一种处置不锈钢酸洗污泥的工艺方法
【技术领域】
[0001]一种资源化利用酸洗污泥的工艺方法，尤其是处置不锈钢酸洗污泥的工艺方法，属于危险废物处置领域。
【背景技术】
[0002]酸洗污泥，也称酸洗废水处理污泥(尤其是不锈钢酸洗污泥)，是金属表面处理过程排出的酸洗废水经处理产生的固体废物。目前，酸洗废水处理水平很低，大部分酸洗废水主要由产生企业自行采用廉价易得的石灰中和沉淀，由于石灰对重金属沉淀效果差，反应过程中仍有大量石灰未参与反应就被其他絮体包裹而沉于污泥中，导致污泥产生量大，此污泥已经造成了千百万吨的积贮。同时，酸洗污泥中含有大量镍、铬、铁等重金属和残酸，如果随意倾倒或者简易填埋，极易引发严重的环境污染问题。
[0003]不锈钢和特殊钢酸洗污泥被国家定义为“危险废物”，一些企业将这类危险废物填埋或长期堆存，对土壤和地下水造成了潜在的污染影响风险，即便外委当地有资质的危废单位处置也要付出不小的经济代价。这类污泥中水溶性的Cr6+及各类重金属含量很高，而水溶性的Cr6+对环境是最为有害的。
[0004]如目前江苏省不同行业产生酸洗废水的企业达一千家以上，年产生酸洗废水1787万t。酸洗废水处理年产生污泥达到16.5万t。国内酸洗污泥的处理主要以堆存和简易填埋为主。资源化利用研究尚处于起步探索阶段。资源化利用可分为火法冶炼(高温条件下通过焦炭等还原剂从酸洗污泥中回收铁、镍、铬等金属)和湿法处理(通过化学沉淀、离子交换等方法从酸洗污泥酸浸液中回收镍、铬等重金属)两大类。现有提出的方法是和水泥生产协同处置，事实上生产水泥的工艺条件决定了并不能减少酸洗污泥中Cr6+的总量，甚至还会增加，在没有还原的氛围下高温反而使得酸洗污泥中Cr3+氧化成Cr'之所以大家会在水泥窑里协同处置酸洗污泥，是因为水泥生产可以将Cr6+固化在水泥里，同时水泥生产产量很大，少量掺和酸洗污泥不会让水泥中Cr6+超标。可以参见:戴伟华.镍铬酸洗污泥处理工艺的探讨[J].有色冶金设计与研究，2010.31(6):48-51.闻大海，黄启飞，蔡木林.等.水泥窑共处置危险废物过程中重金属的分配[J]-中国环境科学，2009，29(9):977-984。
[0005]酸洗污泥已经证明不能和水泥协同处置，因为这样的污泥中有很多氯、氟离子，这对水泥工业设备会有很大伤害，很多文献中有所描述。
[0006]酸洗废水处理污泥(尤其是不锈钢酸洗污泥)含有大量石灰产物，寻找一种建材资源化的方法且可资源化安全利用的方法极有意义，故本发明提出一种处置不锈钢酸洗污泥的工艺方法成为必要。
【发明内容】
[0007]本发明目的是，提出一种资源化处置不锈钢酸洗污泥的方法，尤其是不锈钢酸洗污泥的无害化和资源化处置的方法。
[0008]本发明的技术方案是:一种处置不锈钢酸洗污泥的工艺方法，在不锈钢酸洗污泥中均匀掺入适量的还原剂，在还原氛围下烧结成砖(各种烧结建材)；还原剂的加量与不锈钢酸洗污泥干重比为1:30-1000 ;还原氛围的参数为O2浓度(重量)(6%。
[0009]进一步的，最好是具有CO浓度含彡6 %。
[0010]所述的还原剂为粒径为20?500目的焦炭、煤、椰壳、稻壳、农副产品秸壳的粉末，尤其是100目左右的粉末。加入比例按照不锈钢酸洗污泥中Cr6+总量确定；与污泥(折合成干重，下同)的重量比1:200-1000更好。所述的还原剂还包括硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠材料或有机材料，有机材料可以是含醇、醇、酮、烃、芳环或杂环的液体。
[0011]烧结设备首选的是普通隧道窑，并对普通隧道窑加以改造，以有效监测及控制窑内预热期、还原期、保温期、降温期的温度梯度、O2及CO的含量；
[0012]尤其是窑内保温后从950-1250°C开始降温时，用高压喷雾的方式对砖喷水，降至150-250°C后自然冷却，降温速度为100°C /1min左右，整个处置过程结束。
[0013]本发明是按照预热期、还原期、保温期及降温期的处置步骤进行处置。降温期应对砖块进行喷水(或喷雾)，以保证有效的还原氛围并使砖块快速降温。
[0014]本发明可以添加任意成分的粘土或瓷土、陶土共同烧结成建材。可生产陶质砖、瓷质砖、炻瓷质、细炻质砖等，本发明也可以生产成釉面砖。
[0015]本发明方法使得含石灰质的不锈钢酸洗污泥得到的建材(砖)。
[0016]在还原氛围下以制砖制瓷工艺烧结为建材,使之成为行道砖、外墙砖或者广场砖。并控制烧结气氛，烧结时气氛中O2含量(重量)低于6%。
[0017]本发明的有益效果，本发明工艺是大量减少了 Cr6+的存在，而且烧结成砖后，少量的Cr6+和其他的重金属也被固化在砖里而不会被水浸出，因此更安全。酸洗污泥(尤其是不锈钢酸洗污泥)的是本发明的主要原料，且对Cr6+的还原效果明显，r6+还原率可达99%以上。权威检测表明:以不锈钢酸洗污泥制备成砖坯体进行烧结，含Cr6+量为557mg/kg，经还原氛围煅烧(温度范围更好的为970?1050°C )后砖坯体中的Cr6+已降至0.5mg/kg以内，几乎将不锈钢酸洗污泥的Cr6+基本还原。添加煤粉或有机物(添加量占酸洗污泥的干重量比为1-5%左右，有机物可折合成煤粉或碳的比例)。因此成本更低，利用碳或有机碳在低氧气氛的条件下闷烧，容易得到CO还原氛围，烧结条件容易控制，无需苛刻的工艺条件，可以在一千度左右较低温度烧结，得到的是外观更好的青砖，建材的装饰效果好。稍控制工艺可使成品完全符合建材的民用标准，当然，在任何本发明的框架下，制备成建材的室外标准是完全可以达到的。本发明可以使目前千百万吨的积贮的Cr6+富含量的污泥变废为资源，危废品的大批量的资源化利用解决了长期未能解决的问题，尤其是解决了现有技术水泥生产时的少量掺杂不能解决的问题(目前大量污泥只能堆放)。且即使以纯的不锈钢酸洗污泥(污泥中本身石灰质含量较高)烧结的砖在强度上也完全满足要求。
【具体实施方式】
[0018]以下就江苏某地的不锈钢酸洗污泥处置工艺做详细的说明。
[0019]不锈钢酸洗污泥主要污染物Cr、Ni含量如下:总Cr:14500mg/kg, Cr6+:557mg/kg,浸出液Cr6