颗粒的含水率≤1％。
所述的步骤(4)中，所述的三氧化二铬颗粒进入转炉或电炉炼钢，用以生产齿轮钢、轴承钢、不锈钢钢材或铬铁合金。
与现有技术相比，本发明的一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特点和有益效果是：
(1)本发明的技术方案是将提钒废水水处理铬泥经高温焙烧转化为三氧化二铬，同时铬泥中残留的钠盐亦会与铬泥中的钒再次钠化焙烧，生成可溶性的钒酸盐。洗涤工序不仅可以提高三氧化二铬纯度，亦可将铬泥中的钒资源进一步回收。
(2)本发明实现了铬泥的资源化利用，解决了铬泥的污染及占地问题，工艺简单，流程短，回收的钒铬资源可在企业内部实现循环利用，节省成本，提高资源利用效率，降低环境污染，具有较高的环境效益、经济效益及社会效益。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明实施例中回收的三氧化二铬颗粒的XRD谱图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明所述的方法和技术加以说明，实际应用中，不限于此。
本发明实施例中采用的铬泥其主要元素成分表如表1所示。
表1铬泥主要元素成分表(％)
成分 Cr<sub>2</sub>O<sub>3</sub> V Na SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TFe S MgO H<sub>2</sub>O
质量％ 40.75 0.21 4.24 4.25 1.04 0.20 6.55 0.47 44.8
本发明实施例的工艺流程图见图1。
实施例1
一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将250g提钒废水水处理沉淀的铬泥置于马弗炉中高温焙烧，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到53g的焙烧产物，其中，焙烧产物中Cr2O3含量66wt.％；；其中，高温焙烧温度1000℃，高温焙烧时间2h；
(2)将焙烧产物置于烧杯中，加入水，常温搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液中的钒的质量浓度为CV＝1.69g/L，经处理后再利用，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体，质量为40g，其中，墨绿色三氧化二铬粉体中Cr2O3含量提升至86wt.％；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的4倍，洗涤时间为1h，洗涤次数为1次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入羧甲基纤维素钠混合，压成粒度≥3mm的球，于300℃下干燥5h，即为三氧化二铬颗粒；其中，羧甲基纤维素钠的加入量为三氧化二铬粉体质量的1％；
(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，进入转炉，用以生产齿轮钢。
对本实施例中回收的三氧化二铬颗粒的XRD谱图见图2，产物主要矿物成分为Cr2O3。
实施例2
一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将500g提钒废水水处理沉淀的铬泥置于马弗炉中高温焙烧，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到110g的焙烧产物，其中，焙烧产物中Cr2O3含量63.1wt.％；；其中，高温焙烧温度800℃，高温焙烧时间2h；
(2)将焙烧产物置于烧杯中，加入水，80℃搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液中的钒的质量浓度为CV＝1.66g/L，经处理后再利用，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体，质量为86g，其中，墨绿色三氧化二铬粉体中Cr2O3含量提升至88wt.％；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的4倍，洗涤时间为1h，洗涤次数为1次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入淀粉混合，造球盘滚动成粒度≥3mm的球，于200℃下干燥8h，即为三氧化二铬颗粒；其中，淀粉的加入量为三氧化二铬粉体质量的1％；
(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，进入转炉，用以生产轴承钢。
实施例3
一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将1000g提钒废水水处理沉淀的铬泥置于马弗炉中高温焙烧，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到230g的焙烧产物，其中，焙烧产物中Cr2O3含量62.5wt.％；；其中，高温焙烧温度1000℃，高温焙烧时间0.5h；
(2)将焙烧产物置于烧杯中，加入水，100℃搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液中的钒的质量浓度为CV＝1.63g/L，经处理后返回沉钒工序，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体，质量为216g，其中，墨绿色三氧化二铬粉体中Cr2O3含量提升至87wt.％；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的10倍，洗涤时间为0.5h，洗涤次数为1次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入膨润土混合，压块设备得到粒度≥3mm的块状物，于300℃下干燥0.5h，使得含水率≤1％，即为三氧化二铬颗粒；其中，膨润土的加入量为三氧化二铬粉体质量的2％；
(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，进入电炉炼钢，用以生产不锈钢。
实施例4
一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将500g提钒废水水处理沉淀的铬泥置于马弗炉中高温焙烧，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到120g的焙烧产物，其中，焙烧产物中Cr2O3含量63.7wt.％；；其中，高温焙烧温度400℃，高温焙烧时间3h；
(2)将焙烧产物置于烧杯中，加入水，30℃搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液中的钒的质量浓度为CV＝1.65g/L，经处理后返回水浸提钒工序，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体，质量为109g，其中，墨绿色三氧化二铬粉体中Cr2O3含量提升至89wt.％；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的2倍，洗涤时间为3h，洗涤次数为2次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入糊精和水玻璃的混合物(质量比为1:1)进行混合，压块设备得到粒度≥3mm的块状物，于200℃下干燥1h，使得含水率≤1％，即为三氧化二铬颗粒；其中，糊精和水玻璃的混合物的加入量为三氧化二铬粉体质量的0.5％；
(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，进入电炉炼钢，用以生产铬铁合金。
实施例5
一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将500g提钒废水水处理沉淀的铬泥置于马弗炉中高温焙烧，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到116g的焙烧产物，其中，焙烧产物中Cr2O3含量62.9wt.％；；其中，高温焙烧温度500℃，高温焙烧时间2h；
(2)将焙烧产物置于烧杯中，加入水，60℃搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液中的钒的质量浓度为CV＝1.67g/L，经处理后返回水浸提钒工序，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体，质量为103g，其中，墨绿色三氧化二铬粉体中Cr2O3含量提升至88.6wt.％；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的5倍，洗涤时间为2h，洗涤次数为2次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入聚乙烯醇和聚丙烯酰胺的混合物(质量比为1:1)进行混合，压块设备得到粒度≥3mm的块状物，于80℃下干燥10h，使得含水率≤1％，即为三氧化二铬颗粒；其中，聚乙烯醇和聚丙烯酰胺的混合物的加入量为三氧化二铬粉体质量的1％；
(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，进入电炉炼钢，用以生产铬铁合金。
实施例6
一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将250g提钒废水水处理沉淀的铬泥置于马弗炉中高温焙烧，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到53g的焙烧产物，其中，焙烧产物中Cr2O3含量66wt.％；；其中，高温焙烧温度1000℃，高温焙烧时间2h；
(2)将焙烧产物置于烧杯中，加入水，常温搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液中的钒的质量浓度为CV＝1.69g/L，经处理后返回沉钒工序，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体，质量为40g，其中，墨绿色三氧化二铬粉体中Cr2O3含量提升至86wt.％；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的4倍，洗涤时间为1h，洗涤次数为1次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入羟丙甲基纤维素和蒙脱石的混合物，混合质量比为：羟丙甲基纤维素：蒙脱石＝1：2，进行混合后，压成粒度≥3mm的球，于300℃下干燥5h，即为三氧化二铬颗粒；其中，羧甲基纤维素钠的加入量为三氧化二铬粉体质量的1％；
(4)成粒的三氧化二铬颗粒作为原料用以生产铬铁合金。
实施例7
一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将500g提钒废水水处理沉淀的铬泥置于马弗炉中高温焙烧，焙烧过程中，提钒废水的铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到116g的焙烧产物，其中，焙烧产物中Cr2O3含量62.9wt.％；；其中，高温焙烧温度500℃，高温焙烧时间2h；
(2)将焙烧产物置于烧杯中，加入水，60℃搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液中的钒的质量浓度为CV＝1.67g/L，经处理后返回水浸提钒工序，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体，质量为103g，其中，墨绿色三氧化二铬粉体中Cr2O3含量提升至88.6wt.％；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的5倍，洗涤时间为2h，洗涤次数为2次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入酚醛树脂和淀粉的混合物(质量比为1:1)进行混合，造球盘滚动成球，得到粒度≥3mm的球状物，于120℃下干燥9h，使得含水率≤1％，即为三氧化二铬颗粒；其中，酚醛树脂和淀粉的混合物的加入量为三氧化二铬粉体质量的1.5％；
(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，进入电炉炼钢，用以生产铬铁合金。

Claims (10)

1.一种提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将提钒废水水处理沉淀的铬泥进行高温焙烧，焙烧过程中，所述铬泥中残留的钠盐和钒再次发生钠化焙烧反应，得到焙烧产物；其中，高温焙烧温度400℃~1000℃，高温焙烧时间0.5~5h；
(2)向焙烧产物中，加入水，搅拌洗涤，固液分离，得到洗涤液和洗涤后的焙烧产物，洗涤液再利用，洗涤后的焙烧产物为墨绿色三氧化二铬粉体；其中，洗涤过程中，加入水的质量为焙烧产物质量的2~10倍，洗涤时间为0.5~3h，洗涤温度为室温至100℃，洗涤次数≥1次；
(3)向墨绿色三氧化二铬粉体中，加入粘结剂，制块，烘干，得到有效粒径≥3mm的三氧化二铬颗粒；其中，粘结剂的加入量为三氧化二铬粉体质量的0.5%-2%；
(4)将三氧化二铬颗粒作为原料，生产含铬钢材。
2.如权利要求1所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的高温焙烧采用马弗炉。
3.如权利要求1所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥，为钠化焙烧-酸性铵盐沉钒工艺产生的废水经化学还原法处理后产生的沉淀物，其含有的主要组分的质量百分比为：Cr2O3为30~50%；Na为2~10%；V为0.1~2%；S为5~15%；SiO2为2~10%；Al2O3为0.5~3%；TFe为0.1~2%，MgO为0.1~3%，含水率为35~65%。
4.如权利要求1所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，洗涤液再利用为：得到的洗涤液含有钒，返回水浸提钒工序或沉钒工序，提高钒总体产量。
5.如权利要求1所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，所述的粘结剂为有机粘结剂和/或无机粘结剂。
6.如权利要求5所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的有机粘结剂为淀粉、糊精、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、羟丙甲基纤维素或酚醛树脂中的一种或几种混合。
7.如权利要求5所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的无机粘结剂为膨润土、蒙脱石或水玻璃中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，所述的制块，采用造球盘滚动成球、压球机压球或压块设备压块中的一种。
9.如权利要求1所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，所述的烘干，为在80~300℃下，干燥0.5~10h，使得三氧化二铬颗粒的含水率≤1%。
10.如权利要求1所述的提钒废水水处理沉淀的铬泥的资源化利用方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，所述的三氧化二铬颗粒进入转炉或电炉炼钢，用以生产齿轮钢、轴承钢、不锈钢钢材或铬铁合金。
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