氰化污泥烧结除氰工艺、无氰砖、氰化污泥烧结除氰系统及应用的制作方法

本发明涉及氰化物污泥处置利用
技术领域：
，尤其是涉及氰化污泥烧结除氰工艺、无氰砖、氰化污泥烧结除氰系统及应用。
背景技术：
：成品金生产企业大多采用氰化提金工艺，因此每年产生大量的氰渣，我国黄金行业的氰化尾渣产量约1亿吨/每年。目前氰渣脱氰处理方法包含臭氧氧化法、固液分离洗涤法、因科法、自然降解法、高温水解法等，这些方法主要有以下缺陷：工艺流程复杂；投资运行成本高；人工操作要求苛刻；氰化物脱除不彻底。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的目的之一在于提供一种氰化污泥烧结除氰工艺，以缓解现有的技术的工艺流程复杂、投资运行成本高、人工操作要求苛刻和氰化物脱除不彻底的技术问题。本发明的目的之二在于提供一种无氰砖，该无氰砖抗压强度高，耐候性好，具有防水、防火和保温的特点。本发明的目的之三在于提供一种氰化污泥烧结除氰系统，该系统处理过程连续，无氰化物外逸同时可得到无氰砖产品。本发明的目的之四在于提供一种氰化污泥烧结除氰工艺和系统的应用，以解决目前黄金行业的氰化尾渣的处理问题。为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案：本发明第一方面提供了一种氰化污泥烧结除氰工艺，将氰化污泥与可燃物混合成型后烧结除氰，并得到无氰砖。进一步地，所述烧结除氰时氧浓度大于10%；优选地，所述氧浓度大于20%。进一步地，所述烧结除氰的温度为950~1100℃；优选地，所述烧结除氰的压力为-100~0pa；优选地，所述烧结除氰的时间为24~36h。进一步地，所述氰化污泥中含水率为15-50%，氰化物含量为5-60mg/kg；优选地，将所述氰化污泥与可燃物混合均匀成型制成湿坯后再进行烧结；优选地，所述可燃物包括煤矸石、煤粉、气化渣或炉渣中的至少一种；优选的，所述成型的方式包括压制成型或挤出成型。进一步地，所述湿坯中氰化污泥与可燃物的质量比为70~95:5~30；优选地，所述成型的压力为1~4mpa。进一步地，还包括对所述湿坯的干燥脱水；优选地，所述干燥脱水的温度为120~400℃；优选地，所述干燥脱水的压力为-90~0pa；优选地，干燥脱水后得到预烧坯，所述预烧坯的含水量小于等于6%。本发明第二方面提供了一种无氰砖，根据第一方面提供的氰化污泥烧结除氰工艺制备得到。本发明第三方面提供了一种氰化污泥烧结除氰系统，包括依次连接的混合成型装置、密闭烘干窑和密闭烧结窑；优选地，还包括尾气捕收装置；优选地，所述混合成型装置、密闭烘干窑和密闭烧结窑均与尾气捕收装置相连通；优选地，所述尾气捕收装置包括碱液吸收罐；优选地，所述碱液吸收罐的碱液包括氢氧化钠溶液；优选地，所述氢氧化钠溶液的浓度为5-10g/l；优选地，所述密闭烧结窑与所述密闭烘干窑相连通，用于将所述密闭烧结窑排出的余热返回所述密闭烘干窑。进一步地，所述碱液吸收罐与所述混合成型装置相连接，以将碱液吸收罐中的碱液输送至所述混合成型装置中。进一步地，碱液吸收罐未吸收的尾气经除尘、脱硫脱硝后进入大气。本发明第四方面提供了第一方面所述的氰化污泥烧结除氰工艺或第三方面所述的氰化污泥烧结除氰系统在处理氰化污泥中的应用。本发明提供的氰化污泥烧结除氰工艺将氰化污泥与可燃物混合成型，可燃物燃烧后在氰化污泥中形成气体通道和破氰位点，使氰化污泥中的氰化物与氧气反应，将氰化物转化为无害的氮氧化物达到除氰的目的。该烧结工艺直接使用空气中的氧气，无需使用成本高昂的破氰试剂，氰化物去除率达到99.9%以上，综合能耗和处置成本低，最终产物对环境无害。本发明提供的无氰砖通过烧结工艺烧结得到，抗压强度高，具有良好的耐候性和耐久性，同时具有防水、防火、稳定和保温的特点。本发明提供的氰化污泥烧结除氰系统，综合能耗和处置成本低。该系统中设置有尾气捕收装置，确保过程中无氰化物的外逸，保障了整个系统的安全。本发明提供的氰化污泥烧结除氰工艺或系统在处理氰化污泥中的应用，该应用解决了或部分解决了黄金行业氰化污染物的治理问题，减少了氰化物对环境的污染，同时能将氰化污泥转化为产品，具有一定的环境和经济效益。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1的工艺路线图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。全国85%以上的成品金生产企业采用氰化提金工艺，每年氰化尾渣产生量约1亿吨。氰化尾渣处置问题成为长期困扰黄金生产企业的难题。2016年8月1日，新《国家危险废物名录》将采用氰化物进行黄金选矿过程中产生的氰化尾渣定为“危险废物”。在技术上，目前氰渣脱氰包括臭氧氧化法、固液分离洗涤法、因科法、自然降解法、高温水解法等。传统的oot两段法（臭氧氧化法）、因科法（二氧化硫-空气法）等化学方法处理氰化尾渣时，存在工艺流程复杂、投资及运行成本高、人工操作要求苛刻、氰化物脱除不彻底等难题。有研究采用洗涤压滤机，通过0.7倍水在线洗涤过滤，滤饼含水率11%，尾渣毒浸总氰含量显著降低。但是氰化物是剧毒物质，这种操作方式对氰化物的无害化处置的彻底程度上还存在担忧。鉴于此，提出本发明，提供一种既实现氰化尾渣彻底无害化的方法，同时又让氰化渣本身转化为产品，具备极大的环境和经济效益，本发明使用的氰化尾渣为氰化污泥的形态。根据本发明第一方面提供的氰化污泥烧结除氰工艺，将氰化污泥与可燃物混合成型后烧结除氰，并得到无氰砖。本发明提供的氰化污泥烧结除氰工艺将氰化污泥与可燃物混合成型，可燃物燃烧后在氰化污泥中形成气体通道和破氰位点，使氰化污泥中的氰化物与氧气反应，将氰化物转化为无害的氮氧化物达到除氰的目的。该烧结工艺直接使用空气中的氧气，无需使用成本高昂的破氰试剂，氰化物去除率达到99.9%以上，综合能耗和处置成本低，最终产物对环境无害，缓解了现有技术中工艺流程复杂、投资运行成本高、人工操作要求苛刻和氰化物脱除不彻底的技术问题。进一步地，所述烧结除氰时氧浓度大于10%。烧结时，氰化污泥中的氰化物和氧气发生如下反应：2cn-+o2=2cno-反应式(1)cno-+2h2o=2hco3-+nh3反应式(2)氧气浓度对氰化物的分解至关重要，当氧气浓度大于10%，氧气通过可燃物燃烧形成的通道进入成型后的坯体中与氰化物反应。氧气的浓度越高，氰化物分解越彻底，烧结得到的无氰砖中氰含量越低。在本发明的一些实施方式中，烧结除氰时氧浓度典型但非限制性的为20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%或100%。优选地，所述氧浓度大于20%。在本发明的一些优选实施方式中，烧结除氰时氧浓度典型但非限制性的为30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%或100%。进一步地，所述烧结除氰的温度为950~1100℃。在本发明的一些实施方式中，烧结除氰的温度典型但非限制性的为950℃，1000℃，1050℃或1100℃。优选地，所述烧结除氰的压力为-100~0pa。在本发明的一些实施方式中，烧结除氰的压力典型但非限制性的为0pa，-10pa，-20pa，-30pa，-40pa，-50pa，-60pa，-70pa，-80pa，-90pa或-100pa。优选地，所述烧结除氰的时间为24~36h。在本发明的一些实施方式中，烧结除氰的时间典型但非限制性的为24h，25h，26h，27h，28h，29h，30h，31h，32h，33h，34h，35h或36h。进一步地，所述氰化污泥中含水率为15-50%，氰化物含量为5-60mg/kg。在本发明的一些实施方式中，氰化污泥中含水率典型但非限制性的为15%，20%，30%，40%或50%。当氰化污泥的含水量低于15%或者高于50%时，与可燃物混合无法成型。当氰化污泥中水分含量高于50%时，采用压滤干排的方式排水，将含水量控制在15-50%再使用。在本发明的一些实施方式中，氰化物含量典型但非限制性的为5mg/kg，10mg/kg，15mg/kg，20mg/kg，30mg/kg，40mg/kg，50mg/kg或60mg/kg。优选地，将所述氰化污泥与可燃物混合均匀成型制成湿坯后再进行烧结。氰化污泥与可燃物通过混合成型装置搅拌混炼均匀并制成湿坯后再进行烧结。优选地，所述可燃物包括煤矸石、煤粉、气化渣或炉渣中的至少一种。在本发明的一种优选实施方式中，可燃物为固型物，即固体物质。因为固体的可燃物有助于氰化污泥成型，便于后期烧结。可燃物优选煤矸石、煤粉、气化渣或炉渣，煤矸石、煤粉、气化渣或炉渣这些热值废料不仅可以综合利用资源，保护环境，而且可以获得较好的经济效益。优选地，所述可燃物的掺烧热量为260~280kcal/kg。掺烧热量是指可燃物与氰化污泥混合后可提供的热量。可燃物的掺烧热量不在260~280kcal/kg的范围内，会导致烧结过程中温度的忽高忽低，严重影响除氰效果和无氰砖成品的质量。在本发明的一种实施方式中，可燃物的掺烧热量典型但得限制性的为260kcal/kg，270kcal/kg或280kcal/kg。优选地，所述可燃物的粒径小于等于2mm。可燃物的粒径大于2mm时，湿坯成型过程影响密实度，烧结得到的无氰砖会出现大的空洞，降低烧结砖的抗压强度。优选的，所述成型的方式包括压制成型或挤出成型。可燃物与氰化污泥混合均匀后，在成型过程中会最大限度的排出空气而使湿坯具有高的密实度，烧结后的无氰砖强度也更高。在本发明的一些实施方式中，成型方式典型但非限制性的为压制成型或挤出成型。进一步地，所述湿坯中氰化污泥与可燃物的质量比为70~95:5~30。在本发明的一些实施方式中，湿坯中氰化污泥与可燃物的质量比典型但非限制性的为70:30，75:25，80:20，85:15或95:5。优选地，所述成型的压力为1~4mpa。在本发明的一些实施方式中，成型的压力典型但非限制性的为1mpa，2mpa，3mpa或4mpa。进一步地，还包括对所述湿坯的干燥脱水。成型后的湿坯经机器人码垛，进行干燥脱水。干燥脱水后的湿坯为预烧坯。优选地，所述干燥脱水的温度为120~400℃。湿坯中含水量很高，坯体强度低且温度低，干燥脱水的温度低于120℃时，湿坯容易出现凝露使坯体软化，不利于焙烧。在本发明的一些优选实施方式中，干燥脱水的温度典型但非限制性的为120℃，150℃，200℃，250℃，300℃，350℃或400℃。优选地，所述干燥脱水的压力为-90~0pa。在本发明的一些实施方式中，干燥脱水的压力典型但非限制性的为0pa，-10pa，-20pa，-30pa，-40pa，-50pa，-60pa，-70pa，-80pa或-90pa。优选地，干燥脱水后得到预烧坯，所述预烧坯的含水量小于等于6%。预烧坯的含水量高的话，坯体强度太低不能承受坯垛本身的重量，而且烧结产生的水汽会使坯体凝露而变软倒塌。因此预烧坯的含水量应小于等于6%。根据本发明第二方面提供的无氰砖，是根据第一方面提供的氰化污泥烧结除氰工艺制备得到。本发明提供的无氰砖通过烧结工艺烧结得到，抗压强度高，具有良好的耐候性和耐久性，同时具有防水、防火、稳定和保温的特点。根据本发明第三方面提供的氰化污泥烧结除氰系统，包括依次连接的混合成型装置、密闭烘干窑和密闭烧结窑。本发明提供的氰化污泥烧结除氰系统，综合能耗和处置成本低。该系统中设置有尾气捕收装置，确保过程中无氰化物的外逸，保障了整个系统的安全同时可得到无氰砖产品，具有很好的环境效益和经济效益。烧结过程完全依靠可燃物自身燃烧放出的热量保证砖坯焙烧。优选地，还包括尾气捕收装置。优选地，所述混合成型装置、密闭烘干窑和密闭烧结窑均与尾气捕收装置相连通。氰化污泥烧结除氰系统中产生的废气或者蒸发水汽都与尾气捕收装置连接，确保过程中无氰化物的外逸，保证操作者的安全。混合成型装置为负压装置，蒸发水汽通入尾气捕收装置。本发明所说的负压是指低于大气压的状态。优选地，所述尾气捕收装置包括碱液吸收罐。毒性物质氰化物遇酸生成剧毒气体氰化氢，氰化物易溶于水在碱性环境下可以稳定存在，因此采用碱液保护可避免生成剧毒气体氰化氢。优选地，所述碱液吸收罐的碱液包括氢氧化钠溶液。优选地，所述氢氧化钠溶液的浓度为5-10g/l。在本发明的一些实施方式中，氢氧化钠溶液的浓度典型但非限制性的为5g/l，6g/l，7g/l，8g/l，9g/l或10g/l。优选地，所述密闭烧结窑与所述密闭烘干窑相连通，用于将所述密闭烧结窑排出的余热返回所述密闭烘干窑。在本发明的一些实施方式中，密闭烘干窑与密闭烧结窑连成一体，从密闭烧结窑的冷却带抽取热空气供密闭烘干窑干燥湿坯，密闭烧结窑的余热反馈至密闭烘干窑二次利用，避免能量外排造成的浪费。进一步地，所述碱液吸收罐与所述混合成型装置相连接，以将碱液吸收罐中的碱液输送至所述混合成型装置中。在本发明的一种优选实施方式中，碱液吸收罐内的含氰碱液返回混合成型装置，与氰化污泥和可燃物混合制坯烧结去除氰化物。或者将含氰碱液统一回收加入氧化剂除氰，除氰后的碱液循环使用。进一步地，碱液吸收罐未吸收的尾气经除尘、脱硫脱硝后进入大气。根据本发明第四方面提供的氰化污泥烧结除氰工艺或氰化污泥烧结除氰系统在处理氰化污泥中的应用。本发明提供的氰化污泥烧结除氰工艺或系统在处理氰化污泥中的应用，该应用解决了或部分解决了黄金行业氰化污染物的治理问题，减少了氰化物对环境的污染，同时能将氰化污泥转化为产品，具有一定的环境和经济效益。下面结合实施例，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，工艺过程如图1所示，具体过程如下：（1）将煤矸石和煤粉破碎至2mm以下，混合均匀得到可燃物。取新排的氰化污泥备用，其中氰化污泥的含水量为25%，氰化物含量为22.1mg/kg。（2）将氰化污泥和可燃物按照70:30的质量比经混合挤压成型机挤压成型得到湿坯，其中挤压成型压力为3mpa。（3）湿坯经机器人交叉码垛装在窑车上，通过轨道运送至密闭烘干窑中进行干燥脱水。密闭烘干窑的温度为250℃，干燥脱水的压力为-80pa，当湿坯中水分含量降至6%以下时得到预烧坯。（4）将预烧坯经轨道运送至密闭烧结窑中，窑内氧气含量为20%，烧结温度为1050℃，烧结时间为26h，烧结时的压力为-100pa，烧结得到无氰砖。（5）过程中混合挤压成型机、密闭烘干窑和密闭烧结窑与碱液吸收罐连接，碱液吸收罐中装有8g/l的氢氧化钠溶液，含有氰化物的氢氧化钠溶液返回混合挤压成型机配料。实施例2本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，密闭烧接窑内氧气含量为10%，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例3本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，密闭烧接窑内氧气含量为5%，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例4本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，氰化污泥中氰化物的含量为30.5mg/kg，氰化污泥与可燃物的质量比85:15，烧结温度为950℃，烧结时间为24h，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例5本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，氰化污泥中含水量为20%，氰化物的含量为37.2mg/kg，氰化污泥与可燃物的质量比75:25，密闭烘干窑的温度为150℃，烧结温度为950℃，烧结时间为20h，烧结时的压力为-90pa，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例6本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，氰化污泥与可燃物质量比为50:50混合，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例7本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，氰化污泥与可燃物质量比为95:5混合，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例8本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，氰化污泥的含水量为15%，氰化物含量为60mg/kg，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例9本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，氰化污泥的含水量为50%，氰化物含量为60mg/kg，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例10本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，烧结温度为600℃，烧结时间为40h，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。实施例11本实施例提供一种氰化污泥烧结的无氰砖，与实施例1不同的是，烧结温度为1300℃，烧结时间为15h，其他步骤和工艺条件均与实施例1相同，在此不再赘述。试验例1对实施例1-11得到的无氰砖进行氰化物含量测定，抗压强度测试，吸水量测试，具体测试方法如下：氰化物含量测定：根据《hj745-2015土壤氰化物和总氰化物的测定分光光度法》进行测量，氰化物原始含量m0，氰化物最终含量m1，通过式（1）计算氰化物分解率。式（1）抗压强度测试：将无氰砖锯成两个半截砖，长度不小于l00mm。在试件制备平台上将已断开的半截砖放入室温的净水中浸泡10-20min后取出，并以断面相反方向叠放，两者中间抹以厚度不超过5mm的325号普通硅酸盐水泥净浆粘结，上下两面用厚度不超过3mm的同种水泥浆抹平，室温养护三天。记录压力试验机最大破坏荷载p，精确至0.1mpa。试验机为nyl-300型压力试验机，加压速率5×103n/s。抗压强度公式为：式（2）式（2）中：f为抗压强度(mpa)；p为破坏荷载(kn)；a为受压面积(mm2)。吸水量测试：将无氰砖称重m0后浸入水温为10℃~30℃的水中，24h后取出烧结砖擦去表面水分，立即称重m24。通过式（3）计算吸水率。式（3）表1无氰砖性能数据表编号氰化物原始含量（mg/kg）氰化物最终含量（mg/kg）氰化物分解率（%）抗压强度（mpa)吸水率（%）实施例122.10.002199.997.8915.2实施例222.10.003399.997.2116.1实施例322.10.008199.966.9816.9实施例437.20.005399.977.3315.9实施例530.50.003399.987.5715.0实施例622.10.002299.992.9734.6实施例722.10.001299.967.7114.9实施例8600.010199.987.8415.7实施例9600.009299.987.8815.5实施例1022.10.009299.963.2726.1实施例1122.10.000999.998.0914.3通过实施例和表1数据可知，本发明提供的氰化污泥烧结除氰工艺，氰化物去除率达到99.96%以上，过程中使用具有热值的工业废料完成烧结，烧结窑的余热可以二次利用，综合能耗和处置成本低；过程中机械化程度高，人工费用低，最终产物对环境无害，得到了具有经济价值的无氰砖，缓解了现有技术中的缺陷，适合在金属尾矿治理领域大规模使用。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12