專利名稱：一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法
技術領域：
本發明涉及不銹鋼、鋼絲繩生產及相關的表面處理行業廢水經中和處理后，產生的重金屬污泥中錳、鎳、鉻資源回收方法，更具體地說，涉及一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法。
背景技術：
不銹鋼在表面處理過程中產生的酸性廢水，一般通過中和沉淀法進行處理，產生的大量含鎳、鉻、錳等重金屬污泥，屬于工業危險廢棄物。污泥中重金屬以碳酸鹽、氫氧化物沉淀等形式存在，如果不經處理隨意堆放或簡單填埋，重金屬極易浸出擴散到自然環境中，對土壤及地表水產生重大影響，危害人體健康。目前，此類不銹鋼污泥的處理方法主要集中在無害化處理方面，包括堆放、填埋、焚燒、填海等，這些處理方法很容易因處理不當造成二次污染；同時，處理費用昂貴，一般企業難以接受。此外，不銹鋼酸洗污泥中含有大量鎳、鉻、錳等重金屬，是一種潛在的再生資源，如果有效地回收利用，實現污泥的資源化，不但解決環境污染問題，還能夠獲得可觀的經濟效益，在一定程度上解決資源短缺的問題。因而，重金屬污泥中金屬資源無害化資源化處理處置技術越來越成為國內外關注的焦點。近年來，不少研究者研究了不銹鋼酸洗污泥中重金屬無害化和資源化處理技術。南京大學劉福強等人(公開號CN101982433A)開發了一種基于化學法和離子交換法的不銹鋼污泥處理處置集成技術，重金屬資源分離效果明顯，回收率高，但是，其不足之處在于(O由于鐵的回收價值不大，該申請案中，采用濕法冶金技術回收鐵，不但增加了設備投資，而且工藝流程復雜，難以有效銜接，并且除鐵過程中陽離子鎳、鉻損失嚴重，資源回收率降低；(2)該申請案中，采用離子交換回收鎳，增加了設備投資和運行成本。此外，東南大學宋敏等人(公開號CN101618896A)研究了一種萃取法回收污泥浸出液中鎳、沉淀法回收鉻的技術，但是該法存在除鐵過程中鎳鉻損失嚴重，萃取劑夾帶流失，產生二次污染的問題。陳啟松(公開號101235439A)等人公開了一種從不銹鋼污泥中回收鎳鹽、鉻鹽的方法，周才用(公開號101863516A)等人公開了一種利用不銹鋼污泥回收含鉻鎳鐵氧體的方法，均存在鎳、鉻回收率低，金屬資源回收為半成品，產品價值低等缺點。
發明內容
發明要解決的技術問題
本發明的目的在于克服現有技術中不銹鋼酸洗廢水中和污泥處理工藝復雜，且鎳、鉻回收率低的不足，提供了一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，本發明根據污泥中重金屬離子存在形式特點，抑制鐵的浸出，重點回收鎳、錳、鉻等有價值資源，流程緊湊、操控簡便，錳、鉻、鎳有價金屬資源實現多級 分步回收，效率高、效果好，本發明實現了污泥無害化處置、工藝水達標排放以及重金屬的資源化回收，具有經濟效益、環境效益和社會效益的綜合效益，推廣應用前景廣闊。
技術方案
為達到上述目的，本發明提供的技術方案為
本發明的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，其步驟為
O酸浸不銹鋼酸洗廢水中和污泥采用硫酸作為浸提劑，并通過投加添加劑抑制鐵的浸出，剩余污泥經水洗后為無害化污泥排放，本步驟可以實現錳、鎳、鉻的浸出；
2)氧化在步驟I)得到的浸取液中投加氧化劑，將Mn(II)氧化成二氧化錳，過濾后濾渣經鹽水洗滌并干燥后得二氧化錳，此步驟中Cr (III)同時被氧化成Cr (VI)，便于離子交換實現鎳鉻分離；
3)離子交換步驟2)中氧化后溶液經過陰離子交換柱，富集回收六價鉻，吸附飽和后，采用再生劑進行再生，從再生液中回收鉻酸鹽；
4)中和沉淀步驟3)中離子交換出水采用中和沉淀法回收氫氧化鎳。優選的，步驟I)的不銹鋼酸洗廢水中和污泥采用50-90%的硫酸作為浸提劑，操控條件為PH值為I. 0-2. 5，浸取10-80min后升溫至75_95°C。本步驟中采用50-90%的硫酸有利于破壞污泥結構，提高金屬離子浸出率。優選的，步驟I)中先采用硫酸鈉為添加劑，以提供黃鐵礬反應所需鈉鹽，干污泥與硫酸鈉的質量比為5-25 :1，然后投加黃鈉鐵釩晶種，促進鐵礬結晶的生成，黃鈉鐵釩晶種的投加量為l-10g/L，控制pH值為I. 5-2. 5，反應時間為I. 0-5. O h ;最后，投加針鐵礦晶種，該針鐵礦晶種的投加量為l-10g/L，控制pH值為2. 5-3. 5，反應時間I. 0-5. O h。優選的，步驟2)中采用高錳酸鉀作為氧化劑，并按浸取液中所含錳、鉻理論氧化所需量的100-130%投加，氧化時間I. 0-5. O h。優選的，步驟3)中采用陰離子樹脂交換柱分離去除鉻，交換流速為1-5 BV/h，處理量為10-30 BV/批次，再生劑為O. 2-2. O mo I/L的NaOH，再生劑流速為1-5 BV/h，再生劑用量為10-20 BV/批次。優選的，步驟4)中采用用氫氧化鈉沉淀回收鎳，溫度為20-80°C，提高溫度有利于氫氧化鎳的沉降，PH值為9. 0-13. O,反應時間O. 5-5 h。有益效果
本發明充分考慮金屬離子回收價值，將鐵抑制在酸浸剩余污泥中，選擇性的浸出錳、鎳、鉻，簡化工藝流程，減少設備投資，克服了以往技術的不足，離子交換和中和沉淀回收鎳鉻效果好，產品純度高，與已有的公知技術相比，具有如下顯著效果
(1)本發明的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，將鐵抑制在酸浸工段，突出回收鎳、鉻等貴重金屬資源，酸浸除鐵在同一反應釜中進行，提高了回收效率，簡化了工藝流程，減少設備和藥劑投資，操作管理方便；
(2)本發明的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，采用簡單的化學沉淀法，投加普通酸堿藥劑，藥劑安全可靠，工藝原理簡單，技術成熟，污泥處理回收效果良好，具有廣譜的適應性；
(3)本發明的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，其工藝過程中，鎳鉻損失較小，有價金屬回收效率高，錳、鎳的總回收率大于95%，鉻回收率達80-90% ；
(4)本發明的整個工藝流程中，溫度、pH值銜接良好，整體工藝集成度高，重金屬資源實現分步回收，剩余污泥無害化，經濟效益、環境效益和社會效益顯著十分顯著。
具體實施例方式本法明基于濕法技術處理不銹鋼酸洗廢水中和污泥，為進一歩了解本發明的內容，下面結合實施例對本發明作進ー步的描述。實施例I
本實施例中的不銹鋼酸洗廢水中和污泥來自江蘇大豐某不銹鋼產業園區污水處理廠，污泥由氯化鈣、石灰和PAM處理不銹鋼酸洗廢水得到，其中主要金屬離子含量如表I所示。表I實施例I中不銹鋼酸洗廢水中和污泥的主要金屬離子含量
權利要求
1.一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，其步驟為 1)酸浸不銹鋼酸洗廢水中和污泥采用硫酸作為浸提劑，并通過投加添加劑抑制鐵的浸出，剩余污泥經水洗后為無害化污泥排放； 2)氧化在步驟I)得到的浸取液中 投加氧化劑，將Mn(II)氧化成二氧化錳，過濾后濾渣經鹽水洗滌并干燥后得二氧化錳，此步驟中Cr (III)同時被氧化成Cr (VI)； 3)離子交換步驟2)中氧化后溶液經過陰離子交換柱，富集回收六價鉻，吸附飽和后，采用再生劑進行再生，從再生液中回收鉻酸鹽； 4)中和沉淀步驟3)中離子交換出水采用中和沉淀法回收氫氧化鎳。
2.根據權利要求I所述的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，其特征在于步驟I)的不銹鋼酸洗廢水中和污泥采用50-90%的硫酸作為浸提劑，操控條件為pH值為I. 0-2. 5，浸取10-80min后升溫至75-95°C。
3.根據權利要求I或2所述的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，其特征在于步驟I)中先采用硫酸鈉為添加劑，干污泥與硫酸鈉的質量比為5-25 :1，然后投加黃鈉鐵釩晶種，黃鈉鐵釩晶種的投加量為l-10g/L，控制pH值為I. 5-2. 5，反應時間為I. 0-5. O h，最后投加針鐵礦晶種，該針鐵礦晶種的投加量為l-10g/L，控制pH值為2.5-3. 5，反應時間 I. 0-5. O ho
4.根據權利要求3所述的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，其特征在于步驟2)中采用高錳酸鉀作為氧化劑，并按浸取液中所含錳、鉻理論氧化所需量的100-130%投加，氧化時間I. 0-5. O h0
5.根據權利要求4所述的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，其特征在于步驟3)中采用陰離子樹脂交換柱分離去除鉻，交換流速為1-5 BV/h，處理量為10-30BV/批次，再生劑為O. 2-2. O mo I/L的NaOH，再生劑流速為1-5 BV/h，再生劑用量為10-20BV/批次。
6.根據權利要求5所述的一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，其特征在于步驟4)中采用用氫氧化鈉沉淀回收鎳，溫度為20-80°C，pH值為9. 0-13. 0，反應時間O. 5-5 ho
全文摘要
本發明公開了一種不銹鋼酸洗廢水中和污泥重金屬資源回收方法，屬于污水處理后污泥的資源化利用技術領域。本發明的步驟為(1)酸浸不銹鋼酸洗廢水中和污泥采用硫酸作為浸提劑，并通過投加添加劑抑制鐵的浸出；(2)氧化在浸取液中投加氧化劑，將Mn(II)氧化成二氧化錳；(3)離子交換氧化后溶液經過陰離子交換柱，富集回收六價鉻，吸附飽和后，采用再生劑進行再生，從再生液中回收鉻酸鹽；(4)中和沉淀離子交換出水采用中和沉淀法回收氫氧化鎳。本發明將鐵抑制在酸浸工段，酸浸除鐵同步進行，錳、鉻、鎳金屬資源實現多級分步回收，實現了污泥無害化處置以及重金屬的資源化回收，具有經濟效益、環境效益和社會效益的綜合效益。
文檔編號C22B7/00GK102660687SQ20121014186
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者侯鵬, 凌晨, 劉福強, 吳秋原, 李愛民, 楊才杰, 陶學文 申請人:南京大學