申请日2014.08.21
公开(公告)日2014.12.10
IPC分类号C22B7/00
摘要
本发明提供一种污泥中铜铁分离的方法，可用于重金属污泥的回收利用，属于环保技术领域。本方法是先将污泥制浆并氧化，再向污泥中加入酸进行预浸取，然后再将其通过水力空化反应器进行空化处理，通过水力空化产生的空化作用强化浸取过程，使将铜大部分浸取进入液相，而铁保留在固相，再通过固液分离完成固相中的铁和液相中的铜的分离过程。本发明具有能量转换效率高、分离效果好、酸用量少等特点，很适合于对重金属污泥中的铜和铁进行资源化回收。
权利要求书
1.一种水力空化辅助浸取分离污泥中铜铁的方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)、污泥制浆：先将固废放入制浆釜并加入水充分搅拌得到固液充分混合的浆料。
(2)、浆料筛选：将混合好的浆料通过600目振动筛筛选。筛出的粗料回到制浆釜再制浆，筛选好的 浆料加入一定量的氧化剂进行氧化。。
(3)、预浸取：将完成氧化的细浆料分成两部分，，第一部分在充分搅拌的情况下，加入过量的酸， 得到高酸度浆料，然后再在充分搅拌的情况下，将第二部分逐渐加入第一部分高酸度浆料中，并控制 适当的pH值。
(4)、空化浸取：在最佳的水力空化参数设置的条件下，将浆料反复通过水力空化反应器，控制浆料 在空化反应器内的累积停留时间达到一定值后，使浆料获得所需的空化处理时间，强化浸取效果，获 得较高的浸取率以及分离效果，将铜大部分浸取进入液相，而铁保留在固相。
(5)、固液分离，使固相中的铁和液相中的铜完成分离过程。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述的水力空化反应器为孔板、文丘里管、液哨中的 一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的酸是硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等中的一种或几种组成 的混合物。
说明书
一种水力空化辅助浸取分离污泥中铜铁的方法
【技术领域】
本发明涉及一种污泥中铜铁分离的方法，可用于重金属污泥的回收利用，属于环保技术领域。
【背景技术】
重金属污泥是一些工业企业废水处理产生的一种污泥，是一种污染较大的工业废弃物，其成分 为各种重金属氢氧化物沉淀或碳酸盐沉淀的混合物，如不对其进行资源化处理，必然造成环境污染和资源 浪费。目前国内大多数从事重金属污泥处理的厂家采用的工艺可分为火法和湿法两种。前一种方法造成较 大的二次污染，且资源化不彻底。后一种方法是先将污泥用酸完全溶解，然后再采用氨浸或分步沉淀或萃 取的方法进行分离，采用这种工艺如果要取得较好的资源化、无害化效果，将付出较高的处理成本，并且 也容易产生二次污染，因而其经济效益和社会效益受到限制。因此有必要建立一套处理成本低、处理量大、 处理工艺简单、杜绝二次污染的的重金属污泥的资源化处理工艺，而重金属污泥的资源化、无害化的处理 技术的核心在于污泥中不同金属组分的分离，建立一个先进的重金属污泥中不同金属组分的分离方法，可 以大大提高重金属污泥的资源化处理、无害化处理的效果。
如果酸浸取过程达到热力学平衡(即反应终点)后，从理论上是可以通过控制合适的酸浓度(如 pH值)而使溶度积较大(即溶解度较大)的铜离子溶解而溶度积较小(即溶解度较小)的三价铁不溶而达 到分离的目的。但这在实际的浸取操作过程中则很难实现，一方面，由于实际浸取过程在有限时间内很难 达到热力学平衡(即反应终点)，溶度积较大的铜离子由于被其他组分包裹在固相中，如果没有过量酸的 加入很难完全溶解，同时，在酸的加入过程中，由于加入的酸不能在瞬时同整个反应体系混合均匀，因而 在酸的加入点周围往往形成暂时的高浓度区，这种暂时的局部过浓使溶度积较小的三价铁也发生部分溶 解，而在混合均匀局部过浓消失后这些溶解的铁离子则凝聚成微小晶粒形成溶胶而不易同液相分离，这样， 不同金属的分离过程在实际浸取过程中很难发生。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出有效解决上述重金属污泥中铜铁的分离问题， 提供一种处理成本低、处理量大、处理工艺简单、避免二次污染的重金属污泥的资源化处理工艺。
水力空化产生的空化作用可以产生局部的高速微喷射流，这种高速微喷射流可以活化固相表 面，使固相颗粒由于被超声波破除了包裹其表面的其他组分而同液相中的浸取剂充分接触而使其溶解进入 液相的速度加快，而溶胶的胶粒则在水力空化作用下同包裹其表面并使其稳定的电荷剥离而失稳进而加速 聚沉，因而整个浸取过程能够较快的达到热力学平衡(即反应终点)，而不同金属的氢氧化物或碳酸盐的 溶度积不同，在一定的浸取剂浓度(pH值)下不同金属离子在液相中的平衡浓度也不同，溶度积大的金属 离子在液相中的平衡浓度大，因而大部分溶解，溶度积小的金属离子在液相中的平衡浓度小，因而大部分 不溶而存留在固相，这样，溶度积不同的重金属组分就被分离在固液两相而达到了分离的目的。例如，如 果控制pH值在3左右进行酸浸，在水力空化作用下，污泥中的铜绝大部分溶解进入液相，而绝大部分铁保 留在固相，这样，铜和铁这两种组分在浸取过程中就被分离。如此不但能在较低的成本下达到了较好的分 离效果，而且还能够减少能耗，并实现零排放的目标。
因此本方法可分为如下步骤：
1、污泥制浆：先将固废放入制浆釜并加入水充分搅拌得到固液充分混合的浆料。
2、浆料筛选：将混合好的浆料通过600目振动筛筛选。筛出的粗料回到制浆釜再制浆。筛选 好的浆料加入一定量的氧化剂进行氧化。
3、预浸取：将完成氧化的细浆料分成两部分，第一部分在充分搅拌的情况下，加入过量的酸， 得到高酸度浆料，然后再在充分搅拌的情况下，将第二部分逐渐加入第一部分高酸度浆料中并控制适当的 pH值。
4、空化浸取：在最佳的水力空化参数设置的条件下，将浆料反复通过水力空化反应器，控制 浆料在空化反应器内的累积停留时间达到一定值后，使浆料获得所需的空化处理时间，强化浸取效果，获 得较高的浸取率以及分离效果，将铜大部分浸取进入液相，而铁保留在固相。
5、固液分离，使固相中的铁和液相中的铜完成分离过程。
本发明相对于现有技术具有如下特点：能量转换效率高、分离效果好、酸用量少等特点，很适 合于对重金属污泥中的铜和铁进行资源化回收。
【具体实施方式】
用下列非限定性实施例进一步说明本发明的具体实施方式和效果：
实施例1
某线路板厂的废水处理污泥含铜量为3.5%，含铁量为4.2%，含水量为76.3%，其分离铜铁工 艺如下：
1.先将污泥加入制浆釜并加入水使其总含水量达到90%，充分搅拌半小时，再将其用浓浆泵 抽至600目振动筛进行筛选，筛出的粗料回到制浆釜再制浆。筛选好的浆料再加20ml/L的双氧水搅拌半 小时。。
2.将筛选出的细料分成两部分，第一部分在充分搅拌的情况下，加入20%硫酸进行预浸取，浸 取时间为一小时，控制浸取终点的pH值为1.5，然后再在充分搅拌的情况下，将第二部分逐渐加入第一部 分高酸度浆料中，控制加入的量使得整个浸取过程完成后的pH值为2.9。
3、将反应物料反复输入水力空化反应器进行空化处理，水力空化反应器采用文丘里管装置， 控制进口物料压力为0.90Mpa,出口压力为0.15Mpa，浆料在空化反应器内的累积处理时间达到一个小时， 将铜大部分浸取进入液相，而铁保留在固相。
4、固液分离，使固相中的铁和液相中的铜完成分离过程。
按照上述步骤进行铜铁分离，固相中铁的回收率达到99.6，液相中铜的回收率达到98.3%。
实施例2
某电镀厂的废水处理污泥含铜量为2.3%，含铁量为3.2%，含水量为82.3%，其分离铜铁工艺 如下：
1.1.先将污泥加入制浆釜并加入水使其总含水量达到90%，充分搅拌半小时，再将其用浓浆 泵抽至600目振动筛进行筛选，筛出的粗料回到制浆釜再制浆。筛选好的浆料再加15ml/L的双氧水搅拌 半小时。
2.将筛选出的细料分成两部分，第一部分在充分搅拌的情况下，加入31%盐酸进行预浸取，浸 取时间为一小时，控制浸取终点的pH值为1.5，然后再在充分搅拌的情况下，将第二部分逐渐加入第一部 分高酸度浆料中，控制加入的量使得整个浸取过程完成后的pH值为3.0。
3、将反应物料反复输入水力空化反应器进行空化处理，水力空化反应器采用液哨装置，控制 空化反应器进口物料压力为0.85Mpa,出口压力为0.15Mpa,反应物料在空化反应器内的累积处理时间达到 一小时，将铜大部分浸取进入液相，而铁保留在固相。
4、固液分离，使固相中的铁和液相中的铜完成分离过程。
按照上述步骤进行铜铁分离，固相中铁的回收率达到98.6，液相中铜的回收率达到97.3%。
实施例3
某金属制品厂酸洗水处理污泥含铜量为5.2%，含铁量为4.5%，含水量为70.3%，其分离铜铁 工艺如下：
1.先将污泥加入制浆釜并加入水使其总含水量达到90%，充分搅拌半小时，再将其用浓浆泵 抽至600目振动筛进行筛选，筛出的粗料回到制浆釜再制浆。筛选好的浆料再加30ml/L的双氧水搅拌半 小时。
2.将筛选出的细料分成两部分，第一部分在充分搅拌的情况下，加入31%盐酸进行预浸取，浸 取时间为一小时，控制浸取终点的pH值为1.5，然后再在充分搅拌的情况下，将第二部分逐渐加入第一部 分高酸度浆料中，控制加入的量使得整个浸取过程完成后的pH值为2.8。
3、将反应物料反复输入水力空化反应器进行空化处理，水力空化反应器采用多孔板装置，多 孔板孔径2.5mm,板厚10mm，孔面积与空化反应器管道横截面积之比0.125，空化反应器进口物料压力为 1.05Mpa,出口压力为0.15Mpa，控制浆料在空化反应器内的累积处理时间达到2小时，将铜大部分浸取进 入液相，而铁保留在固相。
4、固液分离，使固相中的铁和液相中的铜完成分离过程。
按照上述步骤进行铜铁分离，固相中铁的回收率达到98.2，液相中铜的回收率达到98.1%。
以上所述的实施例仅表达了本发明的优选实施方式，不能理解为对本发明专利范围的限制，因 此本发明并不限于此具体的工艺流程。本领域技术人员根据本发明的技术方案和构思，还可以做出若干变 形和改进，这些都属于本发明的保护范围。所以，凡根据本发明权利要求范围得出的其他实施方式，均应 属于本发明涵盖的范围。