CN110512082A - 一种废弃金属污泥的回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固体废弃物回收领域，具体涉及一种废弃金属污泥的回收方法，包括如下步骤：步骤一、金属元素的浸出：通过酸溶浸出废弃金属污泥中的金属元素，然后压滤获得滤液和滤渣；步骤二、金属元素的分离：通过湿法处理获得铁铬渣、铜板、氢氧化锌、氢氧化锰、氢氧化钴和氢氧化镍；步骤三、滤渣的火法处理：对步骤一的滤渣和步骤二的铁铬渣进行火法处理，获得铁铬合金和废渣。本发明的回收方法可从废弃金属污泥中高效分离铁、铬、铜、锌、锰、钴、镍等元素，分离获得的水渣还可以作为制砖材料，实现了资源的回收利用，符合可持续发展的科学发展观；整个处理过程除烧结烟气经除尘、脱硫后高空排放外，所有废液、废渣都能够回收利用，有利于环保。

Description

一种废弃金属污泥的回收方法
技术领域
本发明属于固体废弃物回收领域，具体涉及一种废弃金属污泥的回收方法。
背景技术
电镀产生的金属污泥含水率高、成分复杂、重金属含量高且易迁移，如不经处理任意排放，会导致严重的环境污染。由于各电镀厂产量小、点多，各种重金属污染扩散和流失可能性很大，加之各电镀企业的原料和工艺不同，电镀污泥处置方法不一样，单独处理和综合利用成本很高，长期堆存又将导致环境污染和有用资源的浪费。因此，如何采取有效的技术处理处置电镀污泥，并实现其稳定化、无害化，将所有不同组分的电镀污泥进行彻底地处理和综合利用，使之全部资源化而不再产生二次污染，这一直都是国内外的研究重点。
除了固体废弃物处置所引出的环境问题，从废弃金属污泥中回收金属元素不仅是对资源的回收利用，也具有相当可观的社会经济效益。废弃金属污泥中镍的回收可有效减少我国对镍的进口，一定程度上缓解镍的供应不足的局面。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种废弃金属污泥的回收方法，通过湿法处理与火法处理相结合，高效率分离金属元素，无废水、废渣排放，减少对环境的污染。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种废弃金属污泥的回收方法，包括如下步骤：
步骤一、金属元素的浸出：通过酸溶浸出废弃金属污泥中的金属元素，然后压滤获得滤液和滤渣；
步骤二、金属元素的分离：
(A)向步骤一获得的滤液中加入双氧水和碱性氢氧化物，压滤获得滤液和铁铬渣；
(B)向(A)的滤液中加入P204萃取剂，使铜、锌、锰进入P204有机相中，分离获得P204有机相和P204水相；
(b1)用1.2mol/L的硫酸反萃P204有机相中的铜，分离得到硫酸铜溶液以及含有锌和锰的P204有机相，然后对硫酸铜溶液进行电积得到铜板和电积余液；
(b2)用2.5mol/L的硫酸反萃含有锌和锰的P204有机相中的锌，分离得到硫酸锌溶液和含有锰的P204有机相，然后向硫酸锌溶液中加入碱性氢氧化物进行沉淀、压滤，获得氢氧化锌和滤液；
(b3)用3.8mol/L的硫酸反萃含有锰的P204有机相中的锰，分离得到硫酸锰溶液和空载的P204有机相，然后向硫酸锰溶液中加入碱性氢氧化物进行沉淀、压滤，获得氢氧化锰和滤液；
(C)向P204水相中加入P507萃取剂，使钴进入P507有机相中，分离获得P507有机相和P507水相；
(c1)用2.5mol/L的硫酸反萃P507有机相中的钴，分离得到硫酸钴溶液和空载的P507有机相，然后向硫酸钴溶液中加入液碱沉淀钴，获得氢氧化钴和滤液；
(c2)向P507水相中加入液碱沉淀镍，压滤获得氢氧化镍和滤液；
步骤三、滤渣的火法处理：对步骤一获得的滤渣和步骤二(A)获得的铁铬渣进行火法处理，获得铁铬合金和水渣。
其中，回收过程中所用到的碱性氢氧化物可以是工业碱性废料。
作为优选，上述步骤一中在酸溶浸出之前先对废弃金属污泥进行浆化，所述浆化所用的介质是水与步骤(b2)、(b3)、(c1)、(c2)中所获滤液的混合液，所述水与滤液的体积比为4:1。
作为优选，上述步骤(c2)中获得的氢氧化镍经硫酸溶解后获得硫酸镍，然后进行电积得到镍板和电积余液。
作为优选，上述步骤一酸溶浸出过程中所用的酸为80％的废硫酸，所述废硫酸来自步骤(b1)和(c2)中的电积余液。
作为优选，上述步骤(B)和(C)硫酸反萃过程中所用的硫酸来自步骤(b1)和(c2)中的电积余液。
作为优选，上述步骤(c2)中溶解氢氧化镍所用的硫酸来自步骤(b1)和(c2)中的电积余液。
作为优选，上述步骤(b3)中获得的空载的P204有机相被回收后重新用于步骤(B)中的P204萃取剂，所述步骤(c1)中获得的空载的P507有机相被回收后重新用于步骤(C)中的P507萃取剂。
作为优选，上述步骤三的具体步骤为：
(1)将步骤一获得的滤渣和步骤二(A)获得的铁铬渣进行水洗，压滤获得滤渣和洗水，并进行一次烘干，一次烘干后水分含量降低至5％以下；
(2)将一次烘干后的滤渣与焦炭混合送入压球机，压成球块，并进行二次烘干；
(3)从回转窑加料端将二次烘干后的球块送入回转窑进行烧结，烧结过程中焦炭将铁和铬还原，烧结烟气从出风口排出；
(4)烧结完成后，从回转窑排料端将物料排出进行水淬，得到水淬渣；
(5)对水淬渣进行磁选，得到铁铬合金块和水渣。
作为优选，上述步骤(1)中水洗所用的介质是水与步骤(b2)、(b3)、(c1)、(c2)中所获滤液的混合液，所述水与滤液的体积比为4:1。
作为优选，上述步骤(1)中压滤获得的洗水被回收后重新用于步骤一的浆化和步骤(1)的水洗。
作为优选，上述步骤(2)中焦炭添加量占滤渣总质量的4-6％。
作为优选，上述步骤(2)中球块直径为2cm。直径为2cm的球块更容易烧结，可以加速金属氧化物的还原反应。
作为优选，上述步骤(3)的烧结过程中，从回转窑排料端向窑内送入空气。逆向通入空气可以使窑内还原焦炭释放的挥发分、还原反应生成的一氧化碳以及未反应的焦炭充分燃烧。
作为优选，上述步骤(3)的烧结过程中，回转窑内最高温度为800-1200℃，排料口温度为300-500℃。回转窑内温度过低无法实现铁和铬的充分还原，温度过高会造成不必要的资源浪费。在300-500℃的排料温度下，金属成分为固态，不会产生气态随气体逸出。
作为优选，上述步骤(3)中出风口的温度为300-400℃。
作为优选，上述出风口排出的烧结烟气被直接用于步骤(1)和(3)中的烘干操作，烘干后温度降低的烧结烟气经除尘后进行脱硫处理，脱硫处理后的废气经排气筒高空排放。
由于出风口温度较高，无法直接进入袋式除尘器除尘，将出风口收集的烧结烟气用于烘干步骤，可以有效利用火法处理过程中产生的废热，节约资源。
作为优选，上述步骤(5)中水渣的含水率为40-60％。得到的水渣可以直接作为建材厂的制砖材料。
本发明具有如下的有益效果：(1)本发明的回收方法可从废弃金属污泥中高效分离出铁、铬、铜、锌、锰、钴、镍等金属元素，而分离获得的水渣还可以作为建材厂的制砖材料，实现了资源的回收利用，符合可持续发展的科学发展观；
(2)滤渣和铁铬渣的烧结过程中向回转窑中逆向通入空气，可以使窑内还原焦炭释放的挥发分、还原反应生成的一氧化碳以及未反应的焦炭充分燃烧，生成无污染的二氧化碳等物质；
(3)回转窑出风口排出的烧结烟气直接用于干燥步骤，可有效利用火法处理过程中产生的废热，实现资源的合理利用，节约资源；
(4)整个处理过程中除了烧结烟气经除尘、脱硫后高空排放之外，生成的所有废液、废渣都能够回收利用，不仅可以有效避免对环境造成污染，还有利于节约资源。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明处理过程的流程图。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
废弃金属污泥的回收方法，包括如下步骤：
步骤一、金属元素的浸出：通过酸溶浸出废弃金属污泥中的金属元素，然后压滤获得滤液和滤渣；
步骤二、金属元素的分离：
(A)向步骤一获得的滤液中加入双氧水和碱性氢氧化物，压滤获得滤液和铁铬渣；
(B)向(A)的滤液中加入P204萃取剂，使铜、锌、锰进入P204有机相中，分离获得P204有机相和P204水相；
(b1)用1.2mol/L的硫酸反萃P204有机相中的铜，分离得到硫酸铜溶液以及含有锌和锰的P204有机相，然后对硫酸铜溶液进行电积得到铜板和电积余液；
(b2)用2.5mol/L的硫酸反萃含有锌和锰的P204有机相中的锌，分离得到硫酸锌溶液和含有锰的P204有机相，然后向硫酸锌溶液中加入碱性氢氧化物进行沉淀、压滤，获得氢氧化锌和滤液；
(b3)用3.8mol/L的硫酸反萃含有锰的P204有机相中的锰，分离得到硫酸锰溶液和空载的P204有机相，然后向硫酸锰溶液中加入碱性氢氧化物进行沉淀、压滤，获得氢氧化锰和滤液；
(C)向P204水相中加入P507萃取剂，使钴进入P507有机相中，分离获得P507有机相和P507水相；
(c1)用2.5mol/L的硫酸反萃P507有机相中的钴，分离得到硫酸钴溶液和空载的P507有机相，然后向硫酸钴溶液中加入液碱沉淀钴，获得氢氧化钴和滤液；
(c2)向P507水相中加入液碱沉淀镍，压滤获得氢氧化镍和滤液，用硫酸溶解氢氧化镍，然后进行电积得到镍板和电积余液；
步骤三、滤渣的火法处理：对步骤一获得的滤渣和步骤二(A)获得的铁铬渣进行火法处理，获得铁铬合金和水渣，具体步骤为：
(1)将步骤一获得的滤渣和步骤二(A)获得的铁铬渣进行水洗，压滤获得滤渣和洗水，并进行一次烘干，一次烘干后水分含量降低至5％以下；
(2)将一次烘干后的滤渣与焦炭混合送入压球机，压成球块，并进行二次烘干；
(3)从回转窑加料端将二次烘干后的球块送入回转窑进行烧结，烧结过程中焦炭将铁和铬还原，烧结烟气从出风口排出；
(4)烧结完成后，从回转窑排料端将物料排出进行水淬，得到水淬渣；
(5)对水淬渣进行磁选，得到铁铬合金块和水渣。
其中，步骤一中在酸溶浸出之前先对废弃金属污泥进行浆化，浆化所用的介质是水与步骤(b2)、(b3)、(c1)、(c2)中所获滤液的混合液，水与滤液的体积比为4:1。
步骤一酸溶浸出过程中所用的酸为80％的废硫酸，废硫酸来自步骤(b1)和(c2)中的电积余液。
步骤(B)和(C)硫酸反萃过程中所用的硫酸来自步骤(b1)和(c2)中的电积余液。
步骤(c2)中溶解氢氧化镍所用的硫酸来自步骤(b1)和(c2)中的电积余液。
步骤(b3)中获得的空载的P204有机相被回收后重新用于步骤(B)中的P204萃取剂，步骤(c1)中获得的空载的P507有机相被回收后重新用于步骤(C)中的P507萃取剂。
步骤(1)中水洗所用的介质是水与步骤(b2)、(b3)、(c1)、(c2)中所获滤液的混合液，水与滤液的体积比为4:1。
步骤(1)中压滤获得的洗水被回收后重新用于步骤一的浆化和步骤(1)的水洗。
步骤(2)中焦炭添加量占滤渣总质量的4-6％。
步骤(2)中球块直径为2cm。
步骤(3)的烧结过程中，从回转窑排料端向窑内送入空气。
步骤(3)的烧结过程中，回转窑内最高温度为800-1200℃，排料口温度为300-500℃。
步骤(3)中出风口的温度为300-400℃。
出风口排出的烧结烟气被直接用于步骤(1)和(3)中的烘干操作，烘干后温度降低的烧结烟气经除尘后进行脱硫处理，脱硫处理后的废弃经排气筒高空排放。
步骤(5)中水渣的含水率为40-60％。
实施例和对比例使用的金属污泥成分含量如下：Ni 3.25％、Co 0.25％、Cu4.25％、Zn 0.105％、Cr 0.75％、Mn 0.5％、Fe 2.5％、水65％、其他杂质余量，每个实施例和对比例所用金属污泥的总质量为5t。
实施例1
按上述步骤一和步骤二进行金属元素的浸出和金属元素的分离，滤渣的火法处理中，焦炭添加量占滤渣总质量的5％；回转窑内最高温度为1200℃，排料口温度为400-500℃；出风口的温度为300-400℃；步骤(5)中水渣的含水率为40％。
实施例2
按上述步骤一和步骤二进行金属元素的浸出和金属元素的分离，滤渣的火法处理中，焦炭添加量占滤渣总质量的4％；回转窑内最高温度为800℃，排料口温度为300-400℃；出风口的温度为300-400℃；步骤(5)中水渣的含水率为60％。
实施例3
按上述步骤一和步骤二进行金属元素的浸出和金属元素的分离，滤渣的火法处理中，焦炭添加量占滤渣总质量的6％；回转窑内最高温度为1000℃，排料口温度为350-450℃；出风口的温度为300-400℃；步骤(5)中水渣的含水率为50％。
对比例1与实施例1基本相同，不同之处在于，焦炭添加量占滤渣总质量的3％。
对比例2与实施例1基本相同，不同之处在于，焦炭添加量占滤渣总质量的7％。
对比例3与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)中球块直径为1cm。
对比例4与实施例1基本相同，不同之处在于，步骤(2)中球块直径为3cm。
对比例5与实施例1基本相同，不同之处在于，回转窑内最高温度为700℃。
对比例6与实施例1基本相同，不同之处在于，未从回转窑排料端向窑内送入空气。
实施例1-3和对比例1-6回收获得各种产物及各产物的量见表1。
表1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、金属元素的浸出：通过酸溶浸出废弃金属污泥中的金属元素，然后压滤获得滤液和滤渣；
步骤二、金属元素的分离：
（A）向步骤一获得的滤液中加入双氧水和碱性氢氧化物，压滤获得滤液和铁铬渣；
（B）向（A）的滤液中加入P204萃取剂，使铜、锌、锰进入P204有机相中，分离获得P204有机相和P204水相；
（b1）用1.2 mol/L的硫酸反萃P204有机相中的铜，分离得到硫酸铜溶液以及含有锌和锰的P204有机相，然后对硫酸铜溶液进行电积得到铜板和电积余液；
（b2）用2.5 mol/L的硫酸反萃含有锌和锰的P204有机相中的锌，分离得到硫酸锌溶液和含有锰的P204有机相，然后向硫酸锌溶液中加入碱性氢氧化物进行沉淀、压滤，获得氢氧化锌和滤液；
（b3）用3.8 mol/L的硫酸反萃含有锰的P204有机相中的锰，分离得到硫酸锰溶液和空载的P204有机相，然后向硫酸锰溶液中加入碱性氢氧化物进行沉淀、压滤，获得氢氧化锰和滤液；
（C）向P204水相中加入P507萃取剂，使钴进入P507有机相中，分离获得P507有机相和P507水相；
（c1）用2.5 mol/L的硫酸反萃P507有机相中的钴，分离得到硫酸钴溶液和空载的P507有机相，然后向硫酸钴溶液中加入液碱沉淀钴，获得氢氧化钴和滤液；
（c2）向P507水相中加入液碱沉淀镍，压滤获得氢氧化镍和滤液；
步骤三、滤渣的火法处理：对步骤一获得的滤渣和步骤二（A）获得的铁铬渣进行火法处理，获得铁铬合金和水渣。
2.如权利要求1所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述步骤一中在酸溶浸出之前先对废弃金属污泥进行浆化，所述浆化所用的介质是水与步骤（b2）、（b3）、（c1）、（c2）中所获滤液的混合液，所述水与滤液的体积比为4:1；所述步骤（c2）中获得的氢氧化镍经硫酸溶解后获得硫酸镍，然后进行电积得到镍板和电积余液；所述步骤（b3）中获得的空载的P204有机相被回收后重新用于步骤（B）中的P204萃取剂，所述步骤（c1）中获得的空载的P507有机相被回收后重新用于步骤（C）中的P507萃取剂。
3.如权利要求2所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述步骤一酸溶浸出过程中所用的酸为80%的废硫酸，所述废硫酸来自步骤（b1）和（c2）中的电积余液；所述步骤（B）和（C）硫酸反萃过程中所用的硫酸来自步骤（b1）和（c2）中的电积余液；所述步骤（c2）中溶解氢氧化镍所用的硫酸来自步骤（b1）和（c2）中的电积余液。
4.如权利要求2所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述步骤三的具体步骤为：
（1）将步骤一获得的滤渣和步骤二（A）获得的铁铬渣进行水洗，压滤获得滤渣和洗水，并进行一次烘干，一次烘干后水分含量降低至5%以下；
（2）将一次烘干后的滤渣与焦炭混合送入压球机，压成球块，并进行二次烘干；
（3）从回转窑加料端将二次烘干后的球块送入回转窑进行烧结，烧结过程中焦炭将铁和铬还原，烧结烟气从出风口排出；
（4）烧结完成后，从回转窑排料端将物料排出进行水淬，得到水淬渣；
（5）对水淬渣进行磁选，得到铁铬合金块和水渣。
5.如权利要求4所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述步骤（1）中水洗所用的介质是水与步骤（b2）、（b3）、（c1）、（c2）中所获滤液的混合液，所述水与滤液的体积比为4:1；所述步骤（1）中压滤获得的洗水被回收后重新用于步骤一的浆化和步骤（1）的水洗。
6.如权利要求4所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述步骤（2）中焦炭添加量占滤渣总质量的4-6%；所述步骤（2）中球块直径为2cm。
7.如权利要求4所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述步骤（3）的烧结过程中，从回转窑排料端向窑内送入空气。
8.如权利要求4所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述步骤（3）的烧结过程中，回转窑内最高温度为800-1200℃，排料口温度为300-500℃；所述步骤（3）中出风口的温度为300-400℃。
9.如权利要求8所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述出风口排出的烧结烟气被直接用于步骤（1）和（3）中的烘干操作，烘干后温度降低的烧结烟气经除尘后进行脱硫处理，脱硫处理后的废气经排气筒高空排放。
10.如权利要求4所述的废弃金属污泥的回收方法，其特征在于：所述步骤（5）中水渣的含水率为40-60%。
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