CN113652543B - 一种含镍污泥烧结预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含镍污泥烧结预处理方法，属于镍污泥预处理技术领域，包括将含镍污泥进行烘干；将烘干后的含镍污泥与烘干的含铜污泥、红土镍矿及燃料进行混合得到混合料；将混合料进行造球，得到球状混合料；将球状混合料放入烧结设备进行烧结，得到烧结块；烘干后的含镍污泥与烘干的含铜污泥、红土镍矿的质量比例为5‑7份:2‑4份:1‑2份，且燃料质量为混合料质量的15%‑18%。本发明加入烘干后的含铜污泥与红土镍矿，所得烧结块中金属铬的含量明显降低，可稳定在2.50%以下，对后续熔炼过程的不利影响显著降低。
Description
技术领域
本发明属于镍污泥预处理技术领域，特别涉及一种含镍污泥烧结预处理方法。
背景技术
含镍污泥主要来源于金属表面处理行业的废水处理过程，其中往往含有多种重金属，成分复杂且含水率高达60%~70%。含镍污泥中的镍、铜、铬等重金属氢氧化物是一种非稳定状态，如果随意堆放，在雨水淋溶作用下，重金属极有可能再次溶出，污染土壤或地下水，造成环境生态的危害。因此，该类污泥已被列入《国家危险废物名录》（2021版），危险废物类别为HW17（表面处理废物）。另一方面，随着矿产资源日渐枯竭，资源综合利用与发展循环经济已成为必然选择。含镍污泥中的有价金属含量往往高于一次矿产资源开采品位，金属镍含量可达2.0%-10.0%，铜含量可达1.0%-5.0%，其作为一种优质有色金属二次资源，利用合适的工艺将其中的有价金属富集回收，不仅能减少环境危害，降低环境风险，同时还能促进循环经济发展，减缓金属资源的持续耗竭，提高国家金属资源保障程度。
含镍污泥资源化利用工艺包括湿法浸出工艺与火法熔炼工艺，目前行业内以火法熔炼工艺居多，主要工艺包括密闭鼓风炉熔炼工艺与富氧熔池熔炼工艺。含镍污泥含水率极高且无固定形态，在火法熔炼之前必须先经过预处理，目前常用的预处理方式为烘干-烧结预处理工艺。现有用地下煤气化余热以高效蒸发方式进行水处理工艺是将烘干后的含镍污泥与燃料（通常为焦粉或煤粉）混合后进行造球，之后再将球料给入烧结炉，鼓入空气助燃，使料层燃烧升温，将低熔点组分熔化成为液相，液相逐渐冷却将难融组分粘在一起形成块状物料，得到烧结块。该烧结工艺主要存在如下几点技术问题：表面处理过程产出的含镍污泥有机物的含量小于5%，自身热值低，导致烧结料层上燃速度慢，烧结效率低，处理量小，燃料消耗量大；表面处理过程产出的含镍污泥中有SiO2的含量往往小于3%，烧结时液相产生量少，导致烧结块强度低、成块率低、粉料多；烘干后的含镍污泥粘性差且比重轻，仅为1g/cm3左右，造球时难以得到粒度均匀的球料，小颗粒球料与细粉料过多，球料机械强度差，导致烧结时料层透气性差，料层上燃速度慢且上燃不均匀，局部夹杂生料；表面处理过程产出的含镍污泥中金属铬含量较高，平均可达3%以上，烧结块中的铬可进一步富集至4%以上，过高的铬含量会严重影响后续熔炼过程，使熔炼渣熔点升高，流动性变差，燃料用量提升。
发明内容
针对上述的问题，本发明为解决现有含镍污泥烧结预处理工艺面临的造球强度低、粒度不均，烧结过程料层上燃慢、效率低、处理量小、成块率低、结块强度差、烧结块中铬含量过高等技术问题，本发明提出一种含镍污泥烧结预处理方法，包括：
将含镍污泥进行烘干；
将烘干后的所述含镍污泥与烘干的含铜污泥、红土镍矿及燃料进行混合得到混合料；
将所述混合料进行造球，得到球状混合料；
将所述球状混合料放入烧结设备进行烧结，得到烧结块；
其中，烘干后的所述含镍污泥与烘干的所述含铜污泥、所述红土镍矿的质量比例为5-7份:2-4份:1-2份，且所述燃料质量为所述混合料质量的15%-18%。
优选的是，烘干后的所述含镍污泥含水率为20%-55%。
优选的是，所述红土镍矿中SiO2含量为20%-45%。
优选的是，所述燃料为焦粉或煤粉。
优选的是，所述球状混合料的直径为10-20mm。
优选的是，烘干的所述含铜污泥中有机物含量>20%。
优选的是，将所述混合料进行造球所用设备为圆盘造粒机或滚筒造粒机。
优选的是，所述烧结设备为立式烧结炉或卧式烧结炉。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明将含铜污泥与含镍污泥混合烧结，可以提高混合料自身热值，加快料层上燃速度，提高烧结效率，使处理量提高68%，燃料焦粉消耗量降低14.3%；红土镍矿中SiO2含量高，可显著提升烧结混合料中SiO2的含量，增加含镍污泥烧结时的熔融液相产生量，提升烧结块强度，成块率提升67.0%，且红土镍矿中含有较高的黏土成分，可大幅提升含镍污泥造球效果，提升球料机械强度，显著改善烧结料层透气性，使料层均匀上燃，消除夹生现象；含铜污泥与红土镍矿中的金属铬较低，将其与含镍污泥混合烧结后得到的烧结块中金属铬含量可降低至2.5%以下，使后续熔炼过程更加顺利，同时将各物料中的铜镍金属进行回收，利用废物特性耦合提高处理效率与产品质量，降低处理成本，实现废物协同资源化利用。
附图说明
图1是本发明含镍污泥烧结预处理方法合成方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种含镍污泥烧结预处理方法，包括：
将含镍污泥进行烘干，烘干后的含镍污泥含水率为20%-55%；
将烘干后的含镍污泥与烘干的含铜污泥、红土镍矿及燃料进行混合得到混合料，烘干的含铜污泥中有机物含量>20%，红土镍矿中SiO2含量为20%-45%，燃料为焦粉或煤粉；
将混合料进行造球，得到球状混合料，球状混合料的直径为10-20mm，且将混合料进行造球所用设备为圆盘造粒机或滚筒造粒机；
将球状混合料放入烧结设备进行烧结，得到烧结块，烧结设备为立式烧结炉或卧式烧结炉；
其中，烘干后的含镍污泥与烘干的含铜污泥、红土镍矿的质量比例为5-7份:2-4份:1-2份，且燃料质量为混合料质量的15%-18%。
实施例1
烘干后的含镍污泥含水率为24%，烘干后的含铜污泥有机物含量为33%，红土镍矿SiO2含量为43%；混合料中烘干后的含镍污泥占比50%，烘干后的含铜污泥占比40%，红土镍矿占比10%。所用燃料为焦粉，固定碳含量81.2%，添加重量比例为混合料质量的15.00%。利用圆盘造粒机制得粒径为10mm-20mm的球料，将球料给入卧式烧结炉进行烧结，日处理量为126吨，成块率为74.5%，得到烧结块金属铬含量为2.15%。
实施例2
烘干后的含镍污泥含水率为35%，烘干后的含铜污泥有机物含量为31%，红土镍矿SiO2含量为38%；混合料中烘干后的含镍污泥占比60%，烘干后的含铜污泥占比30%，红土镍矿占比10%。所用燃料为焦粉，固定碳含量81.2%，添加比例为混合料质量的15.30%。利用圆盘造粒机制得粒径为10mm-20mm的球料，将球料给入卧式烧结炉进行烧结，日处理量为117吨，成块率为74.2%，得到烧结块金属铬含量为2.37%。
实施例3
烘干后的含镍污泥含水率为41%，烘干后的含铜污泥有机物含量为28%，红土镍矿SiO2含量为33%。混合料中烘干后的含镍污泥占比60%，烘干后的含铜污泥占比25%，红土镍矿占比15%。所用燃料为焦粉，固定碳含量81.2%，添加比例为混合料质量的15.75%。利用圆盘造粒机制得粒径为10mm-20mm的球料，将球料给入卧式烧结炉进行烧结，日处理量为110吨，成块率为80.2%，得到烧结块金属铬含量为2.03%。
实施例4
烘干后的含镍污泥含水率为48%，烘干后的含铜污泥有机物含量为25%，红土镍矿SiO2含量为27%。混合料中烘干后的含镍污泥占比60%，烘干后的含铜污泥占比20%，红土镍矿占比20%。所用燃料为焦粉，固定碳含量81.2%，添加比例为混合料质量的16.00%。利用圆盘造粒机制得粒径为10mm-20mm的球料，将球料给入卧式烧结炉进行烧结，日处理量为103吨，成块率为84.0%，得到烧结块金属铬含量为1.93%。
实施例5
烘干后的含镍污泥含水率为53%，烘干后的含铜污泥有机物含量为21%，红土镍矿SiO2含量为22%。混合料中烘干后的含镍污泥占比70%，烘干后的含铜污泥占比20%，红土镍矿占比10%。所用燃料为焦粉，固定碳含量81.2%，添加比例为混合料质量的16.25%。利用圆盘造粒机制得粒径为10mm-20mm的球料，将球料给入卧式烧结炉进行烧结，日处理量为102吨，成块率为71.7%，得到烧结块金属铬含量为2.01%。
对比实施例1
烘干后的含镍污泥含水率为45%，不加入烘干后的含铜污泥与红土镍矿。所用燃料为焦粉，固定碳含量81.2%，添加比例为混合料质量的17.50%。利用圆盘造粒机制得粒径为10mm-20mm的球料，将球料给入卧式烧结炉进行烧结，日处理量为75吨，成块率为50.3%，得到烧结块金属铬含量为3.83%。
对比实施例2
烘干后的含镍污泥含水率为31%，烘干后的含铜污泥有机物含量为25%。混合料中烘干后的含镍污泥占比80%，烘干后的含铜污泥占比20%，不加入红土镍矿。所用燃料为焦粉，固定碳含量81.2%，添加比例为混合料质量的16.12%。利用圆盘造粒机制得粒径为10mm-20mm的球料，将球料给入卧式烧结炉进行烧结，日处理量为99吨，成块率为54.3%，得到烧结块金属铬含量为2.98%。
对比实施例3
烘干后的含镍污泥含水率为42%，红土镍矿SiO2含量为26%，混合料中烘干后的含镍污泥占比80%，红土镍矿占比为20%，不加入烘干后的含铜污泥。所用燃料为焦粉，固定碳含量81.2%，添加比例为混合料质量的17.50%。利用圆盘造粒机制得粒径为10mm-20mm的球料，将球料给入卧式烧结炉进行烧结，日处理量为87吨，成块率为79.6%，得到烧结块金属铬含量为2.84%。
通过上述实施例得到的实验数据如表1.
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比实施例1 | 对比实施例2 | 对比实施例3 | |
| 含铜污泥有机物含量（%） | 33 | 31 | 28 | 25 | 21 | - | 31 | - |
| 红土镍矿SiO2含量（%） | 43 | 38 | 33 | 27 | 22 | - | 25 | 26 |
| 含镍污泥：含铜污泥：红土镍矿混合比例 | 5:4:1 | 6:3:1 | 6:2.5:1.5 | 6:2:2 | 7:2:1 | 10:0:0 | 8:2:0 | 8:0:2 |
| 所需焦粉添加率（%） | 15.00 | 15.30 | 15.75 | 16.00 | 16.25 | 17.50 | 16.12 | 17.50 |
| 日处理量（t/d） | 126 | 117 | 110 | 103 | 102 | 75 | 99 | 87 |
| 成块率（%） | 74.5 | 74.2 | 80.2 | 84.0 | 71.7 | 50.3 | 54.3 | 79.6 |
| 金属铬含量（%） | 2.15 | 2.37 | 2.03 | 1.93 | 2.01 | 3.83 | 2.98 | 2.84 |
由实施例与对比实施例可知，当单独烧结烘干后的含镍污泥时，所需焦粉添加率为17.50%，日处理量为75吨，成块率为50.3%，烧结块中金属铬含量为3.83%。随着烘干后的含铜污泥的加入，烧结过程所需焦粉率显著降低，降幅可达14.3%。这是因为烘干后的含铜污泥中有机物含量高，自身热值高，使得混合物料整体热值大幅提高，进而使烧结所需焦粉率降低。随着红土镍矿的加入，烧结块成块率显著提高，增幅可达67%。这是因为红土镍矿中SiO2含量高，可大幅增加烧结过程中的液相产生量，进而提高烧结块的成块率与强度。烘干后的含铜污泥与红土镍矿的加入均可提高料层上燃速度，提升烧结效率，提高处理量，增幅可达68%。这一方面是因为含铜故污泥自身热值高，容易燃烧，另一方面，红土镍矿中的黏土成分提升的球料机械强度，改善了料层透气性。由于烘干后的含铜污泥与红土镍矿的配入，所得烧结块中金属铬的含量明显降低，可稳定在2.50%以下，对后续熔炼过程的不利影响显著降低。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种含镍污泥烧结预处理方法，其特征在于，包括：
将含镍污泥进行烘干；
将烘干后的所述含镍污泥与烘干的含铜污泥、红土镍矿及燃料进行混合得到混合料；
将所述混合料进行造球，得到球状混合料；
将所述球状混合料放入烧结设备进行烧结，得到烧结块；
其中，烘干后的所述含镍污泥与烘干的所述含铜污泥、所述红土镍矿的质量比例为5-7份:2-4份:1-2份，且所述燃料质量为所述混合料质量的15%-18%；烘干后的所述含镍污泥含水率为20%-55%；烘干的所述含铜污泥中有机物含量>20%。
2.如权利要求1所述的含镍污泥烧结预处理方法，其特征在于，所述红土镍矿中SiO2含量为20%-45%。
3.如权利要求1所述的含镍污泥烧结预处理方法，其特征在于，所述燃料为焦粉或煤粉。
4.如权利要求1所述的含镍污泥烧结预处理方法，其特征在于，所述球状混合料的直径为10-20mm。
5.如权利要求1所述的含镍污泥烧结预处理方法，其特征在于，将所述混合料进行造球所用设备为圆盘造粒机或滚筒造粒机。
6.如权利要求1所述的含镍污泥烧结预处理方法，其特征在于，所述烧结设备为立式烧结炉或卧式烧结炉。
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