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污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法

阅读:1017发布:2020-06-14

专利汇可以提供污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种电 镀 污泥 综合回收有价金属和无害化处理的方法,该方法包括配料、制粒、熔炼、吹炼、收尘、烟化和尾气处理等步骤。本发明采用火法 冶金 ,原料适应性广,熔炼与吹炼在同一炉子内完成,设备操作简单,金属回收率高;经过高温强还原熔炼后,使其中6价有害铬还原为3价无害铬,完成 电镀 污泥的无害化处理;由于电镀污泥的主要成份为金属 氧 化物,还原熔炼的烟气中仅含微量的二氧化硫,因此烟气出来不需要 脱硫 ;没有工艺 废 水 产生,环境污染少;能从电镀污泥中有效地回收有价金属,并且实现无害化处理。,下面是污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法专利的具体信息内容。

1.一种电污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、配料:将电镀污泥、焦粉、石英石和石灰石按照重量比100︰25-30︰15-18︰5-7的比例进行配比, 其中电镀污泥按照干料计量;
2)、制粒:将配好的物料送到制粒机进行制粒,粒度为直径20—50mm;
3)、熔炼:将电镀污泥制成的原料颗粒加入富熔炼炉内,熔炼初始,富氧熔炼炉转速控制在1-1.5r/min逐渐加快5-6r/min;炉内温度保持在 1400-1500℃;待熔炼阶段1.5-2h完成后,开始出渣;
4)、吹炼:通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气,同时炉体以15-20r/min的速度旋转;
在吹炼过程中,Fe和Zn首先被除去,将粗转变成铜合金,进一步吹炼除去Pb和Sn,以形成粗铜;吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理;时间为4-6h;
5)、收尘:熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘,得到有价金属富集烟尘
6)、烟化:来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内,与粉、空气发生反应,锌、铅等重金属进一步挥发,产出的烟气经脉冲收尘器收尘,收集的烟尘即为次氧化锌,残渣是送泥厂或制砖厂;
7)、尾气处理:收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。

说明书全文

污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法

技术领域

[0001] 本发明属于火法冶金综合回收技术,具体涉及一种电镀污泥综合回收有价金属和无害化处理的方法。

背景技术

[0002] 电镀污泥是电镀废处理过程中产生的多金属的一类危险废弃物,特别是含铬的电镀污泥,危害更大,需要无害化处置。目前广泛采用稳定化、固定化、再填埋的方法,但存在重金属渗滤的险,并且造成了资源的浪费。电镀污泥中重金属含量高,有的达到10%以上,若进行资源化回收,符合可持续发展要求,具有明显的经济和环境效益。目前,电镀污泥资源化方法主要包括湿法和火法-湿法联用两种。湿法工艺通常采用酸浸或浸,并通过沉淀、萃取、离子交换膜法等从浸出液中分离回收金属。虽然湿法回收金属效率高,但溶剂消耗量大,电镀污泥中往往含有有毒金属铬,在湿法生产过程中,大量的铬进入溶液,后续溶液的净化、铬渣的无害化处理、含铬废水的处理均比较麻烦,由于产生大量的生产废水,废水处理工艺复杂,成本高。处理不当即污染环境,特别是对于金属含量低的污泥则更无效益可言。火法-湿法联合工艺是先进行高温焙烧预处理,然后进行湿法回收。高温焙烧虽然能有效去除污泥中的杂质,提高金属含量,但高温会造成物相组成的变化,影响金属的浸出,但电镀污泥中的铬的毒性仍无法消除,存在着污染环境的隐患。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种采用火法冶金,能从电镀污泥中有效地回收有价金属,并且实现无害化处理的方法。
[0004] 为了实现上述目的,本发明的工艺步骤如下:1、配料:将电镀污泥、焦粉、石英石和石灰石按照重量比100︰25-30︰15-18︰5-7的比例进行配比, 其中电镀污泥按照干料计量;
2、制粒:将配好的物料送到制粒机进行制粒,粒度为直径20—30mm;
3、熔炼:将电镀污泥制成的原料颗粒加入富熔炼炉内,熔炼初始,富氧熔炼炉转速控制在1-1.5r/min逐渐加快5-6r/min;炉内温度保持在 1400-1500℃;待熔炼阶段1.5-2h完成后,开始出渣;
4、吹炼:通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气,同时炉体以15-20r/min的速度旋转;
在吹炼过程中,Fe和Zn首先被除去,将粗转变成铜合金,进一步吹炼除去Pb和Sn,以形成粗铜;吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理;时间为4-6h;
5、收尘:熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘,得到有价金属富集烟尘
6、烟化:来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内,与粉、空气发生反应,锌、铅等重金属进一步挥发,产出的烟气经脉冲收尘器收尘,收集的烟尘即为次氧化锌,残渣是送水泥厂或制砖厂;
7、尾气处理:收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。
[0005] 其中熔炼和吹炼过程的化学反应如下:富氧侧吹氧化还原与吹炼主要的反应有:
2C+O2===2CO
C+O2===CO2
CO2+C===2CO
CuO+C===Cu+CO
CuO+CO== Cu+CO2
Pb+1/2O2==PbO
Fe2O3+3C==2Fe+3CO
Fe2O3+C==2FeO+CO
2Fe+O2==2FeO
4FeO+O2==2Fe2O3
PbO+C==Pb+CO
PbO+CO==Pb+CO2
ZnO+C==Zn+CO
2Zn+O2==2ZnO
ZnO+CO==Zn+CO2
SnO+CO==Sn+CO2
2SnO+C==2Sn+CO2
2CrO3+3C===Cr2O3+3CO
2CrO3+3CO=== Cr2O3+3CO2
本发明的有益效果如下:
1、原料适应性广,电镀污泥普遍含铜,可直接配料采用火法熔炼,可有效分离铜与其他金属,对于含量较低的铅、锌、等金属能够于烟尘中有效富集,产出的粗铜与烟尘有利于下一步工艺进行金属提纯;
2、熔炼与吹炼在同一炉子内完成,设备操作简单,金属回收率高;
3、电镀污泥中所含铬,经过高温强还原熔炼后,使其中6价有害铬还原为3价无害铬,完成电镀污泥的无害化处理,其炉渣可用作水泥原料或制砖的原料;
4、由于电镀污泥的主要成份为金属氧化物,还原熔炼的烟气中仅含微量的二氧化硫,因此烟气出来不需要脱硫
5、没有工艺废水产生,环境污染少。
[0006] 附图说明:图1为本发明的具体工艺流程图
[0007] 按照图1的工艺流程实施的实施例如下:以下实施例中采用焦粉、石灰石粉和石英石粉成分如下表。
[0008] 焦粉成分石灰石粉成分
石英石粉成分
实施例一:
1、配料:将1#综合电镀污泥按下列比例将物料混合均匀,同时保证焦粉是过量的,配料比例:
1#综合电镀污泥:800kg
焦粉:200kg
石英石:120kg
石灰石:50kg
表1 1#综合电镀污泥成分(%)
2、制粒:将配好的物料送到制粒机进行制粒,粒度为直径20—30mm;
3、熔炼:将电镀污泥制成的原料颗粒加入富氧熔炼炉内,加料结束后,烧嘴枪插入炉内进行熔炼。开始熔化时,富氧熔炼炉先以慢速绕炉子中心轴线转动,转速为1r/min并不断加快,最后达到5r/min左右;烧嘴枪先以中型火焰进行燃烧,随后自动改变喷枪的氧油比,火焰变为高氧化状态,在燃烧过程中,烟气被吸入直升烟道;由于烟道内吸入了更多的空气,直升烟道内的温度维持在800℃;炉内的金属随着炉内温度的升高开始熔化。为了降低操作成本,炉内温度保持在 1400℃;待熔炼阶段1.5h完成后,开始出渣;在熔炼期间,由于较深的还原性气氛,这时富氧熔炼炉渣中含有<0.8%的铜;
4、吹炼:还原产生的粗铜含杂质较高,需对炉内形成的粗铜进行吹炼,通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气,同时炉体以15r/min的速度绕炉子中心轮线旋转;在吹炼过程中,Fe和Zn首先被除去,将粗铜转变成铜合金,进一步吹炼除去Pb和Sn,以形成粗铜;吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理,吹炼的目的是制造粗铜;时间为4h。此反应阶段后,得到炉渣435 kg,粗铜43 kg,各元素的含量见表2。
[0009] 表2 炉渣和粗铜各元素的含量(%)5、收尘:熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘,得到有价金属富集烟尘92.5 kg,其中,主要含Pb 9.12%,Zn 81.50%,Sn 8.20%,从而达到多种金属富集的目的;
6、烟化:来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内,与粉煤、空气发生反应,锌、铅等重金属进一步挥发,产出的烟气经脉冲收尘器收尘,收集的烟尘即为次氧化锌186 kg,残渣是送水泥厂或制砖厂;
7、尾气处理:收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。
[0010] 实施例二:1、配料:将2#综合电镀污泥按下列比例将物料混合均匀,同时保证焦粉是过量的,配料比例:
2#综合电镀污泥:600kg
焦粉:150kg
石英石:100kg
石灰石:40kg
表3 2#综合电镀污泥成分(%)
成份 Cu PbSn NiFe Zn Cr Mg Ca S 其它
含量 22.54 - 0.25 - 36.99 0.08 3.61 0.19 0.37 2.52 33.45
2、制粒:将配好的物料送到制粒机进行制粒,粒度为直径20—30mm;
3、熔炼:将电镀污泥制成的原料颗粒加入富氧熔炼炉内,加料结束后,烧嘴枪插入炉内进行熔炼。开始熔化时,富氧熔炼炉先以慢速绕炉子中心轴线转动,转速为1.2r/min并不断加快,最后达到5.5r/min左右;烧嘴枪先以中型火焰进行燃烧,随后自动改变喷枪的氧油比,火焰变为高氧化状态,在燃烧过程中,烟气被吸入直升烟道;由于烟道内吸入了更多的空气,直升烟道内的温度维持在850℃;炉内的金属随着炉内温度的升高开始熔化。为了降低操作成本,炉内温度保持在 1450℃;待熔炼阶段1.5h完成后,开始出渣;在熔炼期间,由于较深的还原性气氛,这时富氧熔炼炉渣中含有<0.8%的铜;
4、吹炼:还原产生的粗铜含杂质较高,需对炉内形成的粗铜进行吹炼,通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气,同时炉体以18r/min的速度绕炉子中心轮线旋转;在吹炼过程中,Fe和Zn首先被除去,将粗铜转变成铜合金,进一步吹炼除去Pb和Sn,以形成粗铜;吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理,吹炼的目的是制造粗铜;时间为5h。此反应阶段后,得到炉渣207.8 kg,粗铜137.2 kg,各元素的含量见表4。
[0011] 表4 炉渣和粗铜各元素的含量(%)元素 Cu PbSn NiFe Zn Cr Mg Ca S 其它
炉渣 0.78 - 0.10 - 43.59 0.02 0.01 0.08 2.25 2.12 51.04
粗铜 97.20 - 0.06 - 0.17 0.01 0.01 - - 0.05 2.50
5、收尘:熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘,得到有价金属富集烟尘73 kg,其中,主要含Sn 12.05%, Zn 61.81%,Mg 9.80%,达到多种金属富集的目的;
6、烟化:来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内,与粉煤、空气发生反应,锌、铅等重金属进一步挥发,产出的烟气经脉冲收尘器收尘,收集的烟尘即为次氧化锌125 kg,残渣是送水泥厂或制砖厂;
7、尾气处理:收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。
[0012] 实施例三:1、配料:3#综合电镀污泥按下列比例将物料混合均匀,同时保证焦粉是过量的,配料比例:
3#综合电镀污泥:500kg
焦粉:130kg
石英石:80kg
石灰石:30kg
表5 3#综合电镀污泥成分(%)
成份 Cu Pb Sn Ni Fe Zn Cr Mg Ca S 其它
含量 51.24 0.09- 0.02 0.01 14.90 0.07 5.85 0.14 0.22 0.41 27.05
2、制粒:将配好的物料送到制粒机进行制粒,粒度为直径20—30mm;
3、熔炼:将电镀污泥制成的原料颗粒加入富氧熔炼炉内,加料结束后,烧嘴枪插入炉内进行熔炼。开始熔化时,富氧熔炼炉先以慢速绕炉子中心轴线转动,转速为1.5r/min并不断加快,最后达到6r/min左右;烧嘴枪先以中型火焰进行燃烧,随后自动改变喷枪的氧油比,火焰变为高氧化状态,在燃烧过程中,烟气被吸入直升烟道;由于烟道内吸入了更多的空气,直升烟道内的温度维持在850℃;炉内的金属随着炉内温度的升高开始熔化。为了降低操作成本,炉内温度保持在 1450℃;待熔炼阶段1.5h完成后,开始出渣;在熔炼期间,由于较深的还原性气氛,这时富氧熔炼炉渣中含有<0.8%的铜;
4、吹炼:还原产生的粗铜含杂质较高,需对炉内形成的粗铜进行吹炼,通过吹炼枪向炉内吹入富氧压缩空气,同时炉体以20r/min的速度绕炉子中心轮线旋转;在吹炼过程中,Fe和Zn首先被除去,将粗铜转变成铜合金,进一步吹炼除去Pb和Sn,以形成粗铜;吹炼阶段得到的富铜渣转入下一批料中循环处理,吹炼的目的是制造粗铜;时间为6h。此反应阶段后,得到炉渣44.5 kg,粗铜244.5 kg,各元素的含量见表6。
[0013] 表6 炉渣和粗铜各元素的含量(%)元素 Cu Pb Sn Ni Fe Zn Cr Mg Ca S 其它
炉渣 0.79 0.17 0.11 0.23 32.61 0.07 3.01 0.23 5.82 3.62 53.35
粗铜 98.07 - - 0.02 0.02 0.01 0.01 - - 0.03 1.86
5、收尘:熔炼炉产生的烟气经脉冲收尘器收尘,得到有价金属富集烟尘58kg,其中主要含Pb 22.35%,Zn 59.50%,Sn 8.60%, Mg 5.11%,达到多种金属富集的目的;
6、烟化:来自熔炼炉的热态渣流入烟化炉内,与粉煤、空气发生反应,锌、铅等重金属进一步挥发,产出的烟气经脉冲收尘器收尘,收集的烟尘即为次氧化锌34kg,残渣是送水泥厂或制砖厂;
7、尾气处理:收尘后的烟气进入尾气处理系统处理。
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