申请日2014.12.31
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号C22B7/00; C22B34/32; C25C7/00; C25C1/16
摘要
本发明提供一种回收重金属污泥中锌和铬的方法与装置，回收重金属污泥中锌和铬的方法，是由以下步骤组成：预处理、浸取、中和、蒸发和电解;回收重金属污泥中锌和铬的装置，包括多级浸取系统、酸碱中和系统、蒸发结晶系统、电解系统和加药系统;采用本发明中提出的工艺和装置可以成功分离重金属污泥中的锌和铬，实现了废物资源化，锌和铬的回收率分别大于95%和90%;获得的产品收益大于运行成本，具有实际应用价值。
摘要附图
权利要求书
1.一种回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征是它由以下步骤组成：
(1)预处理：将块状重金属污泥依次进行碎、研磨，获得粉末;
(2)浸取：将固体废物粉末和浸取剂、调节剂进行混合浸取;浸取反应后 静置，待固液分离后，上清液留待中和，沉泥经过滤、洗涤后，作为一般固体 废物处理;
(3)中和：向步骤(2)获得的浸取液中加入中和剂进行酸碱中和;中和液 经过滤后留待蒸发结晶;滤渣留待溶解;
(4)蒸发和电解：将步骤(3)中获得的滤液进行蒸发结晶，获得铬酸盐; 将步骤(3)中获得的滤渣加酸溶解，溶解液进行电解处理，在阴极板上获得电 解锌。
2.根据权利1所述的回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征在于：所述固 体废物的预处理，经研磨后获得的固体粉末的粒径为0.5-2mm。
3.根据权利1所述的回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征在于：所述步 骤(1)中的浸取，控制混合液温度为40-90℃;浸取时间为20-120min。
4.根据权利1所述的回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征在于：所述浸 取剂为含有过氧化氢、二氧化氯、次氯酸钠中任意一种或几种的水溶液;调节 剂为氢氧化钠。
5.根据权利4所述的回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征在于：所述浸 取剂的加入量以浸取剂溶液中的溶质计，为固体废物中铬含量(质量)的1-5 倍;所述步骤(2)中调节剂加入后，操控条件为控制pH值为>12。
6.根据权利1所述的回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征在于：所述步 骤(2)中，沉泥过滤采用的是压滤;沉泥压滤后获得的泥饼采用1-10%的碱液 洗涤。
7.根据权利1所述的回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征在于：所述的 步骤(2)中的浸取为多级浸取，多级浸取的工艺路线是，将预处理工序中获得 的固体粉末浸取后固液分离，上清液送去中和;下层污泥暂不排出;此时用新 配置的浸取液对所述的下层污泥进行第二次浸取，浸取完毕后静置，上清液泵 出储存，用于下一批进料的第一次浸取;向压滤获得的滤液和泥饼洗涤液中补 加浸取剂和调节剂，配置新的浸取液，用于下一批进料的第二次浸取;如此反 复。
8.根据权利1所述的回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征在于：所述步 骤(3)中浸取后获得的上清液，在中和前需要过滤，使用的中和剂为硫酸或盐 酸，中和反应的控制终点是pH值7.0-8.2，中和液的过滤方法为压滤;中和液经 压滤分离后进入蒸发系统之前，需要进行精密过滤，过滤精度为5-25μm。
9.根据权利1所述的回收重金属污泥中锌和铬的方法，其特征在于：所述步 骤(4)中的电解处理，阴极板材料为铝板或不锈钢板;阳极板为石墨板或铅合 金板。
10.一种回收重金属污泥中锌和铬的装置，其特征在于：包括多级浸取系统、 酸碱中和系统、蒸发结晶系统、电解系统和加药系统;
所述多级浸取系统包括制浆机、1号浸取液罐、2号浸取液罐、3号浸取液 罐和1号压滤机，1号浸取液罐和2号浸取液罐分别与制浆机双向连接，制浆机 的出口与第三浸取罐连接，制浆机的泥浆出口与1号压滤机连接，1号压滤机 滤液出口与2号浸取罐的进口连接;
所述酸碱中和系统，包括依次连接1号过滤器、中和罐、2号压滤机和滤液 储罐，1号过滤器与第三浸取罐连接;
所述蒸发结晶系统包括2号过滤器和蒸发结晶系统，进液过滤器与滤液储 罐连接;
所述电解系统包括溶解罐和电解槽，溶解槽和2号压滤机连接;
所述加药系统包括酸储槽、碱储槽和浸取剂储槽，酸储槽分别与中和罐和 溶解罐连接，碱储槽和浸取剂储槽分别与2号浸取液罐连接。
说明书
一种回收重金属污泥中锌和铬的方法与装置
技术领域
本发明属于固体废物处理处置与资源化领域，特别涉及一种回收重金属污泥 中锌和铬的方法与装置。
背景技术
重金属污泥种类繁多。在我国，含重金属固废的主要来源行业为重有色金 属矿采选、冶炼、铅蓄电池、皮革及其制品、化学原料及其制品等五大行业， 且常归属于危险废物。截至2007年，列入《国家危险废物名录》的含铅、汞、 锅、铬、砷的危险废物产生量为1690.55万吨;金属制品业、皮革及其制品业、 有色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化学制品制造业和有色金属矿采选业 等五个行业含重金属废物的排放量占全部工业总排放量的95.24%。重金属污泥 如果不经处理就排放的话，会造成土壤和水体的严重污染，重金属通过食物链 层层富集，产生慢性/蓄积毒性，对人类健康和生物多样性造成严重危害。
在很多工业固体废物中，重金属含量相对较高，很多重金属的含量已经超 过其在金属矿中的品位。对重金属污泥中的重金属进行回收，不仅可以实现废 物资源化利用，还能降低废物毒性，从而降低处置费用，可谓一举两得。 重金属废物的综合利用技术包括干法和湿法两大类，而就回收元素铬和锌而言， 还是湿法用的较多。湿法回收技术主要包括浸出和分离。最常见的湿法回收工 艺有酸浸和氨浸。酸性浸出法的浸出率很高，但选择性不强;氨浸法对铜、镍、 钴的选择性较强，对其它金属的回收应用较少。浸出后的后续分离方法有萃取 法和化学沉淀法。采用合适的萃取分离法，目标金属的回收率很高，且获得的 金属盐类产品的纯度也很高;萃取法是目前最常用的工艺，但萃取工艺复杂， 有机溶剂消耗量大，萃取设备的投资和运营成本较高，废弃有机溶剂的处理也 是个问题。
发明内容
本发明提出了一种回收重金属污泥中锌和铬的方法与装置，可以将锌和铬 从污泥中分离出来并实现纯化。
一种回收重金属污泥中锌和铬的方法，它由以下步骤组成：
(1)预处理：将块状重金属污泥依次进行粉碎、研磨，获得粉末;
(2)浸取：将固体废物粉末和浸取剂、调节剂进行混合浸取;浸取反应后 静置，待固液分离后，上清液留待中和，沉泥经过滤、洗涤后，作为一般固体 废物处理;
(3)中和：向步骤(2)获得的浸取液中加入中和剂进行酸碱中和;中和液 经过滤后留待蒸发结晶;滤渣留待溶解;
(4)蒸发和电解：将步骤(3)中获得的滤液进行蒸发结晶，获得铬酸盐; 将步骤(3)中获得的滤渣加酸溶解，溶解液进行电解处理，在阴极板上获得电 解锌。
其中，优选地，所述固体废物的预处理，经研磨后获得的固体粉末的粒径 为0.5-2mm。
其中，优选地，所述步骤(1)中的浸取，控制混合液温度为40-90℃;浸 取时间为20-120min。
其中，优选地，所述浸取剂为含有过氧化氢、二氧化氯、次氯酸钠中任意 一种或几种的水溶液;调节剂为氢氧化钠。
其中，优选地，所述浸取剂的加入量以浸取剂溶液中的溶质计，为固体废 物中铬含量(质量)的1-5倍;所述步骤(2)中调节剂加入后，操控条件为控 制pH值>12。
其中，优选地，所述步骤(2)中，沉泥过滤采用的是压滤;沉泥压滤后获 得的泥饼采用1-10%的碱液洗涤。
其中，优选地，所述的步骤(2)中的浸取为多级浸取，多级浸取的工艺路 线是，将预处理工序中获得的固体粉末浸取后固液分离，上清液送去中和;下 层污泥暂不排出;此时用新配置的浸取液对所述的下层污泥进行第二次浸取， 浸取完毕后静置，上清液泵出储存，用于下一批进料的第一次浸取;向压滤获 得的滤液和泥饼洗涤液中补加浸取剂和调节剂，配置新的浸取液，用于下一批 进料的第二次浸取;如此反复。
其中，优选地，所述步骤(3)中浸取后获得的上清液，在中和前需要过滤， 使用的中和剂为硫酸或盐酸，中和反应的控制终点是pH值7.0-8.2，中和液的过 滤方法为压滤;中和液经压滤分离后进入蒸发系统之前，需要进行精密过滤， 过滤精度为5-25μm。
其中，优选地，所述步骤(4)中的电解处理，阴极板材料为铝板或不锈钢 板;阳极板为石墨板或铅合金板。
一种回收重金属污泥中锌和铬的装置，其特征在于：包括多级浸取系统、 酸碱中和系统、蒸发结晶系统、电解系统和加药系统;
所述多级浸取系统包括制浆机、1号浸取液罐、2号浸取液罐、3号浸取液 罐和1号压滤机，1号浸取液罐和2号浸取液罐分别与制浆机双向连接，制浆机 的出口与第三浸取罐连接，制浆机的泥浆出口与1号压滤机连接，1号压滤机滤 液出口与2号浸取罐的进口连接;
所述酸碱中和系统，包括依次连接1号过滤器、中和罐、2号压滤机和滤液 储罐，1号过滤器与第三浸取罐连接;
所述蒸发结晶系统包括2号过滤器和蒸发结晶系统，进液过滤器与滤液储 罐连接;
所述电解系统包括溶解罐和电解槽，溶解槽和2号压滤机连接;
所述加药系统包括酸储槽、碱储槽和浸取剂储槽，酸储槽分别与中和罐和 溶解罐连接，碱储槽和浸取剂储槽分别与2号浸取液罐连接。
本发明的有益效果：
1.采用本发明中提出的工艺和装置可以成功分离重金属污泥中的锌和铬，实 现了废物资源化，锌和铬的回收率分别大于95%和90%;获得的产品收益大于 运行成本，具有实际应用价值;
2.浸出后残余的滤渣，可以作为一般废物处理，大大降低了处置费用;
3.本发明的浸取工艺为多级浸取，实现了药剂的密闭循环;
4.本发明的电解工艺，电解过程产生的酸液回流至中和槽利用;通过上述方 式，最大限度的避免了剩余药剂的排放，降低了药剂成本。