一种含铜、含镍污泥火法综合回收利用方法与流程

本发明涉及危险废弃物资源化利用技术领域，特别是涉及一种含铜、含镍污泥火法综合回收利用方法。

背景技术：

含铜、含镍污泥主要产生于金属表面处理业、印刷电路板业、电镀业及电线电缆业的废水处理过程。压滤后的泥饼含水率一般在70％左右，属于偏碱性质，ph值在6.7～9.7之间，颜色有棕黑色、棕色、棕黑色、墨绿色等，泥饼中含有一定量的铜镍等金属。污泥中的铜、镍、锌和铬等重金属的氢氧化物是一种非稳定状态，如果随意堆放，在雨水淋溶作用下，重金属有可能再溶出而污染土壤或地下水造成环境生态的危害，因此该类污泥一般均归类为危险废弃物，在《国家危险废物名录》中的废物类别为hwl7与hw22。

含铜、含镍污泥的成分与天然矿物相比，其金属品位远高于矿产开采品位，若能以矿物化技术将重金属污泥形成适合分选冶炼的矿物型态，再利用已经成熟的冶炼技术将铜、镍金属资源回收，则既能降低污泥对环境的危害，又可缓解资源短缺的压力。

目前针对含铜、含镍污泥回收金属资源化利用的方法主要有湿法工艺、火法工艺以及火法-湿法联合工艺。湿法工艺虽然可以以较低的成本回收污泥中某些金属，但污泥没有减量化，同时其工艺流程长、废水产生量大、管理不便、环境污染风险大，且最终产生的污泥还需要进一步处理，如果包含最终污泥的处理费，湿法工艺的经济效益及社会效益也将大打折扣。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述不足，本发明提出了一种含铜、含镍污泥火法综合回收利用方法，解决现有含铜、含镍污泥回收利用工艺复杂、成本高的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种含铜、含镍污泥火法综合回收利用方法，具体包括以下步骤：

步骤s1：将含铜、含镍污泥进行混拌打散；

步骤s2：将混拌打散后的含铜、含镍污泥通过污泥烘干机进行干燥，得到干燥物料，将干燥产生的烟气依次经重力除尘、布袋除尘、石灰-石膏脱硫及湿式静电除雾除尘器净化后排放；同时将重力除尘过程中产生的粗烟灰加入到步骤s1的污泥中；

步骤s3：将步骤s2所制得的干燥物料与造渣剂、造锍剂搅拌混合得到混合物料；

步骤s4：将混合物料进行机械造块，并养护3～5天，获得成品砖料；

步骤s5：将成品砖料与还原剂在1200～1400℃的熔炼炉中进行熔炼，得到冰铜、冰镍和炉渣，将熔炼产生的烟气依次经重力除尘、u型管换热、布袋除尘、石灰-石膏脱硫及湿式静电除雾除尘器净化后排放；将重力除尘过程中产生的烟气通过烟气导排管部分导入步骤s2中的污泥烘干机中，重力除尘过程中的粗烟灰加入到步骤s1的污泥中。

进一步的，w(步骤s1中污泥)：w(步骤s2、s5加入污泥中的粗烟灰)＝3～5：1。

进一步的，步骤s2中所得到的干燥物料的含水率为30～40％。

进一步的，步骤s3中，所述造渣剂包括高硅固废、铁粉，所述造锍剂为硫化物固废；在所述混合物料中，w(干燥物料)：w(高硅固废)：w(铁粉)：w(造锍剂)＝100：50～55：45～50：8～10。

进一步的，步骤s4中，所述机械造块的方式包括液压制砖和机械振动制砖。

进一步的，步骤s5中，所述还原剂为焦炭和残阳极。

进一步的，步骤s5中，所述熔炼炉经水套循环冷却水系统连通到暖通系统，所述水套循环冷却水系统中设有换热装置，熔炼炉循环冷却水中的热能经交换之后用于步骤s4中所述成品砖料的烘干。

进一步的，所述烟气导排管的出口处装设有风量控制阀。

进一步的，步骤s2及步骤s5中布袋除尘所产生的细烟灰委外处置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提出的一种含铜、含镍污泥火法综合回收利用方法，将污泥与粗烟灰混拌，污泥团聚现象消失，干燥效率显著提升；部分导入熔炼炉高温烟气，对污泥进行干燥，缓解了能耗高的问题；将干燥物料与高硅固废、铁粉、硫化物固废混拌后机械造块，使生产成本大幅降低；利用熔炼炉循环冷却水余热加温，缩短了砖料养护周期；该方法实现了含铜、含镍污泥低成本、节能、绿色回收利用。

附图说明

图1为本发明的一种含铜、含镍污泥火法综合回收利用方法的工艺流程图。

具体实施方式

展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例，且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本发明的的精神和范围之内。

如图1所示的一种含铜、含镍污泥火法综合回收利用方法，具体包括以下步骤：

步骤s1：将含铜、含镍污泥进行混拌打散，混拌打散的方式没有特殊限制，可以利用搅拌机进行混拌，也可以利用铲车进行混拌；

步骤s2：将混拌打散后的含铜、含镍污泥通过污泥烘干机进行干燥，得到干燥物料，干燥物料的含水率为30～40％；将干燥产生的烟气依次经重力除尘、布袋除尘、石灰-石膏脱硫及湿式静电除雾除尘器净化后排放，布袋除尘所产生的细烟灰委外处置；同时将重力除尘过程中产生的粗烟灰加入到步骤s1的污泥中；

步骤s3：将步骤s2所制得的干燥物料与造渣剂、造锍剂搅拌混合得到混合物料，混合物料含水率为12～20％；所述造渣剂包括高硅固废、铁粉，所述造锍剂为硫化物固废；在所述混合物料中，w(干燥物料)：w(高硅固废)：w(铁粉)：w(造锍剂)＝100：50～55：45～50：8～10；所述的高硅固废是铜矿石、铅锌矿石、金矿石等矿石选矿过程产生的石英脉石尾矿中的一种或几种，其sio2含量大于50％；所述铁粉是铁尾矿、高炉灰、拜耳法赤泥等固废经还原焙烧-磁选工艺回收的铁粉中的一种或几种，其fe含量大于50％；所述造锍剂为硫化物固废，所述硫化物固废可以是锑、铅等金属火法冶炼过程中产生的硫化渣中的一种或几种，也可以是各类金属湿法冶金浸出液除杂过程中产生的硫化渣中的一种或几种，其s含量大于30％。

步骤s4：将混合物料进行机械造块(所述机械造块的方式包括液压制砖和机械振动制砖)，并养护3～5天，获得成品砖料，其具体操作：将混合物料利用皮带运输机或铲车送入给料斗，后经皮带运输机运送至砖机给料斗，其间设置两道筛分工序，去除混合物料中的大块杂物，保证砖料的成型率及砖料质量满足工艺要求；含铜、含镍污泥自身具有一定的粘结性，可以代替黏土成分，使砖料更易成型，且具有一定强度；还原焙烧磁选回收铁粉则在砖料养护阶段氧化放热，加快砖料脱水，同时，砖料内部的高温环境可进一步提升砖料结构强度；

步骤s5：将成品砖料与还原剂(还原剂为焦炭和残阳极)在1200～1400℃的熔炼炉中进行熔炼，得到冰铜、冰镍和炉渣，具体操作：焦炭与残阳极充分燃烧，使炉温升高到1200～1400℃，金属铜、镍以硫化物的形态富集于锍中，同时将其他稀贵金属一并富集，而杂质元素则以氧化物形式熔合成炉渣，锍与渣因存在密度差异产生分层，对其分离便可获得冰铜、冰镍产品与炉渣，炉渣经水淬处理，形成无定型玻璃态物质，可以作为水泥等建材的生产原料，利用焦炭与残阳极搭配作为还原剂，有利于炉温的提升与保持；

将熔炼产生的烟气依次经重力除尘、u型管换热、布袋除尘、石灰-石膏脱硫及湿式静电除雾除尘器净化后排放，布袋除尘所产生的细烟灰委外处置；将重力除尘过程中产生的烟气通过烟气导排管部分导入步骤s2中的污泥烘干机中，联合污泥烘干机燃料燃烧热风一起，对所述混拌打散后的含铜、含镍污泥进行干燥，烟气导排管入口装有风量控制阀，可根据实际情况自由调节熔炼炉烟气供风量，节约燃料，污泥烘干机内部设有扬料板、击打链条、击打篦板，加大污泥与烟气混合程度，污泥烘干机物料入口温度控制在450～500℃，物料出口温度控制在120～150℃，控制干燥物料含水率为40～50％；重力除尘过程中的粗烟灰加入到步骤s1的污泥中。

在本实施例中，w(步骤s1中污泥)：w(步骤s2、s5加入污泥中的粗烟灰)＝3～5：1，将所述含铜、含镍污泥与重力除尘过程产生的粗烟灰按照上述比例混合后，进行混拌打散，可以使含铜、含镍污泥充分分散，团聚现象基本消失，防止污泥在污泥烘干机中结团，堵塞烘干机滚筒，脱水效率显著提升。

在本实施例中，步骤s5中，所述熔炼炉经水套循环冷却水系统连通到暖通系统，冷却水系统中冷却水出水温度为70～85℃，所述水套循环冷却水系统中设有换热装置，熔炼炉循环冷却水中的热能经交换之后用于步骤s4中所述成品砖料的烘干，暖通系统水温为60～80℃，这样既使的水套循环冷却水降温，又可利用热能加快成品砖料脱水，将砖料养护周期由7～10天缩短至3～5天。

综上，该方法将含铜、含镍污泥与重力除尘过程产生的粗烟灰混合，进行混拌打散，物料分散状况良好，污泥团聚现象基本消失，后期脱水效率显著增加；根据需要调节熔炼炉高温烟气导入量，联合污泥烘干机燃料燃烧热风一起，对混拌打散后的含铜、含镍污泥进行干燥，解决了当前火法工艺处理含铜、含镍污泥脱水能耗高的问题；将含铜、含镍污泥与高硅固废、铁粉、硫化物固废混拌后进行机械造块，使得生产成本大幅降低，同时很好的满足后续熔炼工艺对物料成分、强度、大小的要求；含铜、含镍污泥自身具有一定的粘结性，可以代替黏土成分，使砖料更易成型，且具有一定强度；还原焙烧磁选回收铁粉在砖料养护阶段氧化放热，加快砖料脱水，同时，砖料内部的高温环境可进一步提升砖料结构强度；火法熔炼技术富集金属，工艺流程短，金属回收率高，产生的炉渣为一般工业固废，可以作为水泥等建材的生产原料，淬渣水循环利用，废水零排放；利用焦炭与残阳极搭配作为还原剂，有利于炉温的提升与保持；烟气净化采用重力除尘+布袋除尘+石灰-石膏脱硫+湿式静电除雾除尘，工艺符合产业政策要求；熔炼炉循环冷却水余热经换热后进入暖通系统，用于加快成品砖料的养护脱水，使养护周期由7～10天缩短至3～5天；该工艺从整体上实现了含铜、含镍污泥低成本、节能、绿色回收利用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。