申请日2018.11.30
公开(公告)日2019.02.22
IPC分类号C22B1/24; C22B7/00; C22B34/32
摘要
本发明涉及危固废物环保处理及资源再生领域，具体公开了一种含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理的方法。该方法将含铬重金属污泥与含铁尘泥混合，制备总铁质量百分比含量≥25%的混合料;之后添加固定剂、熔剂，混匀、造球，得到生球团，生球团干燥，然后与还原剂混合，将混合有还原剂的生球团在高温下直接还原得到焙砂;焙砂磨矿后采用湿式弱磁选分选，得到铬铁合金产品和尾矿。本发明通过对含铬重金属污泥与含铁尘泥的协同处理，可获得铬铁合金产品，得到的尾矿可作为普通固废物处理，同时实现了含铬重金属污泥与含铁尘泥的无害化和资源化。
权利要求书
1.一种含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法，其特征在于，包括步骤：
S1：将含铬重金属污泥与含铁尘泥混合，制备混合料，含铬重金属污泥与含铁尘泥的混合配比为：按照干重计，含铬重金属污泥质量∶含铁尘泥质量=(70～95)∶(5～30)，所述含铬重金属污泥中Cr的质量百分比含量≥2%，所述含铬重金属污泥中总铁质量百分比含量≥15%，制备的混合料的总铁质量百分比含量≥25%;
S2：向制备的混合料中添加固定剂、熔剂，之后混匀、造球，得到生球团，生球团的粒径范围为5～10cm，所述固定剂为氧化钙和石英的混合物，固定剂的用量为所述混合料重量的5%～30%，所述熔剂为碳酸钠和氯化钠的混合物，熔剂的用量为所述混合料重量的5%～20%;
S3：将所述生球团干燥，干燥至含水量低于5%，之后将生球团与还原剂混合，所述还原剂为烟煤、无烟煤或焦炭，还原剂的用量为所述生球团重量的5%～20%，然后将混合有还原剂的生球团在1100℃～1250℃直接还原，还原反应时间为30min～90min，得到焙砂;
S4：将所述焙砂磨至-0.074mm含量占60%～85%，然后采用湿式弱磁选在600Oe～1400Oe的磁场强度下分选，分选得到铬铁合金产品和尾矿。
2.根据权利要求1所述的含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法，其特征在于，在步骤S2中，向制备的混合料中还添加助熔剂，之后混匀、造球，所述助熔剂为硼砂或氯化钙，助熔剂的用量为所述混合料重量的0.1～2.5%。
3.根据权利要求1或2所述的含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法，其特征在于，步骤S2中，固定剂氧化钙和石英混合物中，氧化钙和石英的质量比为：氧化钙∶石英=0.5～1.5。
4.根据权利要求3所述的含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法，其特征在于，步骤S2中，熔剂碳酸钠和氯化钠混合物中，碳酸钠和氯化钠的质量比为：碳酸钠∶氯化钠=1～1.5。
5.根据权利要求4所述的含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法，其特征在于，步骤S4中，分选得到的尾矿中Cr的质量百分比含量低于0.1%。
说明书
一种含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法
技术领域
本发明涉及危固废物环保处理及资源再生领域，特别是涉及一种含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理的方法。
背景技术
镀铬是电镀三大镀种之一，镀铬过程产生大量的废水，经中和处理后将产生大量的含铬重金属污泥，属于国家明确定义的危险固废物。同时，铬本身是一种不可再生资源，而且我国的铬资源短缺，因此含铬电镀污泥具有污染性和资源性的双重属性，如何有效地回收利用电镀污泥中的铬已成为研究者们关注的热点。
含铁尘泥主要来自于钢铁冶炼过程中烧结、球团、炼铁、炼钢和轧制等各工序的除尘和废水治理过程，约占钢产量的6～10%，数量非常可观。含铁尘泥是钢铁冶炼过程各工序在除尘和废水处理过程得到的固体废物，包括但不限于原料准备尘泥、烧结尘泥、球团尘泥、高炉瓦斯泥、高炉瓦斯灰、转炉尘泥、电炉粉尘、轧钢尘泥、氧化铁皮等。含铁尘泥中一般全铁含量为30～70%，具有重要的回收利用价值，同时尘泥中还含有一定量铅、锌、铬、碱金属等有害元素，将对环境造成污泥，必须对其进行无害化处置。目前大多数钢铁企业采用直接配入烧结系统回用的方式处理含铁尘泥，在一定程度上实现了尘泥的回收利用，但由于缺乏各类物料均质化、整粒与除杂过程，使得回用过程存在影响正常生产的问题，同时也带来新的环保问题。
目前在处理含铬重金属污泥时，采用的火法冶金再生利用技术主要处理重金属含量较高的污泥，经脱水干化后进行冶炼回收铬、铜、镍等重金属。根据含铬电镀污泥中金属种类和含量的不同，对于高品位含铬污泥，一般借鉴铬铁矿生产铬化合物的碱性氧化、高温还原及酸溶三种技术路线，将高品位含铬污泥作为铬源对待，通过三价和六价铬两种形态回收红矾钠、铬绿、氯化铬等高附加值的铬化合物产品。通常将低品位的含铬污泥用于制取磁粉、水泥等材料。火法工艺适合处理铬含量高的污泥，对于铬含量低的污泥则存在回收率低等问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法，通过对含铬重金属污泥与含铁尘泥的协同处理，可获得铬铁合金产品，处理得到的尾矿可作为普通固废物处理，同时实现了含铬重金属污泥与含铁尘泥的无害化和资源化。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法，包括步骤：
S1：将含铬重金属污泥与含铁尘泥混合，制备混合料，含铬重金属污泥与含铁尘泥的混合配比为：按照干重计，含铬重金属污泥质量∶含铁尘泥质量=(70～95)∶(5～30)，所述含铬重金属污泥中Cr的质量百分比含量≥2%，所述含铬重金属污泥中总铁质量百分比含量≥15%，制备的混合料的总铁质量百分比含量≥25%;
S2：向制备的混合料中添加固定剂、熔剂，之后混匀、造球，得到生球团，生球团的粒径范围为5～10cm，所述固定剂为氧化钙和石英的混合物，固定剂的用量为所述混合料重量的5%～30%，所述熔剂为碳酸钠和氯化钠的混合物，熔剂的用量为所述混合料重量的5%～20%;
S3：将所述生球团干燥，干燥至含水量低于5%，之后将生球团与还原剂混合，所述还原剂为烟煤、无烟煤或焦炭，还原剂的用量为所述生球团重量的5%～20%，然后将混合有还原剂的生球团在1100℃～1250℃直接还原，还原反应时间为30min～90min，得到焙砂;
S4：将所述焙砂磨至-0.074mm含量占60%～85%，然后采用湿式弱磁选在600Oe～1400Oe的磁场强度下分选，分选得到铬铁合金产品和尾矿。尾矿中Cr的质量百分比含量低于0.1%。
作为一种优选的实施方式，在步骤S2中，向制备的混合料中还添加助熔剂，之后混匀、造球，所述助熔剂为硼砂或氯化钙，助熔剂的用量为所述混合料重量的0.1～2.5%。助熔剂在还原过程中可降低物料熔点和熔渣粘度，有利于铁、铬晶粒的迁移和长大。
作为一种优选的实施方式，步骤S2中，固定剂氧化钙和石英混合物中，氧化钙和石英的质量比为：氧化钙∶石英=0.5～1.5。氧化钙和石英在还原过程中，将与混合料中的铝、硅、钙等脉石成分形成渣相，从而将脉石成分固定在渣相中。
作为一种优选的实施方式，步骤S2中，熔剂碳酸钠和氯化钠混合物中，碳酸钠和氯化钠的质量比为：碳酸钠∶氯化钠=1～1.5。碳酸钠和氯化钠在还原过程中，可强化污泥中铁、铬的还原，并加快还原速率。
本发明提供了一种含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理的方法，可获得铬铁合金产品，处理得到的尾矿可作为普通固废物处理，同时实现了含铬重金属污泥与含铁尘泥的无害化和资源化。
处理过程中，首先将含铬重金属污泥与含铁尘泥混合配料，处理的含铬重金属污泥中Cr的质量百分比含量≥2%，含铬重金属污泥中总铁质量百分比含量≥15%，配制得到的混合料总铁质量百分比含量≥25%;之后向混合料中添加固定剂、熔剂，还可以加入助熔剂，固定剂氧化钙和石英在还原过程中，可与混合料中的铝、硅、钙等脉石成分形成渣相，从而将脉石成分固定在渣相中，熔剂碳酸钠和氯化钠在还原过程中，可强化污泥中铁、铬的还原，并加快还原速率，助熔剂在还原过程中可降低物料熔点和熔渣粘度，有利于铁、铬晶粒的迁移和长大，通过固定剂、熔剂和助熔剂的协同作用，可以强化污泥中铁、铬还原为强磁性金属，并将硅、钙等杂质元素固定在非磁性物中;之后混匀、造球，得到生球团，生球团的粒径范围为5～10cm，生球团干燥至含水量低于5%，之后将生球团与还原剂混合，然后将混合有还原剂的生球团在1100℃～1250℃直接还原，还原反应时间为30min～90min，得到焙砂;再将焙砂磨至-0.074mm含量占60%～85%，也即磨矿矿浆中小于0.074mm粒径的颗粒质量百分比占60～85%，根据对焙砂进行嵌布结构分析，在该磨矿条件下，焙砂中铬铁合金产品和尾矿基本达到完全解离，之后采用湿式弱磁选在600Oe～1400Oe的磁场强度下分选，即可得到铬铁合金产品和尾矿。本发明将含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处置，相对于之前含铬重金属污泥与含铁尘泥的单独处理，工艺简单，所需设备减少，一个生产线可以处理两种固废物;采用本发明的方法可获得TFe含量>88%、Cr含量>4.5%的铬铁合金，铬、铁回收率高。尾矿中铬含量低于0.1%，浸出毒性低于《危险废物鉴别标准》(GB5085.3-2007)浸出毒性鉴别标准值，可作为普通固废物处理。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
将TFe、Cr质量百分比含量分别为17.25%和2.18%的含铬重金属污泥与TFe质量百分比含量为65.03%的含铁尘泥按干重质量比为：含铬重金属污泥∶含铁尘泥=70∶30的比例混匀，得到混合料，制备的混合料的总铁质量百分比含量TFe为31.58%;向混合料中分别按质量分数为3%、2%、10%、10%依次添加氧化钙、石英、碳酸钠、氯化钠，混匀后造球，生球团干燥后，采用烟煤为还原剂，用量为生球团重量的20%，在1250℃直接还原30min，将焙砂磨至-0.074mm含量占85%，采用湿式弱磁选在1400Oe的磁场强度下分选，得到铬铁合金和尾矿。经分析，铬铁合金中TFe、Cr质量百分比含量分别为88.63%和4.52%，两者回收率分别为91.67%和96.76%。尾矿中Cr质量百分比含量为0.086%。
实施例2
将TFe、Cr质量百分比含量分别为36.54%和2.86%的含铬重金属污泥与TFe质量百分比含量为50.64%的含铁尘泥按干重质量比为：含铬重金属污泥∶含铁尘泥=85∶15的比例混匀，得到混合料，制备的混合料的总铁质量百分比含量TFe为38.69%;向混合料中分别按质量分数为6%、9%、5%、5%、2%依次添加氧化钙、石英、碳酸钠、氯化钠、氯化钙，混匀后造球，生球团干燥后，采用无烟煤为还原剂，用量为生球团重量的15%，在1200℃直接还原60min，将焙砂磨至-0.074mm含量占75%，采用湿式弱磁选在1000Oe的磁场强度下分选，得到铬铁合金和尾矿。经分析，铬铁合金TFe、Cr质量百分比含量分别为91.22%和6.11%，两者回收率分别为92.46%和98.24%。尾矿Cr质量百分比含量为0.092%。
实施例3
将TFe、Cr质量百分比含量分别为25.79%和2.73%的含铬重金属污泥与TFe质量百分比含量为40.56%的含铁尘泥按干重质量比为：含铬重金属污泥∶含铁尘泥=95∶5的比例混匀，得到混合料，制备的混合料的总铁质量百分比含量TFe为26.53%;向混合料中分别按质量分数为12%、10%、3%、2%、2.5%依次添加氧化钙、石英、碳酸钠、氯化钠、硼砂，混匀后造球，生球团干燥后，采用焦炭为还原剂，用量为生球团重量的10%，在1150℃直接还原90min，将焙砂磨至-0.074mm含量占65%，采用湿式弱磁选在600Oe的磁场强度下分选，得到铬铁合金和尾矿。经分析，铬铁合金TFe、Cr质量百分比含量分别为90.87%和9.39%，两者回收率分别为92.67%和97.91%。尾矿Cr质量百分比含量为0.098%。
实施例4
将TFe、Cr质量百分比含量分别为30.15%和3.32%的含铬重金属污泥与TFe质量百分比含量为39.46%的含铁尘泥按干重质量比为：含铬重金属污泥∶含铁尘泥=75∶25的比例混匀，得到混合料，制备的混合料的总铁质量百分比含量TFe为32.48%;向混合料中分别按质量分数为10%、20%、6%、4%、1%依次添加氧化钙、石英、碳酸钠、氯化钠、氯化钙，混匀后造球，生球团干燥后，采用烟煤为还原剂，用量为生球团重量的18%，在1200℃直接还原60min，将焙砂磨至-0.074mm含量占72%，采用湿式弱磁选在800Oe的磁场强度下分选，得到铬铁合金和尾矿。经分析，铬铁合金TFe、Cr质量百分比含量分别为90.12%和7.33%，两者回收率分别为92.34%和98.00%。尾矿Cr质量百分比含量为0.097%。
通过以上实施例说明，本发明提供的含铬重金属污泥与含铁尘泥协同处理方法，可获得铬铁合金产品，处理得到的尾矿可作为普通固废物处理，同时实现了含铬重金属污泥与含铁尘泥的无害化和资源化。