一种电镀污泥材料化利用方法技术

一种电镀污泥材料化利用方法，包括以下步骤：（1）预处理；（2）生石膏料制备；（3）熟料制备；（4）石膏超细填料或硬石膏胶凝材料制成。本发明专利技术选用成熟的湿法工艺中的硫酸浸取法和生物浸取法预处理分离电镀污泥中的重金属，并以石灰或石灰石中和，一则可低成本的回收绝大部分有价金属或重金属制取相应的金属或金属盐材料，且易于获得较高纯度的金属或金属盐材料或原料；二则可简便地获得以二水石膏为主要矿物的污泥废渣，即可利用的石膏基资源。无电镀污泥废渣排放，彻底消除废渣的环境污染及隐患，利于环境保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保利废领域，尤其涉及一种电镀污泥材料化利用方法。
技术介绍
电镀行业是当今全球三大污染行业之一，也是我国重要的基础性加工行业，而电镀过程产生的电镀污泥富集了电镀废水中的几乎所有元素包括有害重金属，电镀污泥中常规化合物成分主要有:CaO 、SO3 、Al2O3 、Fe2O3 、CuO 、NiO、ZnO、CdO、CrO、SiO2 、Na2O、MgO、Co2O4 、SrO、Nb2O5 、ZrO2、PbO、HgO 等及一些阴离子,其中的铜、镍、铬等重金属主要为氢氧化物沉淀物。大多数电镀污泥中主要含铬、铁、镍、铜、锌等重金属化合物及其可溶性盐类，具有含水率高、重金属组分易迁移等特点,为偏碱性混合物质,一般pH值为6.5～10,水分达70～90%，干基灰分达62～80%%,焚烧（分解）挥发物（烧失）为CO2 、H2O和SO2等。因含大量重金属被列为国家危险废物。当前，我国电镀企业规模相对较小而产品多，产生的电镀污泥基本上是含多种重金属成分的混合污泥，且每年产生的电镀污泥逾1000万t。目前大部分电镀污泥只是简单的堆存或者填埋处理，对环境造成严重污染，同时也造成了资源的浪费，如何资源化无害化处理电镀污泥一直是相关领域的热点。目前，国内外对电镀污泥的处理技术路径、方法包括：1）湿法工艺（湿法冶金）回收电镀污泥中有价金属（废渣填埋）技术。湿法工艺（湿法冶金）回收污泥中有价金属可分为浸出和金属分离两个大工序，浸出主要有生物浸取法、酸浸法、碱浸法; 金属分离主要有还原分离法（用铁片或锰铁还原）、电解沉积法、化学沉淀法、金属萃取法。其酸浸法是加入硫酸或盐酸或硝酸等无机酸或无机酸和氧化剂或有机酸使污泥中金属离子进入溶液变为游离态以分离回收，酸浸法研究与应用较为成熟，可用于回收污泥中的铜、镍、铬、钛、锌、铅、镉、锰、铁、镁等各种金属。酸浸法浸出效率高，对铜、镍、铬等金属都有很高的浸出率，酸浸后废渣量一般可减少约50%。碱浸法主要采用的是氨浸法，氨浸法一般采用氨水溶液或氨水-氨盐溶液作浸出剂，氨对Cu、Ni 等具有较高的选择性，能与其生成稳定的络合物，再通过浮选法，以环烷酸作萃取剂回收铜镍，而其他金属或不生成络合物或只生成不稳定的络合物，铬、铁、铝进入氨浸渣，氨浸后废渣量一般可减少50～60%。生物浸取法是利用化能自养型嗜酸硫杆菌等产酸、酶化作用，将电镀污泥中难溶重金属从固相溶出变为游离态进入液相，再予以回收。生物浸取后废渣量一般可减少约50%。客观上，现所有的湿法工艺仅仅局限在对有价金属的分离，仍残留下约一半的污泥废渣量，这些仍含有重金属的废渣现基本上是直接弃置或填埋。2）热化学法（火法冶金）回收技术热化学法（火法冶金）回收技术主要有熔炼法、热化学预处理法（焙烧浸取法）、焚烧回收法。电镀污泥的热化学回收技术着眼于回收其中的有价金属尤其是贵金属。其熔炼法主要以回收铜、镍为目的。熔炼法以煤炭、焦炭为燃料和还原物质,铁矿石、铜矿石、石灰石等为辅料。熔炼以铜为主的污泥时, 炉温1300℃以上,熔出的铜称为冰铜;熔炼以镍为主的污泥时,炉温在1455℃以上,熔出的镍称为粗镍。焙烧浸取法利用高温焙烧预处理污泥中的杂质,再用酸、水等介质提取焙烧产物中的有价金属。如Fábio 等在处理含有Au、Ag、Cu 和Zn 的电镀污泥时采用硫化焙烧-两步浸出法分离贵金属。污泥与硫化剂质量按1.0∶0.44的比例混合，在550℃下焙烧90min，焙砂用水浸出15min 后得到Ag、Cu 和Zn，浸出渣再用硫代硫酸钠浸出得到Au，废渣填埋。也有用黄铁矿废料作酸化原料与电镀污泥混合后焙烧,然后在室温下用去离子水对焙烧产物进行浸取分离回收锌、镍、铜，废渣弃置。焚烧回收法是先对电镀污泥经焚烧预处理,减小体积和质量、提高渣中重金属的质量分数。如项长友等采用焚烧还原熔炉处理含镍、铜的电镀污泥，在高温和还原条件下,将镍、铜氧化物还原为镍、铜合金，铬、铁还原进入炉渣中，再对炉渣中的铬采用碱性介质氧化培烧法,回收重铬酸钠，废渣弃置。热化学法能耗高，投资大，处理过程易造成二次污染，且仍有大量废渣需弃置。3）电镀污泥稳定化处理技术至今,电镀污泥尚没有一个经济的技术处理方法,国内外常用的方法是固化填埋法。在对电镀污泥进行填埋处置之前,必须先对其进行固化稳定处理。固化的方法有胶结料固化和热化学固化。胶结料固化稳定处理常用的固化剂有水泥、石灰、粉煤灰、复合活化工业废渣（土壤固化剂）、沥青、玻璃、水玻璃、磷酸及盐等,其中,水泥是最为常见的固化剂之一，有研究证明电镀污泥中加入4～5倍量的水泥可以取得较好的强度和相对最佳的稳定效果。水泥固化法虽被广泛应用,但它也存在占地面积大、固化体内重金属长期稳定性得不到保证等缺点。为此有研究者在普通水泥中加入黄原酸盐、螯合剂等来处理重金属污泥,以降低重金属的浸出率，但黄原酸盐、螯合剂及沥青等有机物乃至固化的磷酸盐等都难以经受微生物及植物根系的生化作用。由于外加或混加胶结料固化稳定的方法客观上很不尽人意，近年来，在电镀污泥最终处置前开发出了用热化学处理技术对其进行预处理，热化学固化稳定技术在电镀污泥的无害化方面显示出了一定的优势。如Cheng 等将电镀污泥与黏土的混合物分别在900℃和1100℃的电炉中热养护4h后,对其中铬的价态进行了分析,发现在经900℃热养护处理的混合物中,铬(Ⅵ)占有绝对优势，而经1100℃热养护处理的混合物中,铬则主要以铬(III) 存在。即以足够高的温度可降低电镀污泥毒性。Ahmet等将硼酸钠和硅酸钠加入电镀污泥中混合均匀，先在900℃的旋转炉中预煅烧后，又分别在850、900和950℃下烧结固化，即同时加入两种添加剂调节酸性氧化物和碱性氧化物的摩尔比率，其毒性浸出结果显示，950℃下高氧化物摩尔比时取得最好的固化效果。今天，热化学固化处理电镀污泥技术已成为电镀污泥处置领域的一个重要研究方向。但一则目前这种技术的研究仍有待深入，二则能耗过高、投资较大、且存在显见的二次污染，其次，浪费了可用资源，不符合循环经济发展理念。4）材料化技术电镀污泥的材料化技术是指利用电镀污泥为原料或辅料生产建筑材料或其它材料的方法。主要包括电镀污泥用于生产硅酸盐水泥及烧制陶瓷或釉料和制砖。Ract以电镀污泥部分取代水泥原料生产硅酸盐水泥的实验,认为在原料中加入铬的质量分数为2%的电镀污泥的情况下,水泥烧结过程也能正常进行,而且烧结产物中铬的残留率高达99.9%。Magalhaes等试验以电镀污泥与黏土混合物制陶瓷、以电镀污泥与海滩淤泥混合烧制陶粒；Myrine V．等试验以油污染硅藻土和电镀污泥及废玻璃混合物烧制红色陶瓷；Yuanyuan Tang等试验以含铜电镀污泥和富铝的水处理厂污泥在高温下烧制陶瓷材料；还有研究者以高含铅电镀污泥试制釉料；聂鑫淼等则试验利用以少量电镀污泥和粘土混合制砖。其次，电镀污泥的资源化材料化技术研究还有磁化铁（铁氧体化）技术、堆肥化技术、催化材料技术等。其中的磁化铁技术是采用适当的技术将电镀污泥中的氢氧化铁等变成复合铁氧体,则电镀污泥中的铁离子以及其它金属离子就会被束缚在四氧化三铁晶格格点上，从而达到消除重金属污染的目的,铁氧体固化产物又可进一步产品化，如贾金平等研究的干法和湿法铁氧体化工艺。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电镀污泥材料化利用方法，其特征在于，包括以下几种方案：方案一，将电镀污泥转化为金属/金属盐材料和石膏基材料量大材料组份，以电镀污泥制取塑胶用石膏超细填料或硬石膏胶凝材料，包括以下步骤：（1）预处理：以公知的湿法工艺分离出电镀污泥中的重金属元素，以石灰或石灰石中和电镀污泥，得二水硫酸钙为主要矿物成分的电镀污泥废渣；（2）生石膏料制备：将步骤（1）所得的以二水硫酸钙为主要矿物成分的电镀污泥废渣干燥至水分<10wt%，破碎和/或粉磨为粒径20目～200目的物料；（3）熟料制备：将步骤（2）所得的物料在非还原气氛下，于600～980℃焙烧0.5～5h，得熟料；（4）石膏超细填料或硬石膏胶凝材料制成：以步骤（3）所得的熟料，添加占熟料质量0.01～1%的界面改性剂，混合粉磨至400～1200目，得塑胶制品用石膏超细填料；或将步骤（3）所得的熟料与硬石膏按质量比为熟料50～95：硬石膏50～5的比例混合配料，外加占混合料总质量0.01～1%的界面改性剂，混合粉磨至400～800目，即得塑胶制品用超细石膏填料；或将步骤（3）所得的熟料、硬石膏先分别粉磨至400～800目，再与占混合物料总质量0.01～1%的界面改性剂混合均匀，即得塑胶制品用超细石膏填料； 或将步骤（3）所得的熟料与活化固化剂按质量比熟料50～95:活化固化剂50～5的比例混合粉磨至180～300目，即得硬石膏胶凝材料；或方案二，将电镀污泥转化为金属/金属盐材料和石膏基材料量大材料组份，以电镀污泥制取抗水建筑石膏粉或石膏基降阻材料，包括以下步骤：（1）预处理：以公知的湿法工艺分离出电镀污泥中的重金属元素，以石灰或石灰石中和电镀污泥，得二水硫酸钙为主要矿物成分的电镀污泥废渣；（2）生石膏料制备：将步骤（1）所得的以二水硫酸钙为主要矿物成分的电镀污泥废渣干燥至水分<10wt%,破碎和/或粉磨至粒径80目～200目的物料；（3）熟石膏制备：将步骤（2）所得的物料于130～350℃干热脱水，陈化得熟石膏；所得熟石膏的主要成份为β‑ 半水硫酸钙和三氧化二铁，即建筑石膏；（4）抗水建筑石膏粉或抗水降阻建筑石膏粉的制成：以步骤（3）所得的熟石膏为主要原料，以硅酸钙作为材料改性剂，以偏铝酸钠作为重金属离子固化稳定剂，辅以调凝剂，按质量百分比熟石膏70～93.98：硅酸钙5～20:偏铝酸钠1～10:调凝剂0.02～2的比例配料，混合粉磨至120～300目，即得抗水建筑石膏粉；或将各组分先粉磨至120～300目，再按质量比为熟石膏70～93.98：硅酸钙5～20:偏铝酸钠1～10:调凝剂0.02～2的比例配料，混合均匀，即得抗水建筑石膏粉；或将步骤（3）所得的熟石膏为主要原料，以硅酸钙作为材料改性剂、以偏铝酸钠作为重金属离子固化稳定剂、以石墨为降阻增强剂、辅以调凝剂，按质量百分比熟石膏65～88.98：硅酸钙5～20:偏铝酸钠1～10:石墨5～15:调凝剂0.02～2的比例配料，混合粉磨至120～300目，即得抗水降阻建筑石膏粉；或将各组分先粉磨至120～300目，再按质量比为熟石膏65～88.98：硅酸钙5～20:偏铝酸钠1～10:石墨5～15:调凝剂0.02～2的比例配料，混合均匀，即得抗水降阻建筑石膏粉。...

【技术特征摘要】
1.一种电镀污泥材料化利用方法，其特征在于，包括以下几种方案：方案一，将电镀污泥转化为金属/金属盐材料和石膏基材料量大材料组份，以电镀污泥制取塑胶用石膏超细填料或硬石膏胶凝材料，包括以下步骤：（1）预处理：以公知的湿法工艺分离出电镀污泥中的重金属元素，以石灰或石灰石中和电镀污泥，得二水硫酸钙为主要矿物成分的电镀污泥废渣；（2）生石膏料制备：将步骤（1）所得的以二水硫酸钙为主要矿物成分的电镀污泥废渣干燥至水分<10wt%，破碎和/或粉磨为粒径20目～200目的物料；（3）熟料制备：将步骤（2）所得的物料在非还原气氛下，于600～980℃焙烧0.5～5h，得熟料；（4）石膏超细填料或硬石膏胶凝材料制成：以步骤（3）所得的熟料，添加占熟料质量0.01～1%的界面改性剂，混合粉磨至400～1200目，得塑胶制品用石膏超细填料；或将步骤（3）所得的熟料与硬石膏按质量比为熟料50～95：硬石膏50～5的比例混合配料，外加占混合料总质量0.01～1%的界面改性剂，混合粉磨至400～800目，即得塑胶制品用超细石膏填料；或将步骤（3）所得的熟料、硬石膏先分别粉磨至400～800目，再与占混合物料总质量0.01～1%的界面改性剂混合均匀，即得塑胶制品用超细石膏填料； 或将步骤（3）所得的熟料与活化固化剂按质量比熟料50～95:活化固化剂50～5的比例混合粉磨至180～300目，即得硬石膏胶凝材料；或方案二，将电镀污泥转化为金属/金属盐材料和石膏基材料量大材料组份，以电镀污泥制取抗水建筑石膏粉或石膏基降阻材料，包括以下步骤：（1）预处理：以公知的湿法工艺分离出电镀污泥中的重金属元素，以石灰或石灰石中和电镀污泥，得二水硫酸钙为主要矿物成分的电镀污泥废渣；（2）生石膏料制备：将步骤（1）所得的以二水硫酸钙为主要矿物成分的电镀污泥废渣干燥至水分<10wt%,破碎和/或粉磨至粒径80目～200目的物料；（3）熟石膏制备：将步骤（2）所得的物料于130～350℃干热脱水，陈化得熟石膏；所得熟石膏的主要成份为β- 半水硫酸钙和三氧化二铁，即建筑石膏；（4）抗水建筑石膏粉或抗水降阻建筑石膏粉的制成：以步骤（3）所得的熟石膏为主要原料，以硅酸钙作为材料改性剂，以偏铝酸钠作为重金属离子固化稳定剂，辅以调凝剂，按质量百分比熟石膏70～93.98：硅酸钙5～20:偏铝酸钠1～10:调凝剂0.02～2的比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹无忌，郭学益，尹小林，
申请(专利权)人：湖南省小尹无忌环境能源科技开发有限公司，中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43