CN111041213A - 一种采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,该方法将收集待处理电镀污泥进行脱水干燥;然后将干燥电镀污泥于底吹炉中进行熔炼,对熔炼的铜镍合金、熔炼渣及烟灰进行回收。该方法对于待处理的电镀污泥只需要简单处理即可进行熔炼,熔炼过程简单易于操作,熔炼完成即可完成对多种有价金属的回收,明显降低了人力物力的消耗,且能够同时实现多种高纯度有价金属的回收,具有很好的经济效益。该方法整个处理过程中不会产生危险有害废弃物、废水等,通过简单的方法实现了危险有害废弃物的无害化处理、同时也使得有价资源得到较好的回收利用,在行业内具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于危险废物回收处理技术领域。具体涉及一种采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法。
背景技术
电镀污泥是电镀生产企业处理工业废水产出的固体废弃物,被国家列为危险废物,在《国家危险废物名录》中废物类别为HW17。
电镀污泥作为一种典型的危险废物,同时是一种含有多种金属成分的混合污泥,是一种廉价的二次资源。电镀污泥中可能含有Cu、Ni、Pb、Zn、Sn、Fe、Au、Ag等多种有价金属,若得到较好的回收利用,则能够产生较好的经济效益。
因此,目前对于电镀污泥的处理已有多种方法。公开号为CN103667714的申请文件公开了一种电镀污泥的综合回收有价金属和无害化处理的方法,其中包括配料、制粒、熔炼、吹炼、收尘、烟化及尾气处理。该处理方法对电镀污泥中的Cu进行了回收,但是其整体工艺复杂,控制环节多,设备数量多、占地面积大,生产能耗高。公开号为CN102758090公开了一种电镀污泥的处理方法,该方法将脱水干燥后的电镀污泥进行熔炼造渣,由于其再后期熔炼过程中造碱渣,所以在熔炼前需要将电镀污泥中的酸性离子全部除去,以免对后续熔炼造碱渣过程中造成影响且会消耗相当大量的烧碱。也需要对电镀污泥的水份进行严格的控制。因此,该方案虽然免去了在熔炼过程中的干燥脱水,但是其前期的干燥脱水仍然具有繁琐的操作,消耗大量的人力物力,提高了处理成本。
发明内容
本发明针对的技术问题是:现有技术中对于电镀污泥的处理方法工艺复杂,操作繁琐,采用设备数量多,耗费人力物力大。在对电镀污泥进行回收处理时若再消耗大量的人力物力,则将大大降低回收的经济效益,不利于回收的进行。
针对上述问题,本发明提供了一种采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,该方法对于待处理的电镀污泥只需要简单处理即可进行熔炼,熔炼过程简单易于操作,熔炼完成即可完成对多种有价金属的回收,明显降低了人力物力的消耗,且能够同时实现多种有价金属的回收,具有很好的经济效益。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,该方法包括以下步骤:
收集待处理电镀污泥进行脱水干燥,得到干燥电镀污泥;
将干燥电镀污泥与造渣剂及还原剂的混合料置于底吹炉中进行熔炼,对熔炼得到的铜镍合金、熔炼渣及烟灰进行回收。然后对烟灰进行后处理,回收其中的有价金属;熔炼渣外送作为建筑采用。
所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,脱水干燥后的干燥电镀污泥中含水量为25~35%。
所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,所述造渣剂为铁屑和/或石英,所述还原剂为块煤、碎煤、焦炭和焦沫中的任一种或任几种。
所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,造渣剂的加入量控制熔炼炉熔炼渣中SiO2质量含量为20~30%,FeO:SiO2=0.8~2.5(质量比);还原剂的加入量为送入底吹炉中电镀污泥干量(除去水份含量后的电镀污泥纯干量)重量的1~20%。
所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,干燥电镀污泥与造渣剂及还原剂在底吹炉中熔炼时熔池的温度控制为1050~1350℃。
所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,底吹炉熔炼时由燃料与助燃气体提供热量;所述的燃料包括粉煤、天然气或煤气,所述助燃气体包括纯氧、富氧压缩空气或压缩空气。
与现有技术相比,本发明具有以下积极有益效果
本发明采用底吹炉对电镀污泥进行处理。采用底吹炉进行熔炼,在前期无需对电镀污泥进行严格的脱酸、脱水等处理操作,只需将含水量大的电镀污泥进行脱水至其含水量降至25~35%即可,脱水后直接与造渣剂及还原剂置于底吹炉中进行熔炼,即可实现对其中铜镍合金及其他有价金属的回收。所以,该方案操作简单,节省了大量人力物力的消耗,真正实现了成本的降低,具有很好的经济效益;
该方法的原料适应性广,电镀污泥除含有Cu、Ni之外,普遍还含有种类不同、数量不等的Pb、Zn、Sn、Cr等多种有价金属。通过本申请方法进行处理电镀污泥可以实现混合入炉,分别通过产出合金与烟灰对多种金属进行富集回收,有利于下一步工艺进行后续处理,进一步的提纯与分离,使对于工业危险废弃物的处理真正产生经济效益;
采用该方法处理电镀污泥时,其中含有的Cr经过高温熔炼最终转化为性质稳定的Cr的三价氧化物,即将有害物质转化为了无害物质;其中产出的无害化工业熔炼渣可用作水泥、制砖等建筑行业中的工业原料。因此,该方法整个处理过程中不会产生危险有害废弃物、废水等,通过简单的方法实现了危险有害废弃物的无害化处理、同时也使得有价资源得到较好的回收利用,在行业内具有很好的应用前景。
附图说明
图1表示该方法所用底吹炉示意图,
图2表示本发明工艺流程图,
图1中符号表示的意义为:1表示底吹炉虹吸口,2表示底吹炉出烟口,3表示底吹炉加料口,4表示底吹炉出渣口,5表示底吹炉气体喷枪。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明,以便于对本发明技术方案的理解,但并不用于对本发明保护范围的限制。
本发明提供了一种采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,步骤如下:
(1)收集待处理的电镀污泥进行脱水干燥,得到干燥电镀污泥;
该方法将电镀生产企业产生的含Cu、含Ni的电镀污泥进行回收,然后脱水干燥至其含水量为25~35%,此处采用常用的脱水干燥方法即可,只要达到电镀污泥含水量降低至25~35%即可。如直接晾晒,或者热风干燥、回转窑干燥,达到含水量要求即可完成脱水干燥。操作简单,成本消耗很低。
(2)然后将干燥电镀污泥与造渣剂及还原剂的混合料置于底吹炉中进行熔炼,对熔炼的铜镍合金、熔炼渣及烟灰进行回收,即完成对电镀污泥的无害化处理及其资源的回收。
首先打开底吹炉底部的气体喷枪,通入燃料气(天然气或煤气)及助燃气体(纯氧、富氧压缩空气或压缩空气),通过气体燃烧为熔池供热,控制正常生产时熔池内的温度为1050~1350℃(正常生产时,燃料气及助燃气体的气体喷枪压力一般控制为0.4~1.0MPa);
底吹炉熔炼产生的CuNi合金通过底吹炉虹吸口(如图1所示)产出,浇铸成型,得到合金锭,CuNi合金为CuNi无限互溶合金。同时若待处理的电镀污泥中含有贵金属Ag、Au,也其中的贵金属绝大部分为CuNi合金捕集,溶入合金一并产出。
底吹炉产生的熔炼渣由底吹炉出渣口(如图1所示)溢流外排,作为建筑行业原料。熔炼渣采用铁橄榄石渣型,熔炼渣中SiO2的质量含量约为20~35%(由造渣剂的加入量来控制),FeO:SiO2的质量比为0.8~2.5(由造渣剂的加入量来控制),检测所得熔炼渣中有价金属含量Cu≤1%、Pb≤3%、Zn≤3%;且电镀污泥中含有的Cr经过高温强制还原后,其中的+6价有害Cr转化为无害的+3价Cr,以熔炼渣的形式产出,作为建筑行业材料使用,实现了无害化的资源转化;
底吹炉熔炼产生的烟气经过底吹炉出烟口(如图1所示)外排,通过烟气收尘系统捕集烟灰,捕集的烟灰返回底吹炉中进行配料使用,待烟灰中有价金属(Pb、Zn、Sn等有价金属)富集至足够品位(间断取样检测)后、则经过出烟口排出后再由旁路排出系统排出,然后对烟灰中的有价金属进行分离回收,实现对电镀污泥中所含资源的最大程度回收,提高回收价值。
进一步的,熔炼过程中所用的造渣剂可以为铁屑、石英等符合要求的造渣剂,造渣剂的加入量要控制熔炼产出的熔炼渣中SiO2的含量为20~35%,且FeO:SiO2的质量比为0.8~2.5;所用的还原剂可以为块煤、碎煤、焦炭或焦沫等符合要求的还原剂,其中还原剂的加入量为入炉电镀污泥干量(除去水份含量后的电镀污泥纯干量)重量的1~20%;
本发明还提供了另一种采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,其中燃料可以为粉煤、煤气、天然气等燃料,所用助燃气体可以为纯氧、富氧压缩空气(氧气含量为30~80%)、压缩空气(氧气含量为21%)等符合要求的助燃气体。在燃料与助燃气体的使用过程性,当以天然气为燃料时,天然气与助燃气体中氧气的体积比为1:(2~4),当以煤气为燃料时,煤气中碳元素与助燃气体中氧气的摩尔比为1:(1.2~2.5),当以粉煤为燃料时,粉煤中的固定碳与助燃气体中氧气的摩尔比为1:(1.2~2.5)。燃料与助燃气体用于供热以保持炉内的热平衡
述燃料与助燃气体用量比例使得其中的助燃气体提供的氧元素一部分实现与底吹炉熔池内多种有价金属发生氧化反应,Fe元素氧化为FeO,实现造渣形成熔炼炉渣,Pb、Sn等元素转化为PbO、SnO2等挥发随烟气进入烟气管路通过烟气收尘以烟灰的形式产出;一部分(氧元素)与还原剂作用,燃烧生热,转化为维持炉内熔池温度的热量;一部分(氧元素)氧逸出熔池伴随烟气进入烟气管路,并与烟气管路内单质金属Zn等蒸汽进行氧化反应,使元素Zn以ZnO形式从烟气的烟灰中捕集回收。
因此,本发明处理方法将电镀污泥经过简单干燥脱水处理后,即可进入底吹炉直接进行熔炼,无需再进行脱水操作,而且该熔炼过程能够对电镀污泥中的各种有价金属进行回收,除了铜镍合金之外,其他有价金属通过烟尘与配料共同送入底吹炉中进行多次处理,对其中的Pb、Sn、Zn等有价金属进行高效回收,熔炼渣也转化为无毒无害熔炼渣、并作为原料使用,在操作简单的条件下实现了电镀污泥的效益最大化,对其中的各种有价金属进行了高效回收,具有很好的业内应用前景。
在熔炼过程中,处理的电镀污泥中各有价金属元素在底吹炉内的主要行为与过程原理如下:电镀污泥中元素铜、镍一般以Cu(OH)2、Ni(OH)2形式赋存,底吹熔池中先行受热分解为相应的氧化物CuO、NiO,后被熔池内的还原剂还原为单质Cu、Ni,与炉内熔渣沉降分离,最后以合金形式虹吸产出;元素锌在电镀污泥中主要以Zn(OH)2形式赋存,底吹熔池中先行受热分解为ZnO,后被熔池内的还原剂还原为单质Zn,以锌蒸汽的形式挥发进入底吹炉烟气,再后来在烟气中的氧化气氛下转化为锌的氧化物ZnO在工艺烟气收尘系统中捕集回收;元素铁在电镀污泥中主要以非晶态Fe(OH)3、无定形Fe(OH)2、以及Fe2+的金属螯合盐形式存在,底吹高温熔池内Fe(OH)2很快被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3在高温熔融熔池内迅速脱水成Fe2O3,而Fe2O3在底吹熔池内被还原剂还原为FeO,并与造渣剂SiO2结合生成铁橄榄石熔炼渣,熔炼渣与熔池内合金相沉降分离后溢流产出,达到与合金分离的工艺目的;电镀污泥中的铬大部分以Cr(OH)3形式存在,极少部分铬与有机重金属捕集中的S络合形成有机螯合铬盐,在底吹熔池内Cr(OH)3受热分解为Cr2O3,有机螯合铬盐在高温熔池内热解、燃烧,释放被其络合的铬,单质铬氧化后反应生成Cr2O3,铬的氧化物最终转化为熔炼炉渣随渣排出。
下面通过具体实施例对本发明的方法进行更加详细的说明,但并不用于限制本发明的保护范围。本发明所用底吹炉可以为本领域技术人员熟知的底吹熔炼炉(底吹炉)。
实施例1
电镀生产企业产出的电镀污泥进场后,经过脱水干燥、然后用一台底吹炉进行处理。对电镀污泥主要化学成份进行取样化验,化验成份如下表示:
A、电镀污泥经过脱水干燥,干燥至污泥含水30%;
B、按照物料干重电镀污泥:铁矿:石英石:碎煤=100:70:20:10比例配料,上述物料混合均匀,通过上料系统(本领域技术人员熟知的上料系统)连续加料,通过厎吹炉顶部加料口入炉,通过厎吹炉厎部气体喷枪入炉天然气、纯氧气,天然气与氧气体积比1:3;
控制熔炼过程中的温度为1050~1350℃;
C、经过厎吹炉还原熔炼,间断产出铜镍合金、熔炼炉渣,同时通过烟气管路收尘系统捕集工艺烟尘;
铜镍合金为本工艺主产品产出,合金可通过后续工艺进行铜、镍的进一步分离;熔炼渣为本工艺过程弃渣作为建筑材料(无毒无害)外售;烟尘做返回本炉处理(与配料一同加入底吹炉中),当生产系统运行一定时期之后,烟尘中富集的有价金属品位达到回收利用经济性时转入其回收系统进行回收。
实施例2
电镀生产企业产出的电镀污泥进场后,经过脱水干燥、然后用一台底吹炉进行处理。对电镀污泥主要化学成份进行取样化验,化验成份如下表示:
A、电镀污泥经过脱水干燥,干燥至污泥含水30%;
B、按照物料干重电镀污泥:铁矿:石英石:碎煤=100:72:20:12比例配料,上述物料混合均匀,通过上料系统(本领域技术人员熟知的上料系统)连续加料,通过厎吹炉顶部加料口入炉,通过厎吹炉厎部气体喷枪入炉煤气、压缩空气,煤气中碳元素与与压缩空气中氧气摩尔比1:2;
控制熔炼过程中的温度为1050~1350℃;
C、经过厎吹炉还原熔炼,间断产出铜镍合金、熔炼炉渣,同时通过烟气管路收尘系统捕集工艺烟尘;
铜镍合金为本工艺主产品产出,合金可通过后续工艺进行铜、镍的进一步分离;熔炼渣为本工艺过程弃渣作为建筑材料(无毒无害)外售;烟尘做返回本炉处理(与配料一同加入底吹炉中),当生产系统运行一定时期之后,烟尘中富集的有价金属品位达到回收利用经济性时转入其回收系统进行回收。
Claims (6)
1.一种采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
收集待处理电镀污泥进行脱水干燥,得到干燥电镀污泥;
将干燥电镀污泥与造渣剂及还原剂的混合料置于底吹炉中进行熔炼,对熔炼得到的铜镍合金、熔炼渣及烟灰进行回收。
2.根据权利要求1所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,其特征在于,脱水干燥后的干燥电镀污泥中含水量为25~35%。
3.根据权利要求1所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,其特征在于,所述造渣剂为铁屑和/或石英,所述还原剂为块煤、碎煤、焦炭和焦沫中的任一种或任几种。
4.根据权利要求3所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,其特征在于,造渣剂的加入量控制熔炼炉熔炼渣中SiO2质量含量为20~30%,FeO:SiO2=0.8~2.5;还原剂的加入量为送入底吹炉中电镀污泥干量重量的1~20%。
5.根据权利要求1~4任一项所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,其特征在于,干燥电镀污泥与造渣剂及还原剂在底吹炉中熔炼时熔池的温度控制为1050~1350℃。
6.根据权利要求5所述采用底吹熔池熔炼工艺处理电镀污泥的方法,其特征在于,底吹炉熔炼时由燃料与助燃气体提供热量;所述的燃料包括粉煤、天然气或煤气,所述助燃气体包括纯氧、富氧压缩空气或压缩空气。
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