本发明涉及废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法。
背景技术：
铬为战略金属，且居首位。据统计，世界铬矿消耗量的76％用于冶金工业，但全球铬资源储量不丰富，属稀缺资源。由于近年来铬行业需求量的逐步攀升，急需实现铬矿的高效综合利用并寻求铬的替代原料，而一些含铬的工业废弃物也应进行回收并应用于铬相关产品的制备。
随着冷轧汽车板产能的不断扩大，钢铁行业的冷轧含铬废水排放量也逐年递增，电镀含铬废水处理后，产生大量的含铬污泥。这种冷轧铬泥污泥量大，污染严重，在冶金行业被当作危险废弃物交给具有相应资质的公司进行处理，存在处理费用高的问题。由于电镀含铬废水的类型种类的繁多，不同电镀含铬废水的差异很大，使得产生的铬泥差异性也比较大。为了更好的对其进行合理的处理处置，须及时了解铬泥中铬的成分及含量。
目前，镀铬污泥处置的主要方法为高温焙烧法，在镀铬污泥中添加碳酸钠等添加剂制成试样，然后对试样进行高温焙烧，使铬从中析出。例如CN106755710A公开了一种转炉冶炼不锈钢废弃物-铬泥的利用方法，在转炉冶炼不锈钢废弃物-铬泥中加入硅酸纳和聚乙烯醇水溶液混合均匀形成混合料；然后压制成椭圆形的铬泥压球；烘干后添加到转炉中高温下进行煅烧。CN106315675A公开了一种利用制革废料铬泥生产碱式硫酸铬的方法，首先将废料铬泥进行凉晒、烘干，将烘干后的铬泥和氢氧化钠混匀置于回转窑中，并加入氧化剂进行焙烧；焙烧后的物料进行水循环抽滤洗涤，除去杂质得到铬酸钠溶液；在所得溶液中加入硫酸进行反应制得重铬酸钠，继续加入硫酸进行反应，并缓慢加入蔗糖，反应后得到液体碱式硫酸铬；最后将碱式硫酸铬溶液进行干燥，得到粉状碱式硫酸铬。
然而高温焙烧法存在以下问题：铬回收率低，处理后的污泥含铬量仍很高，且高温焙烧能耗高，增加了回收成本，使得该方法难以得到推广。
基于高温焙烧法存在的弊端，部分企业利用盐酸对铬泥进行浸出回收铬。例如CN104944719A公开了一种从冷轧铬泥中提取回收铬的方法，包括以下步骤：1)将冷轧铬泥浸泡于重量百分比浓度为20-37％的浓盐酸中进行搅拌混合，充分使冷轧铬泥中的Cr元素以Cr3+形式存在，静置后滤去不溶的固体物质，得溶液；2)往溶液中加入Zn粉，充分析出非活性金属沉淀，滤去沉淀，得溶液；3)将溶液的pH调至7-8后充入CO2并进行加热，使Zn2+和Ca2+分别以ZnCO3·3Zn(OH)2和CaCO3析出，并使得溶液中的Cr元素以CrCl3形式存在，静置后滤去沉淀，溶液备用；4)将溶液的pH调至8-9后加热，使溶液中的CrCl3水解，生成的CrOCl沉淀即为铬产品。该方法虽然提高了铬的回收率，但是其工艺复杂，步骤繁多，且处理过程中需要加入锌粉，增加了生产成本，不利用推广。
综上所述，现有方法中普遍存在着工艺复杂，元素利用率低，能耗较高，经济效益差等问题，难以实现对镀铬污泥中铬金属元素的综合性应用。
技术实现要素：
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法，利用硫酸溶液对镀铬污泥进行浸出处理，通过后续操作，制得了三氧化二铬的质量分数为20-25％的碱式硫酸铬产品，实现了镀铬污泥中铬元素的高效回收和资源化再利用；且制备工艺简单，生产过程环保，同时降低了生产能耗，适用于工业化应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将镀铬污泥与硫酸溶液混合，加热进行浸出，浸出完成后固液分离，得到含铬浸出液和尾渣；
(2)调节步骤(1)得到的含铬浸出液的pH，固液分离得到碱式硫酸铬和结晶后液。
根据本发明，步骤(1)所述硫酸溶液的浓度为10-30wt％，例如可以是10wt％、10wt％、13wt％、15wt％、18wt％、20wt％、23wt％、25wt％、28wt％或30wt％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，步骤(1)所述镀铬污泥与硫酸溶液的固液比为1:(2-6)，例如可以是1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5或1:6，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
本发明所述固液比的单位为g/mL。
根据本发明，步骤(1)所述浸出的温度为80-95℃，例如可以是80℃、83℃、85℃、88℃、90℃、92℃或95℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，步骤(1)所述浸出的时间为1-3h，例如可以是1h、1.3h、1.5h、1.8h、2h、2.3h、2.5h、2.8h或3h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，步骤(2)中调节含铬浸出液的pH为2.5-4，例如可以是2.5、2.8、3、3.3、3.5、3.8或4，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
本发明在步骤(2)中加入碱液调节pH，但对碱液的具体种类并不进行特殊限定，例如可以是氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水等，只要能实现调节pH的目的即可。
根据本发明，步骤(2)所得结晶后液调节pH值后，可返回步骤(1)用于镀铬污泥的浸出。
作为优选的技术方案，本发明所述利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法包括以下步骤：
(1)按照1:(2-6)的固液比将镀铬污泥与浓度为10-30wt％的硫酸溶液混合，加热至80-95℃进行浸出1-3h，浸出完成后固液分离，得到含铬浸出液和尾渣；
(2)调节步骤(1)得到的含铬浸出液的pH为2.5-4，固液分离得到碱式硫酸铬和结晶后液，所得结晶后液调节pH值后，返回至步骤(1)用于镀铬污泥的浸出。
本发明步骤(1)所述浸出的过程和步骤(2)所述调节含铬浸出液的过程均在搅拌的条件下进行。
本发明采用本领域常用的手段进行所述固液分离的操作，例如可以是过滤、抽滤、离心、沉降等，但非仅限于此，其他能够实现固液分离的操作均适用于本发明。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明利用硫酸溶液对镀铬污泥进行浸出处理，通过后续操作，制得了碱式硫酸铬产品，碱式硫酸铬中三氧化二铬的质量分数为20-25％，铬的浸出率大于90％，实现了镀铬污泥中铬元素的资源化再利用。
(2)本发明工艺流程简单，能耗低，整个生产过程没有废水排放，具有良好的经济效益与广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明一种具体实施方式提供的工艺流程图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明一种具体实施方式提供的工艺流程可以为：将镀铬污泥与硫酸溶液混合，加热进行浸出，浸出完成后固液分离，得到含铬浸出液和尾渣；调节得到的含铬浸出液的pH为2.5-4进行结晶，固液分离得到碱式硫酸铬产品和结晶后液，所得结晶后液调节pH值后，返回用于对镀铬污泥的浸出。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按照1:6的固液比将镀铬污泥与浓度为10wt％的硫酸溶液混合，在搅拌的条件下加热至90℃浸出1h，反应完成后过滤，得到尾渣和含铬浸出液；
(2)在搅拌的条件下，利用氢氧化钠溶液调节步骤(1)得到的含铬浸出液的pH为3，过滤得到碱式硫酸铬和结晶后液；将所得结晶后液调节pH为1后返回至步骤(1)用于对镀铬污泥的浸出。
经过检测，铬的浸出率为92％，碱式硫酸铬中三氧化二铬的质量分数为22.3％。
实施例2
一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按照1:4的固液比将镀铬污泥与浓度为30wt％的硫酸溶液混合，在搅拌的条件下加热至95℃浸出2h，反应完成后过滤，得到尾渣和含铬浸出液；
(2)在搅拌的条件下，利用氢氧化钠溶液调节步骤(1)得到的含铬浸出液的pH为3.5，过滤得到碱式硫酸铬和结晶后液；将所得结晶后液调节pH为1.5后返回至步骤(1)用于对镀铬污泥的浸出。
经过检测，铬的浸出率为95％，碱式硫酸铬中三氧化二铬的质量分数为20.6％。
实施例3
一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按照1:3的固液比将镀铬污泥与浓度为25wt％的硫酸溶液混合，在搅拌的条件下加热至85℃浸出1.5h，反应完成后过滤，得到尾渣和含铬浸出液；
(2)在搅拌的条件下，利用氢氧化钠溶液调节步骤(1)得到的含铬浸出液的pH为2.8，过滤得到碱式硫酸铬和结晶后液；将所得结晶后液调节pH为1.2后返回至步骤(1)用于对镀铬污泥的浸出。
经过检测，铬的浸出率为92.5％，碱式硫酸铬中三氧化二铬的质量分数为25％。
实施例4
一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按照1:5的固液比将镀铬污泥与浓度为15wt％的硫酸溶液混合，在搅拌的条件下加热至80℃浸出2.5h，反应完成后过滤，得到尾渣和含铬浸出液；
(2)在搅拌的条件下，利用氢氧化钠溶液调节步骤(1)得到的含铬浸出液的pH为2.5，过滤得到碱式硫酸铬和结晶后液；将所得结晶后液调节pH为0.8后返回至步骤(1)用于对镀铬污泥的浸出。
经过检测，铬的浸出率为91.2％，碱式硫酸铬中三氧化二铬的质量分数为23.5％。
实施例5
一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按照1:3.5的固液比将镀铬污泥与浓度为22wt％的硫酸溶液混合，在搅拌的条件下加热至88℃浸出2h，反应完成后过滤，得到尾渣和含铬浸出液；
(2)在搅拌的条件下，利用氨水调节步骤(1)得到的含铬浸出液的pH为3.8，过滤得到碱式硫酸铬和结晶后液；将所得结晶后液调节pH为1后返回至步骤(1)用于对镀铬污泥的浸出。
经过检测，铬的浸出率为93.2％，碱式硫酸铬中三氧化二铬的质量分数为24.1％。
实施例6
一种利用镀铬污泥制备碱式硫酸铬的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)按照1:2的固液比将镀铬污泥与浓度为30wt％的硫酸溶液混合，在搅拌的条件下加热至93℃浸出2.5h，反应完成后过滤，得到尾渣和含铬浸出液；
(2)在搅拌的条件下，利用氨水调节步骤(1)得到的含铬浸出液的pH为4，过滤得到碱式硫酸铬和结晶后液；将所得结晶后液调节pH为1.3后返回至步骤(1)用于对镀铬污泥的浸出。
经过检测，铬的浸出率为94.2％，碱式硫酸铬中三氧化二铬的质量分数为23.9％。
对比例1
与实施例1相比，除了将步骤(1)中的10wt％硫酸溶液替换为10wt％的盐酸溶液外，其他步骤和条件与实施1完全相同，即利用盐酸对镀铬污泥进行浸出制备碱式硫酸铬。
结果显示，本对比例不能得到碱式硫酸铬产品。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。