申请日2014.04.11
公开(公告)日2014.07.30
IPC分类号C01G49/00
摘要
本发明公开了一种酸洗污泥的回收利用方法。属于环境工程中的固体废物利用技术领域。本发明利用酸洗污泥固体废弃物为原料，通过补充适量铁源，以水作溶剂，氨水作pH值调节，添加发泡剂，在一定的温度和压力下，得到相应的重金属氢氧化物经历一个常温常压下无法实现的特殊物理化学环境，前驱体能充分溶解形成不同的生长基元，并按照一定的联结方式成核生长，结晶成稳定的、浸出毒性低、饱和磁化度高的铁氧体。本发明所述方法有利于环境保护，且能实现酸洗污泥资源化，提高其附加值。通过该方法得到的铁氧体颗粒大小在200～400nm之间，且都为球状颗粒和具有良好的晶型，吸附有机废水能力强。
权利要求书
1.一种酸洗污泥的回收利用方法，其特征在于，所述酸洗污泥用来制备铁氧体，具 体步骤如下：
第一步，将酸洗污泥烘干，研磨，过筛;
第二步，在第一步得到的酸洗污泥中补充铁源，加入蒸馏水，发泡剂，搅拌制成原 料浆，随后加入沉淀剂调节浆液pH值至8～13后，置于高压釜中，并在100℃～300℃ 温度下进行水热反应;
第三步，反应结束后，将釜体自然冷却至室温后开釜，形成的铁氧体混合液经磁选 分离法分离，水洗，烘干，得到铁氧体。
2.根据权利要求1所述的酸洗污泥的回收利用方法，其特征在于，第一步中，所述 酸洗污泥中主要金属含量为(wt%)：Fe9.87%～50.12%，Cu0.28%～32.48%，Ca4.81%～ 30.12%，Ni0.02%～4.12%，Cr0.01%～4.2%，Zn0.01%～12.88%，Mn0.12%～0.84， Mg0.15～3.81%，Cl2.34%～5.92%，S0.32%～12.23%，杂质10%～20%;以上均为重 量百分比。
3.根据权利要求1所述的酸洗污泥的回收利用方法，其特征在于，第一步中，酸洗 污泥于105～120℃烘干6～12h，研磨，过100～300目筛。
4.根据权利要求1所述的酸洗污泥的回收利用方法，其特征在于，第二步中，所述 铁源选用氯化亚铁，所述的酸洗污泥与外加铁源的用量质量配比为1:1～1:5。
5.根据权利要求1所述的酸洗污泥的回收利用方法，其特征在于，第二步中，发泡 剂选用聚乙二醇，发泡剂加入量按重量百分比计算，为酸洗污泥的5%～60%。
6.根据权利要求1所述的酸洗污泥的回收利用方法，其特征在于，第二步中，沉淀 剂选用氨水，水热反应时间为4～12h。
7.根据权利要求1所述的酸洗污泥的回收利用方法，其特征在于，第三步中，在 105～120℃下烘6～12小时。
说明书
一种酸洗污泥的回收利用方法
技术领域
本发明属于环境工程中的固体废物利用技术领域，特别涉及一种酸洗污泥的回收利 用方法。
背景技术
在钢生产加工过程中，为了提高产品的抗腐蚀性和表面质量，需要用硫酸、氢氟酸 和硝酸对产品进行表面清洗，清洗产生的废水中含有大量的废酸。废酸回收的过程中会 产生酸洗废液，酸洗废液不能直接排出，否则会污染环境，对于酸洗废液的治理，一 些钢铁企业仍采用传统的处理方法，即一般采用石灰、电石渣或氢氧化钙对其进行中和 处理，同时产生大量的污泥，即酸洗污泥。而且所产生的污泥再处理困难，占用大量的 土地，并造成二次污染和资源的浪费。
根据《国家危险废物名录》(2008版)，这类酸洗污泥属于危险废物，含有大量的残 酸和重金属，尤其是六价铬，具有毒性大、易积累、不稳定、热值低，易流失等特点。 如不加以妥善处理任意堆放，可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染，甚至危及生 物链，造成严重的危害。然而，酸洗污泥含有大量的重金属，如铁、铬、镍、锌、等具 有一定的经济价值。目前国内外主要采取固化稳定化后填埋的处理方式。
关于酸洗污泥的利用，发明专利“回收利用钢板生产中工业酸洗金属污泥的方法” (专利公开号：CN101037289)介绍了一种利用工业钢板生产中固体废弃物，如污泥， 生产水泥生料用三氧化二铁和氧化铁黑颜料新工艺。首先将金属污泥堆放在自然空气中 的场地上干燥，或者在金属酸洗污泥加入酸液，使其具有流动性，再加水并升温至95 ℃以上，再加入碱性液体，搅拌均匀，脱水、干燥后粉碎得到氧化铁黑。这种方法虽然 使得污泥能得到部分利用，但是没有考虑酸洗污泥本身就是中和后的产物，又二次加入 酸洗，然后再加碱中和，相当二次中和，进一步增加了泥的量，同时还需要升温，成本 高，会造成二次污染，还需要消耗能源，并且最终的产品成分难控，对水泥生产可能造 成影响。
专利“废弃金属污泥回收利用方法”(专利公开号：CN101086035)是往金属污泥中 加双氧水和高锰酸钾进行强氧化和空气自然氧化，对于含铁高的粉料供给炼铁，或生产 配重件，或生产生料水泥，铁含量低的进行焙烧，焙烧温度1200～1300℃，焙烧后仍 是以粉料形式供给炼铁或生产配重件。该专利实际上还是把污泥干燥后直接做水泥原 料，代价是还要耗用双氧水和高锰酸钾等资源，而其他以粉料的形式加以利用的方式则 因为会对炼铁生产造成影响而难以实施，故仍是一种低附加值的利用方法。
专利“一种重金属污泥的资源化处理方法”(专利公开号：CN201010541598.7)，其先 用重量百分比浓度为30wt%～50wt%酸液浸出含重金属污泥中的重金属，再用频率为 14KHz～28KHz超声波处理酸浸液，超声分离30～60min后，固液分离出含硫酸 钙的沉淀物和含重金属离子的酸液，浸出的酸液经硫酸亚铁处理并调节pH值为9后， 加入铁氧化剂氧化后，形成铁氧体。硫酸钙沉淀物经洗涤和干燥后形成石膏。该方法工 艺复杂，而且酸浸导致增加废液，外加铁源的量为酸浸混合溶液中重金属重量的10～ 20倍重量的硫酸亚铁，外加过多铁源，会导致产物中主要产品是四氧化三铁，四氧化 三铁极其容易氧化成磁性轻度弱的三氧化二铁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酸洗污泥的回收利用方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种酸洗污泥的回收利用方法，所述酸洗污泥用来制备铁氧体，具体步骤如下：
第一步，将酸洗污泥烘干，研磨，过筛;
第二步，在第一步得到的酸洗污泥中补充铁源，加入蒸馏水，发泡剂，搅拌制成原料浆， 随后加入沉淀剂调节浆液pH值至8～13后，置于高压釜中，并在100℃～300℃温度下 进行水热反应;
第三步，反应结束后，将釜体自然冷却至室温后开釜，形成的铁氧体混合液经磁选分离 法分离，水洗，烘干，得到铁氧体。
其中，本发明所述酸洗污泥通常含有Fe、Cu、Ca、Ni、Cr、Zn、Mn、Mg等金属元素， 其主要金属含量为(wt%)：Fe9.87%～50.12%，Cu0.28%～32.48%，Ca4.81%～30.12%， Ni0.02%～4.12%，Cr0.01%～4.2%，Zn0.01%～12.88%，Mn0.12%～0.84，Mg0.15～ 3.81%，以上均为质量百分比。
第一步中，酸洗污泥于105～120℃烘干6～12h，研磨，过100～300目筛。
第二步中，所述铁源选用氯化亚铁，所述的酸洗污泥与外加铁源的用量质量配比为1:1～ 1:5。
第二步中，发泡剂选用聚乙二醇，发泡剂加入量按重量百分比计算，为酸洗污泥的5%～ 60%。
第二步中，沉淀剂选用氨水，水热反应时间为4～12h。
第三步中，在105～120℃下烘6～12小时。
本发明方法的原理和机理叙述如下：
本发明方法的原理为典型的水热合成纳米微晶过程。通常以相应的氢氧化物作为前 驱物，使其经历一个常温常压下无法实现的特殊物理化学环境，前驱体能充分溶解形成 不同的生长基元，并按照一定的联结方式成核生长，结晶成稳定的复合铁氧体。水和发 泡剂在此过程中不但是溶剂还是膨化促进剂，作为压力传递介质，通过加速渗析反应和 控制其过程的物化学因素从而避免了后续的高温处理，并解决了共沉淀法团聚成块问 题。酸洗污泥中含有大量的重金属阳离子，主要为Fe3+，Fe2+，Ni2+，Cr3+，Zn2+等，外 加适当铁源使得二价离子与三价离子的比值在合适的范围内，因此，酸洗污泥可以通过 补充适量的铁源在水热条件下结晶出复合铁氧体。酸洗污泥与外加铁源、蒸馏水混合， 用氨水调节pH可使体系中金属阳离子沉淀为金属氢氧化物形成前驱体，继而在水热条 件下溶解形成羟基负离子配合物，如，Zn(OH)42+，Fe(OH)4-，Fe(OH)63-，，Ni (OH)42-，Ni(OH)64-，Cr(OH)4-等，再按照一定的方式相互联结，脱去结晶水， 形成生长基元，然后逐渐成长为晶体，最后成为晶体。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)通过酸洗污泥和外加铁源水热铁氧体 化，使得酸洗污泥得到充分利用，实现资源化再生利用的目的;不但能获得产生复合铁 氧体，而且能缓解环境污染，有利于环境保护。(2)本发明所制备的铁氧体粒径小，一 般200～400纳米，粒度均与，不需高温煅烧后处理。形成的晶体较为完整，纯度高， 且具有较高的活性。(3)本发明制备的铁氧体还可吸附有机废水中的甲基橙，有较好的 处理效果，吸附量大，脱色率该铁氧体吸附剂有较强的磁性,可回收再生重复利用,成 本低，环保节能，易于操作。