专利名称：一种钢铁厂废水污泥的铬回收及其资源化方法
技术领域：
本发明涉及一种将钢铁厂废水污泥中铬回收并使残渣适合资源化利用的方法，属于固体废弃物处理和资源化技术领域。
背景技术：
钢铁厂的废水处理后产生的污泥中含有10-13％的铬，同时还含有12％以上的铁和1~8％的锌。这种污泥相当于低级铬铁矿的含铬水平，有相当大的铬回收价值。但是铬主要以三价态存在，与铁、锌难以分离。现有技术对于含铬污泥的处理有制作建筑材料(发明专利申请号01105197)或者建筑材料的助剂(发明专利申请号87105027.7)。这些技术虽然暂时对含铬污泥进行了处置或利用，但是污泥制品中的三价铬仍是一个相当大的隐患，同时污泥中的铬资源没有回收利用。申请号为200410060869.1的发明专利申请书公开了一种利用炼钢转炉污泥制备氧化铁黑和铁红颜料的方法，但是该技术没有涉及铬的回收。如直接将含铬污泥作为生产铬盐的原料也存在一系列的问题含铬量不够高，现有铬盐生产技术产渣量大，将一种废渣转化为体积更大的废渣不可行。现有回收污泥中铬的研究还有用稀硫酸直接溶解含铬污泥，然后浸出过滤，再使用有机溶液萃取滤液中的铬的方法。该方法实施的主要难点有萃取过程中滤液的pH值需要被调整到1.5，由此消耗大量的酸；萃取过程中铬、铁、锌分离效果不理想，有机溶液不能反复利用。也有研究用碳酸钾和氢氧化钾与污泥混合后灼烧来回收铬的，但是氢氧化钾的加入使回收成本过高，用于处理上述污泥时，浸取过程溶液过高的pH值使锌溶出而使铬盐难以提纯。
一方面由于大量的含铬污泥需要处理，另一方面工业上对铬盐需求量大，而我国又是一个铬资源贫国；上述污泥中的铁也是制取沼气(或天然气)脱硫剂氧化铁的良好资源，而我国沼气和天然气的日益广泛应用使脱硫剂的需求正旺。因此迫切需要经济合理的综合回收并资源化利用钢铁厂废水污泥的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢铁厂废水污泥回收铬及其残渣资源化利用的方法。
本发明的方法包括以下几个步骤(1)将压滤脱水后的钢铁厂废水污泥干燥到含湿量50％以下时，与工业用碳酸钠(Na2CO3)或者碳酸钾(K2CO3)混合后磨细。
(2)将含铬污泥和碳酸钠(钾)的混合物进行有氧焙烧，温度600-900℃，时间0.5-6h。
(3)用纯水溶解焙烧产物浸取铬。
(4)分离溶液和固体残渣得到黄色的铬酸钠(钾)溶液。
(5)在残渣中添加常规的结构助剂和制孔剂后，造粒、烘干，即制得氧化铁基活性脱硫剂。
本发明较好的实施条件是本发明中，所述污泥与碳酸钠或碳酸钾质量混合比例为干燥污泥∶碳酸钠或碳酸钾＝1∶0.4～1。
本发明中，焙烧产物用水浸取铬的固液质量比为1∶5～20。
本发明中，浸取铬是单步或者分2～3步进行。
本发明中，浸取铬的最后一步用极稀NaOH或极稀KOH浸取。
本发明中，浸取铬在常温至200℃下进行。
本发明中，浸取铬的时间是0.2-12h。
本发明中，浸取铬过程中进行鼓氧或搅拌。
本发明中，浸取铬时控制pH＝10-13。
本发明中，残渣中加入结构助剂或者制孔助剂，即可制造氧化铁基活性脱硫剂。
本发明的工作原理为通过加入铬酸钠(钾)将三价铬氧化为六价铬(亚铁也同时被氧化成三价铁)，促进了污泥中的铬在碱性环境中溶出的可能性，在用水浸取铬盐的过程中由于pH值高达10~13，即可快速地将铬与铁和锌分离；在回收铬以后，剩余的残渣主要成分是Fe2O3和Fe2ZnO4和其它少量碱性杂质，是良好的氧化铁基脱硫剂原料。
本发明的实际效果是，过程简单，成本低，实现了铬盐回收以后的残渣与污泥的增容比为0.5～0.8，并且残渣中氧化铁含量50％以上，是良好的脱硫剂原料，安全无二次污染，实现了污泥的全部回收利用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点(1)步骤简单，按需要仅有干燥、焙烧过程，一步或者两三步的浸取过程，而且整个过程不用酸液或者碱液；(2)铬的回收比例和纯度都高，使后续的提纯更容易；回收铬以后的残渣量减少，并且是优良的脱硫剂原料。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明实例一上海某钢铁公司的一批废水污泥，其成分如表1表1钢铁厂废水污泥成分
表1所列的“不挥发性其它固体杂质”指SiO2、CaSO4和Mn、Mg的化合物。“挥发性固体杂质”指在600℃以上煅烧时失重的份量。将污泥(以干燥基计，下同)与碳酸钠按1∶0.6的质量比混合，在转窑加热器内将污泥干燥至颗粒状后，磨细，在700℃下焙烧4h。焙烧过程中产生的高温烟气可以作为污泥干燥的热源。随后连续2次以固液质量比1∶5的比例加入纯水从焙烧产物中浸取铬，每次浸取时间0.5h，第三次以固液质量比1∶2.5的比例加入极稀NaOH溶液浸取，并辅以搅拌。3次浸取过程中自然pH＝11.9~12.83，3次浸取液中铬的浓度分别为11.16g/L、3.32g/L和3.2g/L。而铁和锌的浓度均在100ug/L以下。铬的回收率在70％以上。在残渣中加入常规结构助剂和制孔助剂后，造粒、干燥，即为活性脱硫剂。残余的六价铬在硫脱过程中即被还原稳定，即使脱硫剂使用后废弃也不会造成污染。污泥得到完全回收，整个过程没有污染。
实例二上海某钢铁公司的一批废水污泥，其成分如表2表2钢铁厂废水污泥成分
将污泥与碳酸钠按1∶0.8的质量比混合，在转窑加热器内将污泥干燥至颗粒状后(因CaSO4的存在干燥后的污泥自然呈颗粒状)，磨细，在800℃下焙烧2h。焙烧过程中产生的高温烟气可以作为污泥干燥的热源。随后以固液质量比1∶10的比例加入纯水在50℃下从焙烧产物中提取铬，在提取过程中通入空气，时间1h，最后自然pH＝11.95，浸取液中铬的浓度为8.97g/L左右，而铁和锌的浓度分别在180ug/L和200ug/L左右。铬的回收率为80％以上。在残渣中加入结构助剂和制孔助剂后，造粒、干燥，即为活性脱硫剂。残余的六价铬在硫脱过程中即被还原稳定，即使脱硫剂使用后废弃也不会造成污染。
实例三同实施例一的钢铁厂污泥，与碳酸钾按1∶0.6的质量比混合，在转窑加热器内将污泥干燥至颗粒状后，磨细，在900℃下焙烧1h。焙烧过程中产生的高温烟气可以作为污泥干燥的热源。随后以固液比1∶10的比例加入纯水在120℃下从焙烧产物中提取铬，提取时间2h，自然pH＝12.01，提取液中铬的浓度为9.2g/L左右，而铁和锌的浓度分别在100ug/L和120ug/L左右。再加入固液质量比1∶8的极稀KOH溶液，通入空气浸取10h，浸取液中铬的浓度为1.87g/L左右，而铁和锌的浓度均在100ug/L以下。铬的回收率为90％以上。在残渣中加入结构助剂和制孔助剂后，造粒、干燥，即为活性脱硫剂。整个过程使污泥得到完全回收，没有污染产生。
上述实施例仅作为本发明的例证，但是本发明的应用并不局限于此，例如所采用的干燥器可以是其它形式，并且碳酸钠/钾可以在干燥后加入，在磨细过程中混合。浸取铬以后的残渣在生产脱硫剂时，渣中的杂质本身提供了部分助剂，额外的结构助剂和制孔助剂为常规采用的助剂，例如SiO2、NH4HCO3等。
权利要求
1.一种钢铁厂废水污泥的铬回收及其资源化方法，其特征是通过将污泥适当干燥后与碳酸钠或碳酸钾混合，将混合物在600~900℃下有氧焙烧0.5~6h，然后用水浸取焙烧产物，固液分离以后的溶液为回收的铬盐溶液；剩余残渣即为生产沼气或天然气脱硫剂的原料。
2.如权利要求1所述的污泥的铬回收及其资源化方法，其特征是所述污泥与碳酸钠或碳酸钾质量混合比例为干燥污泥∶碳酸钠或碳酸钾＝1∶0.4～1。
3.如权利要求1所述的污泥的铬回收及其资源化方法，其特征是焙烧产物用水浸取铬的固液质量比为1∶5～20。
4.如权利要求1所述的污泥的铬回收及其资源化方法，其特征是浸取铬是单步或者分2～3步进行。
5.如权利要求4所述的铬回收及其资源化方法，其特征是浸取铬的最后一步用极稀NaOH或极稀KOH浸取。
6.如权利要求1所述的铬回收及其资源化方法，其特征是浸取铬在常温至200℃下进行。
7.如权利要求1所述的铬回收及其资源化方法，其特征是浸取铬的时间是0.2-12h。
8.如权利要求1所述的铬回收及其资源化方法，其特征是浸取铬过程中进行鼓氧或搅拌。
9.如权利要求1所述的铬回收及其资源化方法，其特征是浸取铬时控制pH＝10-13。
10.如权利要求1所述的铬回收及其资源化方法，其特征是残渣中加入结构助剂或者制孔助剂，即为氧化铁基活性脱硫剂。
全文摘要
本发明涉及一种将钢铁厂废水污泥中铬回收并使残渣适合资源化利用的方法，属于固体废弃物处理和资源化技术领域。本发明涉及的方法是通过将污泥适当干燥后与碳酸钠(钾)混合并在600~900℃下焙烧，然后用水浸取来实现铬的回收；液固分离后的残渣即成为生产沼气脱硫剂的良好原料。本发明污泥与碳酸钠(钾)混合质量比为1∶0.4~1，焙烧时间为0.5~6h；焙烧产物浸取铬时固液比为1∶5～20、时间0.2～12h。残渣作为原料生产脱硫剂时，除添加必要的助剂外不需要任何处理。整个过程没有污染物产生，钢铁厂废水污泥得到完全回收和资源化利用。
文档编号C02F101/22GK1807291SQ20061002380
公开日2006年7月26日 申请日期2006年2月9日 优先权日2006年2月9日
发明者陈德珍, 徐科, 袁园 申请人:同济大学