本发明涉及金属表面处理废物的处理及综合利用技术领域，尤其涉及一种利用金属表面处理废物制备再生铁颗粒的方法。
背景技术：
在不锈钢企业及电镀企业对金属表面处理加工过程中，其不锈钢酸洗污泥中含镍、铬、铁，电镀污泥中含镍、铜、锌、铁等金属元素，属于危险废物。对该类废物，如不进行无害化处理，将会对环境造成严重危害，另一方面，污泥中镍、铬、铜、铁等金属元素具有较高的工业利用价值，如果不加以回收，则意味着资源的巨大浪费，所以对污泥的无害化处置，回收污泥中有价金属元素，实现污泥资源化综合利用既是环境保护的需要，也是社会可持续发展实现循环经济的需要。
技术实现要素：
因此，本发明的目的之一在于提供一种利用金属表面处理废物制备再生铁颗粒的方法，既可实现对金属表面处理废物的无害化处理，又可充分回收金属表面处理废物中的铁颗粒进行再利用。
为达上述目的，本发明提供一种利用金属表面处理废物制备再生铁颗粒的方法，该方法包括：
步骤1，预处理：在常温下利用废酸对金属表面处理废物进行酸浸处理，经酸浸处理后的酸浸液再经压滤形成第一滤液以及第一滤渣，该金属表面处理废物中的金属离子铁、镍、铬、铜形成的硫酸盐溶解于该第一滤液中，硫酸钙以及氧化硅留在该第一滤渣中，且该第一滤渣含水率为60％；其中，该金属表面处理废物中各成分的质量百分比为：ni2.5～3.7％，cr2.8～4.1％，fe5.3～7.8％，sio3.8～5.8％，ca18.8～26.5％，cu0.8～1.2％，水45～62％，其他4.0～5.9％；该废酸中各成分的含量为：ni3.62～5.4g/l，cr4.4～6.6g/l，fe38.9～58.44g/l，cu0.08～0.12g/l，硫酸150～180g/l，其他金属3.68～5.52g/l；
步骤2，除铁、铜、铬：于该第一滤液内加入浓度为15％的石灰溶液，逐步调节该第一滤液的ph值形成氢氧化铁沉淀、氢氧化铬沉淀以氢氧化铜沉淀以分离出金属离子铁、铜以及铬，且除铁、铜、铬的产物经压滤分离出第二滤液以及含水率为60％的第二滤渣；
步骤3，配料、成型：于该第一滤渣与该第二滤渣的混合物中加入二氧化锰，并混合均匀，再经成型机压制成方块状的泥渣块；
步骤4，固化：将该泥渣块送入隧道窑烧制，使得该泥渣块中的金属元素变成稳定的金属氧化物，且于高温作用下铁、铬、铜金属氧化物形成共价结构体，与钙、硅分离，烧制完成后的砖块保温冷却至80℃出窑；以及
步骤5，破碎、磁选：将固化后的该砖块采用湿法破碎法破碎至颗粒尺寸为40～50μm，再加水调浆至含水率为50％后进行磁选处理，得到再生铁颗粒，磁选后的尾渣经浸出实验确认镍、铬重金属浓度低于危废标准要求后作为其他产品的生产原料。
作为可选的技术方案，该磁选处理的磁场强度为2000～3000高斯。
作为可选的技术方案，该步骤3中，加入该二氧化锰后，该第一滤渣、该第二滤渣与该二氧化锰的混合物中锰铬铁质量比为1：4～4.5：15。
作为可选的技术方案，该隧道窑窑体分为预热带、烧成带及冷却带，该泥渣块首先进入该预热带，在余热空气及该烧成带的热烟气加热下，从20～400℃逐渐升温，其中在20～200℃阶段排除残余水分，在200～400℃阶段排除结构水，干燥预热后的泥渣块在该烧成带烧结，温度控制在1050～1100℃；烧制完成后的砖块进入冷却带，由外送冷空气直接冷却至80℃出窑。
作为可选的技术方案，该金属表面处理废物中各成分的质量百分比为：ni3.1％，cr3.5％，fe6.5％，sio4.8％，ca22.2％，cu1.0％，水54％，其他4.9％；该废酸中各成分的含量为：ni4.52g/l，cr5.5g/l，fe48.7g/l，cu0.1g/l，硫酸150g/l，其他金属4.6g/l。
作为可选的技术方案，该预处理包括以下步骤：
步骤11，搅拌调浆：将金属表面处理废物投入搅拌机，同步加水并进行搅拌制得混合浆液，其中，该金属表面处理废物与水的质量比为1：1.5～1：2，且该混合浆液的含水率为75～85％；
步骤12,酸浸：按照该混合浆液与废酸的质量比为2：1～1.5：1，将该混合浆液与该废酸同步泵入酸浸槽，并将该混合浆液与该废酸的混合液的ph值调节至1～2，搅拌浸取3～5小时，使得该金属表面处理废物中的金属离子铁、镍、铬以及铜形成硫酸盐，其中该废酸中的硫酸浓度为15％～18％，；
步骤13,第一次压滤:将经步骤12充分酸浸后形成的酸浸液输入板框压滤机进行压滤形成该第一滤液和第三滤渣，金属离子铁、镍、铬以及铜形成的硫酸盐溶解于该第一滤液中，且该第一滤液进入后续滤液处理程序中；以及
步骤14,水洗、第二次压滤：对该第三滤渣进行水洗，且再次经板框压滤机压滤后形成该第一滤渣，其中，该水洗采用回用水，该第二次压滤产生的洗渣水回用至步骤11中。
作为可选的技术方案，该混合浆液与废酸的质量比为2：1。
作为可选的技术方案，该混合浆液的含水率为80％。
作为可选的技术方案，该金属表面处理废物与水的质量比为1：2。
作为可选的技术方案，该金属表面处理废物以及该废酸均来自于金属表面处理行业及/或电镀行业。
与现有技术相比，本发明利用同行业或近似行业的废酸对金属表面处理废物进行酸浸预处理，以及对预处理形成滤渣进行固化、破碎、磁选等处理，磁选出的铁颗粒可再利用，且尾渣经浸出实验确认镍、铬重金属浓度均低于危废标准要求，可作为其他产品的生产原料，既能实现对金属表面处理废物预处理后废渣的无害化处理，又能充分回收废渣中的铁颗粒进行再利用，适用工业化生产，经济效益和社会效益显著。
关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述得到进一步的了解。
附图说明
无。
具体实施方式
本发明提供一种利用金属表面处理废物制备再生铁颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，预处理：在常温下利用废酸对金属表面处理废物进行酸浸处理，经酸浸处理后的酸浸液再经压滤形成第一滤液以及第一滤渣，该金属表面处理废物中的金属离子铁、镍、铬、铜形成的硫酸盐溶解于该第一滤液中，硫酸钙以及氧化硅留在该第一滤渣中，且该第一滤渣含水率为60％；其中，该金属表面处理废物中各成分的质量百分比为：ni2.5～3.7％，cr2.8～4.1％，fe5.3～7.8％，sio3.8～5.8％，ca18.8～26.5％，cu0.8～1.2％，水45～62％，其他4.0～5.9％；该废酸中各成分的含量为：ni3.62～5.4g/l，cr4.4～6.6g/l，fe38.9～58.44g/l，cu0.08～0.12g/l，硫酸150～180g/l，其他金属3.68～5.52g/l；较佳地，该金属表面处理废物中各成分的质量百分比为：ni3.1％，cr3.5％，fe6.5％，sio4.8％，ca22.2％，cu1.0％，水54％，其他4.9％；该废酸中各成分的含量为：ni4.52g/l，cr5.5g/l，fe48.7g/l，cu0.1g/l，硫酸150g/l，其他金属4.6g/l，且上述金属表面处理废物以及废酸均来自于金属表面处理行业及/或电镀行业；
步骤2，除铁、铜、铬：于第一滤液内加入浓度为15％的石灰溶液，根据不同金属离子形成碳酸盐沉淀的酸碱度要求，逐步调节该第一滤液的ph值，具体的例如，调节ph值为3.5～4时铁离子形成氢氧化铁沉淀，调节ph值为4.5～5时铬离子形成氢氧化铬沉淀，调节ph值为5～5.5时铜离子形成氢氧化铜沉淀，同时形成硫酸钙沉淀，从而分离出金属离子铁、铜以及铬，且除铁、铜、铬的产物经压滤分离出第二滤液以及含水率为60％的第二滤渣；
步骤3，配料、成型：于该第一滤渣与该第二滤渣的混合物中加入二氧化锰，作为金属共价体结构助剂，并混合均匀，再经成型机压制成方块状的泥渣块；其中，加入该二氧化锰后，上述混合物中的锰铬铁质量比为1：(4～5)：15；另外，在配料过程投料时会产生少量粉尘，收集并经袋式除尘器处理后达标排放；
步骤4，固化：将上述泥渣块送入隧道窑烧制，使得泥渣块中的金属元素变成稳定的金属氧化物，且于高温作用下铁、铬、铜金属氧化物形成共价结构体，与钙、硅分离，烧制完成后的砖块保温冷却至80℃出窑。具体的，隧道窑窑体分为预热带、烧成带及冷却带，泥渣块首先进入该预热带，在余热空气及烧成带的热烟气加热下，从20～400℃逐渐升温，其中在20～200℃阶段排除残余水分，在200～400℃阶段排除结构水，干燥预热后的泥渣块在烧成带烧结，采用天然气作为燃料，烧嘴直接插入隧道窑内，火焰直接在泥渣块间隙燃烧，温度控制在1050～1100℃；烧制完成后的砖块进入冷却带，由外送冷空气直接冷却至80℃出窑；其中，固化烧成工段燃料燃烧废气、烟尘与干燥废气等一并排出，并经袋式除尘器处理后达标排放；
步骤5，破碎、磁选：将固化后的该砖块冷却后加水采用湿法破碎法破碎至颗粒尺寸为40～50μm，再加水调浆至含水率为50％后进行磁选处理，磁选处理的磁场强度例如为2000～3000高斯，较佳地，为2500高斯，得到再生铁颗粒，烘干后备用再利用。破碎和磁选均选用湿法，所以基本不产生粉尘。磁选后的尾渣经浸出实验确认镍、铬重金属浓度低于危废标准要求后作为其他产品的生产原料，具体的例如作为混凝土砖原料再利用。
此外，上述步骤1的预处理包括以下步骤：
步骤11，搅拌调浆：将金属表面处理废物投入搅拌机，同步加水并进行搅拌制得混合浆液，其中，金属表面处理废物与水的质量比为1：1.5～1：2，且混合浆液的含水率为75～85％，较佳地，混合浆液的含水率为80％，金属表面处理废物与水的质量比为1：2；
步骤12,酸浸：按照混合浆液与废酸的质量比为2：1～1.5：1，将混合浆液与废酸同步泵入酸浸槽，并将混合浆液与废酸的混合液的ph值调节至1～2，搅拌浸取3～5小时，使得金属表面处理废物中的金属离子铁、镍、铬以及铜形成硫酸盐，其中废酸中的硫酸浓度为15％～18％，较佳地，废酸中的硫酸浓度为15％，混合浆液与废酸的质量比为2：1；且该金属表面处理废物以及该废酸均来自于金属表面处理行业及/或电镀行业，在金属表面处理废物(或污泥)中，通常含有ca(oh)2、fe(oh)2、cu(oh)2、ni(oh)2、cr(oh)3等金属氧化物，在一定浓度且充足的酸液作用下，发生以下共同反应：
ni(oh)2+h2so4＝niso4+2h2o
cu(oh)2+h2so4＝cuso4+2h2o
2cr(oh)3+3h2so4＝cr2(so4)3+6h2o
2fe(oh)3+3h2so4＝fe2(so4)3+6h2o
ca(oh)2+h2so4＝ca2so4+2h2o
而且，在酸浸过程中，上述金属离子的浸出率能达到90％以上。另外，酸浸过程中会产生酸雾，所以酸浸设备均采取密闭设备，如此可有效减少酸雾挥发，从而便于将酸雾集中收集并经酸雾净化塔处理后达标排放；
步骤13,第一次压滤:将经步骤12充分酸浸后形成的酸浸液输入板框压滤机进行压滤形成第一滤液和第三滤渣，金属离子铁、镍、铬以及铜形成的硫酸盐溶解于该第一滤液中，且该第一滤液进入后续滤液处理程序中，铁、镍、铜、铬基本上可以全部溶解进入溶液，而硫酸钙因溶解度很小，只有很少部分进入溶液；
步骤14,水洗、第二次压滤：对该第三滤渣进行水洗，且再次经板框压滤机压滤后形成该第一滤渣，其中，该水洗采用回用水，该第二次压滤产生的洗渣水回用至步骤11中，且该第一滤渣的含水率为60％。
其中，上述金属表面处理废物以及废酸均由专业危废运输单位负责运输，进入厂内后分别暂存于污泥原料仓及废酸储罐，而且表面处理废物、废酸须经检测符合接收要求可接收。
以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
其中，本发明所用的试剂及仪器如无特别说明，均为市售产品。
实施例1-3中均采用不锈钢企业或电镀企业排放的不锈钢污泥作为处理样本，进行分析检测其中重金属成分及含量，检测结果如下：
表1为实施例1-3的处理样本的成分含量分析结果
实施例1
本实施例中，利用金属表面处理废物制备再生铁颗粒的方法包括以下步骤：
步骤11，搅拌调浆：将金属表面处理废物投入搅拌机，同步加水并进行搅拌制得混合浆液，其中，金属表面处理废物与水的质量比为1：1.5，且混合浆液的含水率为75％；另外，金属表面处理废物中各成分的质量百分比以及废酸中各成分的含量请参见表1；
步骤12，酸浸：按照混合浆液与废酸的质量比为2：1，将混合浆液与废酸同步泵入酸浸槽，并将混合浆液与废酸的混合液的ph值调节至1～2，搅拌浸取3～5小时，使得金属表面处理废物中的金属离子铁、镍、铬以及铜形成硫酸盐，其中废酸中的硫酸浓度为15％；
步骤13，第一次压滤：将经步骤12充分酸浸后形成的酸浸液输入板框压滤机进行压滤形成第一滤液和第三滤渣，金属离子铁、镍、铬以及铜形成的硫酸盐溶解于第一滤液中，且第一滤液进入后续滤液处理程序中，通过后续滤液处理程序可以制备镍板以及硫酸钠；以及
步骤14，水洗、第二次压滤：对第三滤渣进行水洗，且再次经板框压滤机压滤后形成该第一滤渣，其中，上述水洗采用回用水，且第二次压滤产生的洗渣水回用至步骤11中，且第一滤渣的含水率为60％。
步骤2，除铁、铜、铬：于第一滤液内加入浓度为15％的石灰溶液，逐步调节第一滤液的ph值，ph值为3.5～4时铁离子形成氢氧化铁沉淀，ph值为4.5～5时铬离子形成氢氧化铬沉淀，ph值为5～5.5时铜离子形成氢氧化铜沉淀，同时形成硫酸钙沉淀，从而分离出金属离子铁、铜以及铬，且除铁、铜、铬的产物经压滤分离出第二滤液以及含水率为60％的第二滤渣；
步骤3，配料、成型：于第一滤渣与第二滤渣的混合物中加入二氧化锰，使得混合物中的锰铬铁质量比为1：4：15，并混合均匀，再经成型机压制成方块状的泥渣块；
步骤4，固化：将泥渣块送入隧道窑烧制，泥渣块首先进入预热带，在余热空气及烧成带的热烟气加热下，从20～400℃逐渐升温，其中在20～200℃阶段排除残余水分，在200～400℃阶段排除结构水，干燥预热后的泥渣块在烧成带烧结，采用天然气作为燃料，烧嘴直接插入隧道窑内，火焰直接在泥渣块间隙燃烧，温度控制在1050～1100℃；烧制完成后的砖块进入冷却带，由外送冷空气直接冷却至80℃出窑；
步骤5，破碎、磁选：将固化后的砖块冷却后加水采用湿法破碎法破碎至颗粒尺寸为40～50μm，再加水调浆至含水率为50％后进行磁选处理，磁选处理的磁场强度为2000高斯，得到再生铁颗粒，磁选后的尾渣经浸出实验确认镍、铬重金属浓度低于危废标准要求；
步骤6：化学分析：将步骤5中获得的再生铁颗粒和尾渣进行成分含量检测，分析其化学成分及含量，检测方法按照《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)进行，检测结果如表2所示。
实施例2
本实施例中，利用金属表面处理废物制备再生铁颗粒的方法包括以下步骤：
步骤11，搅拌调浆：将金属表面处理废物投入搅拌机，同步加水并进行搅拌制得混合浆液，其中，金属表面处理废物与水的质量比为1：2，且混合浆液的含水率为85％；另外，金属表面处理废物中各成分的质量百分比以及废酸中各成分的含量请参见表1；
步骤12，酸浸：按照混合浆液与废酸的质量比为1.5：1，将混合浆液与废酸同步泵入酸浸槽，并将混合浆液与废酸的混合液的ph值调节至1～2，搅拌浸取3～5小时，使得金属表面处理废物中的金属离子铁、镍、铬以及铜形成硫酸盐，其中废酸中的硫酸浓度为18％；
步骤13，第一次压滤：将经步骤12充分酸浸后形成的酸浸液输入板框压滤机进行压滤形成第一滤液和第三滤渣，金属离子铁、镍、铬以及铜形成的硫酸盐溶解于第一滤液中，且第一滤液进入后续滤液处理程序中，通过后续滤液处理程序可以制备镍板以及硫酸钠；以及
步骤14，水洗、第二次压滤：对第三滤渣进行水洗，且再次经板框压滤机压滤后形成该第一滤渣，其中，上述水洗采用回用水，且第二次压滤产生的洗渣水回用至步骤11中，且第一滤渣的含水率为60％。
步骤2，除铁、铜、铬：于第一滤液内加入浓度为15％的石灰溶液，逐步调节第一滤液的ph值，ph值为3.5～4时铁离子形成氢氧化铁沉淀，ph值为4.5～5时铬离子形成氢氧化铬沉淀，ph值为5～5.5时铜离子形成氢氧化铜沉淀，同时形成硫酸钙沉淀，从而分离出金属离子铁、铜以及铬，且除铁、铜、铬的产物经压滤分离出第二滤液以及含水率为60％的第二滤渣；
步骤3，配料、成型：于第一滤渣与第二滤渣的混合物中加入二氧化锰，使得混合物中的锰铬铁质量比为1：5：15，并混合均匀，再经成型机压制成方块状的泥渣块；
步骤4，固化：将泥渣块送入隧道窑烧制，泥渣块首先进入预热带，在余热空气及烧成带的热烟气加热下，从20～400℃逐渐升温，其中在20～200℃阶段排除残余水分，在200～400℃阶段排除结构水，干燥预热后的泥渣块在烧成带烧结，采用天然气作为燃料，烧嘴直接插入隧道窑内，火焰直接在泥渣块间隙燃烧，温度控制在1050～1100℃；烧制完成后的砖块进入冷却带，由外送冷空气直接冷却至80℃出窑；
步骤5，破碎、磁选：将固化后的砖块冷却后加水采用湿法破碎法破碎至颗粒尺寸为40～50μm，再加水调浆至含水率为50％后进行磁选处理，磁选处理的磁场强度为2500高斯，得到再生铁颗粒，磁选后的尾渣经浸出实验确认镍、铬重金属浓度低于危废标准要求；
步骤6：化学分析：将步骤5中获得的再生铁颗粒和尾渣进行成分含量检测，分析其化学成分及含量，检测方法按照《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)进行，检测结果如表2所示。
实施例3
本实施例中，利用金属表面处理废物制备再生铁颗粒的方法包括以下步骤：
步骤11，搅拌调浆：将金属表面处理废物投入搅拌机，同步加水并进行搅拌制得混合浆液，其中，金属表面处理废物与水的质量比为1：1.8，且混合浆液的含水率为80％；另外，金属表面处理废物中各成分的质量百分比以及废酸中各成分的含量请参见表1；
步骤12，酸浸：按照混合浆液与废酸的质量比为1.8：1，将混合浆液与废酸同步泵入酸浸槽，并将混合浆液与废酸的混合液的ph值调节至1～2，搅拌浸取3～5小时，使得金属表面处理废物中的金属离子铁、镍、铬以及铜形成硫酸盐，其中废酸中的硫酸浓度为16％；
步骤13，第一次压滤：将经步骤12充分酸浸后形成的酸浸液输入板框压滤机进行压滤形成第一滤液和第三滤渣，金属离子铁、镍、铬以及铜形成的硫酸盐溶解于第一滤液中，且第一滤液进入后续滤液处理程序中，通过后续滤液处理程序可以制备镍板以及硫酸钠；以及
步骤14，水洗、第二次压滤：对第三滤渣进行水洗，且再次经板框压滤机压滤后形成该第一滤渣，其中，上述水洗采用回用水，且第二次压滤产生的洗渣水回用至步骤11中，且第一滤渣的含水率为60％。
步骤2，除铁、铜、铬：于第一滤液内加入浓度为15％的石灰溶液，逐步调节第一滤液的ph值，ph值为3.5～4时铁离子形成氢氧化铁沉淀，ph值为4.5～5时铬离子形成氢氧化铬沉淀，ph值为5～5.5时铜离子形成氢氧化铜沉淀，同时形成硫酸钙沉淀，从而分离出金属离子铁、铜以及铬，且除铁、铜、铬的产物经压滤分离出第二滤液以及含水率为60％的第二滤渣；
步骤3，配料、成型：于第一滤渣与第二滤渣的混合物中加入二氧化锰，使得混合物中的锰铬铁质量比为1：4.5：15，并混合均匀，再经成型机压制成方块状的泥渣块；
步骤4，固化：将泥渣块送入隧道窑烧制，泥渣块首先进入预热带，在余热空气及烧成带的热烟气加热下，从20～400℃逐渐升温，其中在20～200℃阶段排除残余水分，在200～400℃阶段排除结构水，干燥预热后的泥渣块在烧成带烧结，采用天然气作为燃料，烧嘴直接插入隧道窑内，火焰直接在泥渣块间隙燃烧，温度控制在1050～1100℃；烧制完成后的砖块进入冷却带，由外送冷空气直接冷却至80℃出窑；
步骤5，破碎、磁选：将固化后的砖块冷却后加水采用湿法破碎法破碎至颗粒尺寸为40～50μm，再加水调浆至含水率为50％后进行磁选处理，磁选处理的磁场强度为3000高斯，得到再生铁颗粒，磁选后的尾渣经浸出实验确认镍、铬重金属浓度低于危废标准要求；
步骤6：化学分析：将步骤5中获得的再生铁颗粒和尾渣进行成分含量检测，分析其化学成分及含量，检测方法按照《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)进行，检测结果如表2所示。
表2再生铁颗粒以及尾渣化学分析结果
结合表1和表2的内容可知，本发明利用金属表面处理废弃物可用以制备再生铁颗粒，进行铁颗粒的再利用，且尾渣中镍、铬浸出浓度均小于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(gb5085.3-2007)。
综上所述，本发明利用同行业或近似行业的废酸对金属表面处理废物进行酸浸预处理，以及对预处理形成滤渣进行固化、破碎、磁选等处理，磁选出的铁颗粒可再利用，且尾渣经浸出实验确认镍、铬重金属浓度均低于危废标准要求，可作为其他产品的生产原料，既能实现对金属表面处理废物预处理后废渣的无害化处理，又能充分回收废渣中的铁颗粒进行再利用，适用工业化生产，经济效益和社会效益显著。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。