CN109943726A - 一种渣浴处理含Cr酸洗污泥的方法 - Google Patents

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张延玲
赵峥
邢奕
高金涛
吴拓
袁方
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Abstract

本发明公开了一种渣浴处理含Cr酸洗污泥的方法，步骤包括：1、向含Cr酸洗污泥中加入还原剂、石灰并充分混合；2、将混合好的物料用压球机压球，烘干；3、将干燥后的污泥球团掷入高温冶金熔渣中反应；4、融渣冷却后经破碎、筛分、磁选，分离回收金属颗粒。本工艺条件下，利用高温冶金熔渣对含Cr酸洗污泥进行充分的还原解毒，绝大部分硫元素固定在渣相中，过程无二次排放，Cr/Fe等有价金属元素被充分还原至金属相，后经磁选分离回收。本发明操作简单，在原有炼钢过程中即可操作，过程无二次排放，真正实现了含Cr酸洗污泥的在线循环利用及源头减排。

Description

一种渣浴处理含Cr酸洗污泥的方法
技术领域
本发明涉及冶金工程技术领域，尤其涉及一种渣浴处理含Cr酸洗污泥的方法。
背景技术
酸洗污泥，也称酸洗废水处理污泥，是金属表面处理过程排出的酸洗废水经处理产生的固体废物。目前，酸洗废水集中处理水平很低，大部分酸洗废水主要由产生企业自行采用廉价易得的石灰中和沉淀，由于石灰对重金属沉淀效果差，反应过程中仍有大量石灰未参与反应就被其他絮体包裹而沉于污泥中，导致污泥产生量大。同时，酸洗污泥中含有大量未有效沉淀去除的镍、铬、铁等重金属和残酸，如果随意倾倒或者简易填埋，极易引发严重的环境污染问题。目前，国内酸洗污泥的处理主要以堆存和简易填埋为主，这种处理方式会对环境造成严重的污染，其中的重金属也会造成资源的浪费。
2018年，不锈钢生产的酸洗污泥被国家明确列入危险固体废弃物名录，不允许出厂。我国不锈钢年产量近4000万吨，每年近百万吨含Cr酸洗污泥亟需处理。因此，实现含Cr酸洗污泥的在线处理、实现源头减排，势在必行。相关处理技术中，湿法处理及固废制材等在现行政策下限制出厂，基本不可行。并且，湿法处理利用分段回收污泥中的重金属元素和SO4 2-，流程复杂、成本高，不适合推广应用；将含Cr酸洗污泥作为制备陶瓷、微晶玻璃等的原材料，由于配入量过低，消纳量有限，且Cr的浸出行为当前条件下难以精确可控、存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种渣浴处理含Cr酸洗污泥的方法，解决含Cr酸洗污泥中污染严重、重金属难回收的问题。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种渣浴处理含Cr酸洗污泥的方法，包括以下步骤：
(1)在含铬酸洗污泥中加入还原剂和石灰，充分混合；
(2)将混合好的物料用压球机压球，烘干水分，制备成渣浴处理所需要的含Cr酸洗污泥球团；
(3)将步骤(2)中干燥后的污泥球团掷于高温冶金熔渣中进行渣浴反应；
(4)渣冷却后经破碎、筛分、磁选，分离出金属颗粒。
优选的，所述酸洗污泥包括不锈钢企业生产过程中使用硫酸清洗产品后的废液经过石灰中和而后晒干产生的污泥。
进一步优选的，其特征在于，所述污泥中包括如下成分：25％～35％Fe2O3、3％～5％SiO2、55％～65％CaSO4、2％～6％Cr2O3。
进一步优选的，所述步骤(1)中还原剂为碳质还原剂。
进一步优选的，所述步骤(1)中还原剂、石灰、污泥的质量比为16％～22％：7％～9％：71％～76％。
进一步优选的，所述步骤(2)中烘干温度为110～130℃，烘干时间不少于3小时。
进一步优选的，所述步骤(3)在中冶金熔渣为AOD渣、EAF和转炉渣中的一种或多种。
进一步优选的，所述步骤(3)中含碳酸洗污泥球团掷入前，向熔渣中喷吹碳质还原剂及硅铁粉，其中熔渣、碳质还原剂和硅铁粉质量之比为99％：0.8％～0.9％：0.1％～0.2％。
进一步优选的，所述步骤(3)中污泥球团与所述高温冶金熔渣质量比为3％～10％。
进一步优选的，所述步骤(3)中渣浴温度不低于1550℃，渣浴处理时间为10～20分钟。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：本发明开发了一种含Cr酸洗污泥渣浴处理技术，利用长流程另一单元产生的固废(熔渣)渣浴处理含Cr酸洗污泥类危废，实现含Cr酸洗污泥的彻底还原解毒，绝大部分硫元素固定在渣相中，过程无二次排放并还原分离回收其中的有价金属元素。同时，充分利用了冶金熔渣渣的高温显热，达到“能”、“质”双利用，实现了含Cr酸洗污泥类危险固废的源头减排。本发明操作简单，在原有炼钢过程中即可操作，过程无二次排放，真正实现了含Cr酸洗污泥的在线循环利用及源头减排。
附图说明
图1是根据本发明的渣浴处理含Cr酸洗污泥球团工艺的流程图；
图2是根据本发明的渣浴处理含Cr酸洗污泥球团的技术路线图；
图3是实施例2渣浴处理含Cr酸洗污泥球团得到的残渣和金属颗粒；
图4是实施例2渣浴处理含Cr酸洗污泥释放气体的组分质谱图；
图5是实施例2渣浴处理含Cr酸洗污泥释放气体中SO2质谱图；
附图标记说明：1、污泥球团；2、冶金熔渣；3、渣包；4、破碎机；5、筛分/磁选装置；6、残渣；7、金属颗粒；8、0-10分钟生成的气体；8-1、0-10分钟SO2气体；9、空气；9-1、空气中SO2气体；10、10-15分钟生成的气体；10-1、10-15分钟SO2气体。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更容易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界点。
本发明的动作如图2所示，炼钢过程结束(转炉或AOD炉等)倒渣过程中，将按上述要求制备好的污泥球团1与熔渣2一起掷入渣包3。借助于高温熔渣的冲刷产生的良好动力学条件，污泥球团中的碳质还原剂、石灰与含Cr酸洗污泥等首先发生自还原反应，随后球团溶解于熔渣中，多余的C等同时还原熔渣中的金属氧化物，两部分产生的金属相融为一体，S等元素被固定在渣相中。熔渣冷却后经破碎机4破碎，随后进行筛分、磁选5后分离出残渣6与金属颗粒7。
实施例1
(1)在含铬酸洗污泥中加入还原剂石墨粉和石灰充分混合，其中石墨粉、石灰和酸洗污泥的质量百分比为22％:7％:71％；
(2)将混合好的物料用压球机压球，110℃烘干5小时，制备成渣浴处理所需要的含Cr酸洗污泥球团；
(3)取AOD渣按熔渣、碳质还原剂和硅铁粉质量之比为98.9％：0.85％：0.25％混合均匀，在1550℃下加热熔融，保温20分钟，确保温度恒定。将(2)中干燥后的污泥球团掷于AOD渣中在1550℃进行渣浴反应，反应时间为15分钟，其中所取的污泥球团与AOD渣质量比为3％；
(4)渣冷却后经破碎、筛分、磁选，分离出金属颗粒。
实施例2
(1)在含铬酸洗污泥中加入还原剂石墨粉、添加剂和石灰充分混合，其中石墨粉、石灰和酸洗污泥的质量百分比为18％:8％:74％；
(2)将混合好的物料用压球机压球，120℃烘干3小时，制备成渣浴处理所需要的含Cr酸洗污泥球团；
(3)取AOD渣在1550℃下加热熔融，保温20分钟，确保温度恒定，将(2)中干燥后的污泥球团掷于AOD渣中在1550℃进行渣浴反应，反应时间为20分钟，其中所取的污泥球团与AOD渣质量比为5％；
(4)渣冷却后经破碎、筛分、磁选，分离出金属颗粒，图3为分离后的残渣和金属颗粒。
实施例3
(1)在含铬酸洗污泥中加入还原剂石墨粉和石灰充分混合，其中石墨粉、石灰和酸洗污泥的质量百分比为16％:7％:77％；
(2)将混合好的物料用压球机压球，130℃烘干7小时，制备成渣浴处理所需要的含Cr酸洗污泥球团；
(3)取转炉渣在1600℃下加热熔融，保温30分钟，确保温度恒定，将(2)中干燥后的污泥球团掷于转炉渣中在1600℃进行渣浴反应，反应时间为15分钟，其中所取的污泥球团与转炉渣质量比为10％；
(4)渣冷却后经破碎、筛分、磁选，分离出金属颗粒。
实施例4
分别对实施例1和2中渣样破碎，用磁铁吸取金属颗粒后，取渣样和金属样测S含量及Fe/Cr含量。结果表明，80％以上的硫元素被固定在渣中，72％以上的Fe/Cr等有价元素以金属颗粒的形式被回收。收集实施例2中渣浴处理含Cr酸洗污泥过程中释放的气体，对其气体的成分进行分析。如图4所示为所释放气体的成分质谱图，从图中可以看出释放出的气体为Ar、CO/N2、CO2、和SO2。
从图5中可以看出，释放出的SO2大部分来自于空气，只有少部分是本实施渣浴处理含Cr酸洗污泥过程中释放出的SO2，说明本发明在固硫方面具有很好的效果。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种渣浴处理含Cr酸洗污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在含铬酸洗污泥中加入还原剂和石灰，充分混合；
(2)将混合好的物料用压球机压球，烘干水分，制备成渣浴处理所需要的含Cr酸洗污泥球团；
(3)取高温冶金熔渣加热熔融，将步骤(2)中干燥后的污泥球团掷于高温冶金熔渣中进行渣浴反应；
(4)渣冷却后经破碎、筛分、磁选，分离出金属颗粒。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述酸洗污泥包括不锈钢企业生产过程中使用硫酸清洗产品后的废液经过石灰中和而后晒干产生的污泥。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述污泥中包括如下成分：25％～35％Fe2O3、3％～5％SiO2、55％～65％CaSO4、2％～6％Cr2O3。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中还原剂为碳质还原剂。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中还原剂、石灰和污泥的质量百分比为16％～20％：7％～9％：72％～76％。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)中烘干温度为110～130℃，烘干时间不少于3小时。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中冶金熔渣为AOD渣、EAF和转炉渣中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中污泥球团与所述高温冶金熔渣质量比为3％～10％。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中渣浴温度不低于1550℃，渣浴处理时间为10～20分钟。
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