申请日2017.09.05
公开(公告)日2017.11.24
IPC分类号C02F11/00; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种利用钢铁厂酸洗含铁污泥固化电镀污泥的方法，即提出了一种高温固化电镀污泥的方法。采用钢铁厂酸洗产生的含铁污泥高温过程中能够与电镀污泥中的重金属反应形成稳定的矿物相结构，阻止重金属的溶出。本发明的具体工艺步骤为：(1)将含铁污泥经水洗去除可溶盐等物质，烘干，与电镀污泥经球磨机混合均匀;(2)将混匀的两种污泥经压制后在高温条件下煅烧。由于含铁污泥中的氧化铁能够与电镀污泥中二价重金属Cu、Zn、Cd、Ni反应形成尖晶石结构从而能够有效抑制重金属的浸出，达到固化电镀污泥的目的，所得到的固化体可以作为建筑材料使用，本发明具有固化量大、减容量好、固化增容比小等优点。
权利要求书
1.一种利用钢铁厂酸洗污泥高温固化电镀污泥的方法，包括以下步骤：
(1)将钢铁厂酸洗污泥经水洗去除其中的可溶盐类等物质，水洗的工艺条件为：液固比为20:1，水洗时间为0.5-1h，将水洗后得到的酸洗污泥在105℃烘干24h。
(2)将电镀污泥置于105℃烘干24h，随后将烘干的含铁污泥和电镀污泥分别至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速50-100r/min，球磨时间0.5-2h。
(3)将磨细的两种污泥按摩尔比n(Fe+Cr)/n(Cu+Zn+Ni+Cd)=2.2混合，再次置于球磨机中混合磨细，混合磨细过程采用干磨方式，球磨时间12-18h。
(4)将球磨混合结束的混合污泥经压片机压制，压片机压力范围500-2000kg/cm2。
(5)经压片机压制的块状污泥置于马弗炉内在温度900-1200℃范围内煅烧2.5-4h。
(6)将煅烧过的块状污泥粉碎后磨细至200目左右，采用国家标准《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)方法对煅烧后的粉末浸出，浸出结束后取样评价浸出液中的重金属浓度。
2.根据权利要求1所述的一种采用钢铁厂酸洗污泥高温固化电镀污泥的方法，其特征在于：将采集的钢铁厂酸洗污泥进行水洗，水洗液固比为20:1，水洗时间为0.5-1h，将水洗得到的酸洗污泥在105℃烘干24h。
3.根据权利要求1所述的一种采用钢铁厂酸洗污泥高温固化电镀污泥的方法，其特征在于：将电镀污泥置于105℃烘干24h，随后将烘干的含铁污泥和电镀污泥分别至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速50-100r/min，球磨时间0.5-2h。
4.根据权利要求1所述的一种采用钢铁厂酸洗污泥高温固化电镀污泥的方法，其特征在于：将球磨混合结束的混合污泥经压片机压制，压片机压力范围500-2000kg/cm2。
5.根据权利要求1所述的一种采用钢铁厂酸洗污泥高温固化电镀污泥的方法，其特征在于：经压片机压制的块状污泥置于马弗炉内在温度900-1200℃范围内煅烧2.5-4h。
说明书
一种利用钢铁厂酸洗含铁污泥高温固化电镀污泥的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用领域，具体是涉及一种采用钢铁厂酸洗产生的含铁污泥作为固化剂高温固化电镀污泥的方法。
背景技术
电镀污泥是电镀生产过程中产生的电镀废水和废旧电镀液在处理过程中产生的固体废弃物，具有水分含量高、重金属含量高、易被浸出等特点。电镀污泥中含有大量的重金属Cr、Cu、Zn、Cd、Ni，这些重金属在生物界无法被微生物等降解，容易流失到土壤、水等环境介质中，经过食物链进一步在人体内聚集。人体对重金属没有代谢作用，只能在体内富集，著名的痛痛病和水俣病就是重金属在人体内富集造成对神经和肌体的损伤，因此电镀污泥的处理一直是电镀行业的难点和热点。
固化/稳定化处理一直是电镀污泥的主要手段，主要包括水泥、玻璃等包覆固化。申请号CN201510207253.0公开了一种电镀污泥的稳定化方法，先将待处理的电镀污泥与飞灰混合，持续搅拌作用下分别加入氢氧化钙粉末、水泥和水，搅拌均匀，得到浆状混合物;将浆状混合物倒入模具中并进行养护;待固化体表面干燥后，将环氧树脂及对应的固化剂混合，均匀涂覆在固化体表面;树脂涂覆层固化完全后得到可以直接填埋的电镀污泥固化体。申请号CN201510874164.1公开了一种电镀污泥的固化方法，固化剂采用水泥等，具体包括以下重量百分数的原料制备而成：水泥75%～79%、砂10%～15%、硅酸钠5%～8%、活性氧化铝6%～10%。
热处理由于具有大幅度的减量化、回收其中的能量等优点逐渐引起人们的关注;并且热处理固化的成本较水泥、玻璃固化成本低，在欧洲已经将热处理作为未来主要的处理固体废物的手段。钢铁厂酸洗污泥是钢铁厂在轧制钢铁过程中为了去除刚才表面的铁锈采用酸洗产生的污泥，主要成分为氧化铁，由于含有大量的氧化铁，且污泥呈酸性，钢铁厂酸洗污泥的利用也一直未被有效利用。申请号CN 200910198271.1公开了一种酸洗含铁污泥资源化利用的方法，具体步骤为含铁污泥干燥后直接利用高压压制成球，送入1100℃高温炉内不少于1h，加热过程中产生的可燃CO气体回收利用，放出的热量用于压球在入炉前的加热，剩余的延期可用于污泥的干燥，这种方法解决了高温处理的高能源消耗的问题。中国专利公开号CN 201010023054.1提出了一种采用含铁污泥添加符合胶黏剂制备冷固球团的方法，通过添加有机胶黏剂(醋酸乙烯脂、丙烯酸、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇等)和无机添加剂(膨润土、氧化钙、碱性泡花碱等)产生对含铁污泥的很好的粘结性，但缺点是添加组分复杂，且各组分必须要按一定顺序严格控制配比。以上公开发明涉及了含铁污泥的资源化利用，但存在操作步骤复杂、工艺流程长等问题。至于利用含铁污泥固化电镀污泥的研究还未见报道。
根据固相高温反应，氧化铁高温条件下能与Cu、Zn、Ni、Cd等二价重金属反应形成尖晶石MFe2O4(M=Cu、Zn、Ni、Cd)，尖晶石MFe2O4是一种稳定的矿物相结构，能够抵抗酸碱的侵蚀，从而有效阻止重金属的浸出。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对电镀污泥中重金属固化难的问题，以钢铁厂酸洗产生的含铁污泥作为固化剂，通过高温形成稳定矿物相的形式完成电镀污泥的固化，具体是一种利用钢铁厂酸洗污泥通过煅烧手段固化电镀污泥的方法。
一种利用钢铁厂酸洗污泥高温固化电镀污泥的方法，包括以下步骤：
1.将钢铁厂酸洗污泥经水洗去除其中的可溶盐类等物质，水洗的工艺条件为：液固比为20:1，水洗时间为0.5-1h，将水洗后得到的酸洗污泥在105℃烘干24h。
2.将电镀污泥置于105℃烘干24h，随后将烘干的含铁污泥和电镀污泥分别至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速50-100r/min，球磨时间0.5-2h。
3.将磨细的两种污泥按摩尔比n(Fe+Cr)/n(Cu+Zn+Ni+Cd)=2.2混合，再次置于球磨机中混合磨细，混合磨细过程采用干磨方式，球磨时间12-18h。
4.将球磨混合结束的混合污泥经压片机压制，压片机压力范围500-2000kg/cm2。
5.经压片机压制的块状污泥置于马弗炉内在温度900-1200℃范围内煅烧2.5-4h。
6.将煅烧过的块状污泥粉碎后磨细至200目左右，采用国家标准《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)方法对煅烧后的粉末浸出，浸出结束后取样评价浸出液中的重金属浓度。
本发明的固化原理是通过高温处理，酸洗污泥中的氧化铁和电镀污泥的重金属反应形成尖晶石MFe2O4(M=Cu、Zn、Ni、Cd)，尖晶石MFe2O4是一种稳定的矿物相结构，能够抵抗酸碱的侵蚀，从而有效阻止重金属的浸出。本发明的固化方法具有固化效率高、污泥减容量明显，且相比水泥固化等方法具有突出的固化增容量低的优点。
具体实施方式
下面结合实例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
示例1
将钢铁厂酸洗产生的含铁污泥经水洗后与采集的电镀污泥(电镀污泥主要含有Cr、Cu、Zn、Ni，它们的质量分数分别为15%、10%、8%、2%)分别置于105℃烘干24h，随后将烘干的含铁污泥和电镀污泥分别至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速50r/min，球磨时间0.5h。将磨细的两种污泥按摩尔比n(Fe+Cr)/n(Cu+Zn+Ni+Cd)=2.2混合，再次置于球磨机中混合磨细，混合磨细过程采用干磨方式球磨时间12h。将球磨混合结束的混合污泥经压片机压制，压片机压力为1000kg/cm2。经压片机压制的块状污泥置于马弗炉内在温度900℃煅烧4h。将煅烧过的块状污泥粉碎后磨细后，采用《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出18h，浸出结束后溶液中的重金属Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为12.5、55、25、3mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求(HJ/T298-2007要求Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为15、100、100、5mg/L)。
示例2
将钢铁厂酸洗产生的含铁污泥经水洗后与采集的电镀污泥(电镀污泥主要含有Cr、Cu、Zn、Ni，它们的质量分数分别为15%、10%、8%、2%)分别置于105℃烘干24h，随后将烘干的含铁污泥和电镀污泥分别至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速50r/min，球磨时间0.5h。将磨细的两种污泥按摩尔比n(Fe+Cr)/n(Cu+Zn+Ni+Cd)=2.2混合，再次置于球磨机中混合磨细，混合磨细过程采用干磨方式球磨时间12h。将球磨混合结束的混合污泥经压片机压制，压片机压力为1500kg/cm2。经压片机压制的块状污泥置于马弗炉内在温度1000℃煅烧3h。将煅烧过的块状污泥粉碎后磨细后，采用《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出18h，浸出结束后溶液中的重金属Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为9.5、35、22、2.5mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求(HJ/T298-2007要求Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为15、100、100、5mg/L)。
示例2
将钢铁厂酸洗产生的含铁污泥经水洗后与采集的电镀污泥(电镀污泥主要含有Cr、Cu、Zn、Ni，它们的质量分数分别为15%、10%、8%、2%)分别置于105℃烘干24h，随后将烘干的含铁污泥和电镀污泥分别至于球磨机中粉碎、磨细，球磨机转速50r/min，球磨时间0.5h。将磨细的两种污泥按摩尔比n(Fe+Cr)/n(Cu+Zn+Ni+Cd)=2.2混合，再次置于球磨机中混合磨细，混合磨细过程采用干磨方式球磨时间12h。将球磨混合结束的混合污泥经压片机压制，压片机压力为2000kg/cm2。经压片机压制的块状污泥置于马弗炉内在温度1200℃煅烧2.5h。将煅烧过的块状污泥粉碎后磨细后，采用《固体废物毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液法》(HJ/T300-2007)浸出18h，浸出结束后溶液中的重金属Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为10、30、17、2.1mg/L，达到了国家危险废物鉴别技术规范(HJ/T298-2007)的要求(HJ/T298-2007要求Cr、Cu、Zn、Ni的浓度分别为15、100、100、5mg/L)。