CN111826522A

CN111826522A - 采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法

Info

Publication number: CN111826522A
Application number: CN202010587386.6A
Authority: CN
Inventors: 杨明; 夏胜文; 吴艳新; 刘素红; 李谦; 方帅领
Original assignee: Jiyuan Yuguang Nonferrous Metallurgy Design And Research Institute Co ltd
Current assignee: Jiyuan Yuguang Nonferrous Metallurgy Design And Research Institute Co ltd
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2020-10-27

Abstract

本发明提供了采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法。收集待处理的电镀污泥进行干燥处理；将干燥后的电镀污泥与造渣剂、还原剂及石膏渣混合均匀后，至于熔炼炉中进行熔炼；石膏渣的配入量为：石膏渣中有效硫S摩尔数≥电镀污泥中Cu元素摩尔数的1/2与镍元素摩尔数的2/3之和；熔炼得到捕集有Au和Ag的铜镍锍，熔炼渣及烟气，对得到的物质进行收集即完成处理。本发明处理方法对含有丰富资源的电镀污泥均可实现混合入炉，分别通过产出铜镍锍与烟灰对多种金属进行富集回收，再通过后续工序分别对收集到的物质进行后续处理，实现了对电镀污泥中各种资源的有效纯化及回收，实现了工业危险废物价值、同时避免了其对环境造成的影响，具有很好的社会经济效益。

Description

采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法

技术领域

本发明属于危险废弃物处理回收技术领域。具体涉及采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法。

背景技术

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。该二次资源中含有多种有价金属，因此，若得不到合理的回收不仅会造成对环境的污染、也会造成资源的浪费。

有色冶炼过程中处理含S制酸尾气、污酸、废水采用碳酸钙中和工艺时会产生大量的石膏渣，石膏渣是以硫酸钙为主要成分的一种工业废渣，含有一定量的Pb、Cu等多种重金属。含有重金属的石膏渣产出排放量很大，大量石膏渣作为工业废弃物长期堆存，不但占用大片土地，而且其中的水溶性重金属离子等会污染水体和土壤，危害农林生产和人体健康并威胁牲畜生长繁殖。

公开号为CN103667714A的发明专利公开了一种电镀污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法，该方法包括配料、制粒、熔炼、吹炼、收尘、烟化和尾气处理等步骤。该发明回收了电镀污泥中的Cu，但是整体工艺过程存在工艺环节复杂，备料过程中有配料与制粒，不可避免需要深度干燥，在处理过程中需要增加配制设备，占地面积大、投资大。因此，该公开文件中的处理方法存在备料过程复杂、控制环节多、设备数量多、装备要求高、生产运行能耗较高等缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法。该方法采用废弃物石膏渣协同电镀污泥的处理，进一步增加了电镀污泥的处理效率、提高了回收率，同时也实现了对石膏渣中有价金属等资源的回收。具有很好的社会经济效益。

本发明是通过以下技术方案实现的

采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法，该方法包括以下步骤：

收集待处理的电镀污泥，并进行干燥处理；

将干燥后的电镀污泥与造渣剂、还原剂及石膏渣混合均匀，混合料至于熔炼炉中进行熔炼；其中石膏渣的配入量为：石膏渣中有效硫S摩尔数≥电镀污泥中Cu元素摩尔数的1/2与镍元素摩尔数的2/3之和；

熔炼得到捕集有Au和Ag的铜镍锍，熔炼渣及烟气，对得到的物质进行收集即完成处理。

进一步地，电镀污泥干燥后其含水量为25-35％。

进一步地，所述造渣剂为铁屑、石英和石子中的任一种或任几种；所述还原剂为块煤、碎煤、焦炭或焦沫。

进一步地，所述造渣剂的加入量使所得熔炼渣中FeO为20-30％，SiO₂为40-45％，CaO为10-16％；还原剂的加入量为待处理电镀污泥干量重量的1-20％。

进一步地，所述混合料在熔炼炉中熔炼时的温度为1050-1350℃。

进一步地，熔炼炉熔炼时所用燃料可以为粉煤、煤气或天然气；所用助燃气体可以为纯氧、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

本发明处理中电镀污泥除含有Cu、Ni外，还很有种类不同、数量不等的Pb、Zn、Sn、Cr等多种有价金属。而含有这些丰富资源的电镀污泥均可实现混合入炉，分别通过产出铜镍锍与烟灰对多种金属进行富集回收，然后再通过后续工序分别对收集到的物质进行后续处理，实现了对电镀污泥中各种资源的有效纯化及回收，实现了工业危险废物价值、同时避免了其对环境造成的影响，具有很好的社会经济效益。

本发明采用石膏渣与电镀污泥进行混合处理，利用石膏渣中的S对多种金属元素进行合理富集及有效回收。因此，采用简单有效的方法实现了对废弃物中资源的有效回收。而且该熔炼过程中能够经过高温熔炼将电镀污泥中的Cr转化为性质稳定的Cr的三价氧化物，实现了危险废弃物的无害化处理。

本发明在对废弃物进行处理的过程，没有其他废弃物的产生，实现了环境友好。熔炼产生的熔炼渣可作为水泥、制砖等建筑专业工业原料，进一步提高了资源回收价值，具有很好的社会经济效益。

附图说明

图1为本发明石膏渣对电镀污泥进行处理的方法工艺流程图。

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石膏渣对电镀污泥进行处理的方法，该方法包括以下步骤：

a、对收集的待处理电镀污泥进行脱水干燥(一般收集的电镀污泥水分含量≤80％)，经脱水干燥后的相对干燥电镀污泥含水量为25～35％；

b、步骤a经脱水干燥后的电镀污泥配入造渣剂、还原剂、石膏渣混合均匀，形成混合料。

其中，造渣剂可以为铁屑、石英、石子等可以使用的造渣剂；还原剂可以是块煤、碎煤、焦炭、焦沫等可以使用的还原剂。其中造渣剂的配入数量以保证产出的熔炼渣中FeO为20～30％，SiO₂为40～45％，CaO为10～16％；还原剂的配入量为入炉电镀污泥干量重量的1～20％；石膏渣的配入量计算值具体为：石膏渣中有效S摩尔数≥电镀污泥中Cu元素摩尔数1/2+镍元素摩尔数2/3；

c、将步骤b所得混合料投入熔炼炉进行熔炼，控制炉内温度1050～1350℃。

优选地，将混合料投入底吹熔炼炉中进行火法熔炼，具体如下：

熔炼过程中，通过配置在底吹熔炼炉底部的底吹气体喷枪，向炉内喷入燃料与助燃气体，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)。

所用燃料可以是粉煤、煤气、天然气等，助燃气体可以是纯氧、富氧压缩空气或压缩空气等。当底吹喷枪向底吹炉中连续喷入天然气与纯氧、富氧压缩空气或压缩空气时，天然气与助燃气体中的氧气的体积比为1：(2～4)；当底吹喷枪向底吹炉中连续喷入煤气与纯氧、富氧压缩空气或压缩空气时，煤气中的碳成份与助燃气体中的氧气的摩尔比为1：(1.2-2.5)；当底吹喷枪向底吹炉中连续喷入粉煤与纯氧、富氧压缩空气或压缩空气时，粉煤中的固定碳与富氧空气中氧气的摩尔比为1：(1.2-2.5)。燃料与助燃气体燃烧供热，保证炉内热平衡。

同时，过量的助燃气体提供的元素氧另有多种元素流向：一部分实现与熔池内多种有价金属发生氧化反应，其中部分Fe元素氧化为FeO实现造渣形成熔炼炉渣，Pb、Sn等元素氧化转化为PbO、SnO₂等随烟气挥发进入烟气管路，通过烟气收尘以烟灰的形式产出；一部分氧与还原剂作用，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蒸汽等进行氧化反应，使元素Zn以ZnO的形式从烟尘中捕集回收。

d、底吹熔炼炉熔炼过程中产生的各产物具体如下(所用底吹熔炼炉为本领域技术人员熟知的底吹熔炼炉)：

①、底吹熔炼炉熔池内元素Cu、Ni与部分Fe与石膏渣离解出的游离元素S化合，产出以Cu₂S、Ni₃S₂、FeS为主的多金属硫化物的混合物，为铜镍锍，熔融热态铜镍锍通过底吹炉虹吸口产出。同时若处理的电镀污泥中含有贵金属Au、Ag，则入炉的Au、Ag绝大部分被铜镍锍捕集，溶入锍相一并产出，产品铜镍锍可以作为硫化镍电解精炼工艺的原料，进一步分离回收其中的铜、镍及贵金属；

②、熔炼时炉底吹熔炼炉所产熔炼渣通过底吹炉出渣口溢流外排，作为弃渣排出系统。熔炼渣为铁硅钙渣型，熔炼渣中FeO含量为20～30％，SiO₂含量为40～45％，CaO含量为10～16％；且熔炼渣有价金属含量Cu≤1％，Pb≤3％，Zn≤2％；

另外，电镀污泥中所含高价有毒有害杂质元素Cr经过高温强制还原后实现无害化，以熔炼炉渣的形式产出。

③、熔炼时熔炼炉烟气通过底吹炉出烟口外排，通过烟气收尘系统捕集烟灰，烟灰返回熔炼炉进行配料使用，待烟灰中有价金属富集至足够品位后旁路排出系统，旁路产出烟灰为该工艺的另一种终产品。

本发明底吹熔炼炉内的高温熔池内主要进行的化学反应包括以下过程：

CH₄+O₂＝CO+2H₂O

CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O

2C+O₂＝2CO

C+O₂＝CO₂

2Fe+O₂＝2FeO

4FeO+O₂＝2Fe₂O₃

2Pb+O₂＝2PbO

2Zn+O₂＝2ZnO

CO₂+C＝2CO

CuO+C＝Cu+CO

CuO+CO＝Cu+CO₂

PbO+C＝Pb+CO

PbO+CO＝Pb+CO₂

ZnO+C＝Zn+CO

ZnO+CO＝Zn+CO₂

2SnO+C＝2Sn+CO₂

SnO+CO＝Sn+CO₂

2CrO₃+3C＝Cr₂O₃+3CO

2CrO₃+3CO＝Cr₂O₃+3CO₂

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO

Fe₂O₃+C＝2FeO+CO

2Cu+S＝Cu₂S

3Ni+2S＝Ni₃S₂

Fe+S＝FeS

CaSO₄+2C＝CaS+2CO₂

2CaSO₄+C＝2CaO+CO₂+2SO₂

CaSO₄+CO＝CaO+CO₂+SO₂

CaSO₄+4CO＝CaS+4CO₂

3CaSO₄+CaS＝4CaO+4SO₂

2CaS+4CuO＝2Cu₂S+2CaO+O₂

CaS+Cu₂O＝Cu₂S+CaO

FeO+SiO₂＝FeO·SiO₂

2FeO+SiO₂＝2FeO·SiO₂

xCaO+ySiO₂＝xCaO·ySiO₂

下面通过具体实施例对本发明技术进行具体说明，但并不用于限制本发明的保护范围。

实施例1

收集待处理的电镀污泥，采用一台底吹熔炼炉进行处理。对电镀污泥及石膏渣的主要化学成份进行取样化验，化验成份如下表示：

表1电镀污泥主要化学成份

	Ni	Cu	Zn	Cr	Fe	H<sub>2</sub>O
							电镀污泥	3.5	2.5	9.0	5.5	1.4	80

表2石膏渣的主要化学成份

成份	CaSO<sub>4</sub>	Zn	Pb	Fe
					含量％	93.82	0.82	0.68	1.12

收集电镀污泥经过脱水干燥，干燥至污泥含水25-35％，按照物料干重电镀污泥：石膏渣：铁矿：石英石：碎煤＝100：(20～80)：(30～70)：20：10比例进行混合配料；

通过上料系统连续加料，混合配料通过侧吹炉顶部加料口入炉，通过侧吹炉侧吹气体喷枪或风口入炉天然气、纯氧，天然气与纯氧体积比1：3，保持炉内温度为1050-1350℃；

经过侧吹炉还原熔炼，间断产出铜镍锍、熔炼炉渣，同时通过烟气管路收尘系统捕集工艺烟尘。铜镍锍作为本工艺主产品产出，铜镍锍产品可转入其它工序进一步处理回收其中的有价金属Cu与Ni；熔炼渣作为本工艺过程弃渣外售；烟尘做返回本炉处理。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的时候部分旁路外售，或转入其回收系统做原料。

实施例2

表3电镀污泥主要化学成份

	Ni	Cu	Zn	Cr	Fe	H<sub>2</sub>O
							电镀污泥	3.5	2.5	9.0	5.5	1.4	80

表4石膏渣的主要化学成份

成份	CaSO<sub>4</sub>	Zn	Pb	Fe
					含量％	93.82	0.82	0.68	1.12

通过上料系统连续加料，混合配料通过侧吹炉顶部加料口入炉，通过侧吹炉侧吹气体喷枪或风口入炉天然气、压缩空气，天然气与压缩空气中氧气摩尔比1：3，保持炉内温度为1050-1350℃；

Claims

1.采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

收集待处理的电镀污泥，并进行干燥处理；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电镀污泥干燥后其含水量为25-35％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造渣剂为铁屑、石英和石子中的任一种或任几种；所述还原剂为块煤、碎煤、焦炭或焦沫。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述造渣剂的加入量使所得熔炼渣中FeO为20-30％，SiO₂为40-45％，CaO为10-16％；还原剂的加入量为待处理电镀污泥干量重量的1-20％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合料在熔炼炉中熔炼时的温度为1050-1350℃。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，熔炼炉熔炼时所用燃料可以为粉煤、煤气或天然气；所用助燃气体可以为纯氧、富氧压缩空气或压缩空气。