[发明专利]一种协同处置重金属污泥的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业危险废物处理与综合利用领域，尤其涉及一种利用不锈钢企业现有烧结机和高炉冶炼流程协同处置重金属污泥的方法。

背景技术

在冶炼、金属加工、机器制造、电镀等工业生产中，重金属酸性废水来源广、种类多、成分复杂，其处理工艺可归纳为化学法、物理法、物理化学法和生化法。以石灰乳为主要药剂的化学中和沉淀法，因工艺路线成熟、废水处理成本低、维护管理方便、自动化程度高等特点，在国内外应用广泛，但由此产生的超量重金属污泥，一直都是工业企业的环保难点和重点。尤其是近年来，随着环保法规的日益完善和对危险废物转移、处理和处置监控的日益严格，重金属污泥的外委处置费用逐年递增，给企业带来沉重的经济负担。

以不锈钢冷轧废水站产生的重金属污泥为例：分析表明，经板框压滤、真空过滤、隔膜压榨等固液分离设施之后的重金属污泥含水率50～75％，Cr、Ni、Zn、Pb、Fe、Cu、Ag、Cd等金属氧化物总含量2～15％，硫酸钙、氟化钙、氯化钙含量10～30％，其他水溶性盐类及杂质含量5％左右。重金属污泥颗粒较细、成分复杂、浸出毒性高、污染物含量波动大，被归属为HW17和HW21类危险废物，处理不慎会引起有害金属对土壤和水源的二次污染。

为减轻或消除重金属污泥的危害，回收利用其中的有价资源，避免再利用过程中的二次污染，国内外学者参照电镀污泥、含铬污泥的处理和利用经验，在污泥固化/稳定化(CN1631940A、CN101863516A、CN101921090A、CN102514079A、CN1030219A等)、湿法提取金属(CN101235439A、CN101618892A、CN101982433A、CN101618896A等)、调浆回收铬镍铁氧体(CN101863516A等)、微生物驯化浸出(CN102690956A、CN102719657A、CN101708936A等)、焙烧还原制备合金(CN1733628A、CN1312391A等)、制备铬系产品(CN102625777A等)、掺作建材(CN101830681A、CN102414141A、CN102249730A等)或化工原料(CN102491640A等)、堆肥农用(CN101274861等)、用于水泥生产(CN101475325A、CN102701549A等)、冶金回用(CN101805827A等)、安全处置(CN201560162U、CN102285743A、CN102583920A等)等方面做了很多有益的探索，但都在一定程度上存在掺量小、适用性差、重金属回收率低、工艺流程复杂、设备投资或运行费用高、利用过程能耗高或易引起二次污染等问题。

如CN1733628A的特征在于电镀污泥先经烘干，再与熔剂、焦炭进行配料后进入熔炼炉熔炼回收有价金属。该工艺存在的主要缺点是污泥未经深化脱水处理，而是直接进行干燥，能耗大，生产成本高。

CN102417987A的特征在于电镀污泥先用酸浸有价金属，固液分离后加硫化物沉铜，然后再进行固液分离得到硫化铜和沉铜母液，最后分步处理回收沉铜母液中的有价金属。该工艺的主要缺点是工艺流程长，固液分离困难，有价金属回收率较低，酸性条件下采用硫化法沉铜的操作环境差，生产过程中又会产生新的重金属废水。

CN1451495A的特征在于先将工业废渣、电镀污泥和按一定比例加入调节pH至1.5～9之间，然后加固化剂、稳定剂和水搅匀后制模，并固化成砌块，最后对砌块养护、风干得到砌筑模块成品。该工艺主要缺点是没有对其中的有价金属进行回收利用，未达到资源化及无害化处理的双重目的。

综合分析已有的文献专利报道，发现迄今为止，对于量大面广、危害性和资源性共存的重金属污泥，国内外尚无妥善安全又经济实用的利用途径，较大宗的利用途径仍是烧砖或用作水泥掺料，但由于重金属污泥中氟、氯等易挥发性物质含量较高，在高温条件下，氟、氯会以HF、SiF₄、HCl等气态物形式逸出，不仅腐蚀设备、导致窑口结圈，还会危害周围环境，甚至会导致附近地区蚕桑业减产。同时，污泥掺量超过2％时，因掺烧危险废物给水泥或砖瓦使用过程中带来的环境安全性风险有待进一步评估。

另一方面，重金属污泥中含有多种金属成分(如铬、镍、铜、铅、铁、锌等)和非金属成分(如氟化钙、硫酸钙、碳酸钙、氯化钙等)，本身又是一种廉价的可再生资源。鉴于我国金属资源短缺，如何在防治二次污染的同时，有效回收利用重金属污泥中的铬、镍等重金属，已引起人们的广泛关注。