公布日：2023.09.12
申請(qǐng)日：2023.05.17
分類(lèi)號(hào)：C22B25/02(2006.01)I;C22B25/06(2006.01)I;C22B7/00(2006.01)I;C22B3/18(2006.01)I;C25C1/16(2006.01)I;B22D7/00(2006.01)I;C04B33/138(2006.01)I;C04B33
/132(2006.01)I;C04B33/32(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，屬于危廢處理技術(shù)領(lǐng)域，包括S1、酸浸：將含錫污泥倒入反應(yīng)池中，然后相反應(yīng)池中加入質(zhì)量濃度為37％濃鹽酸和水；S2、生物浸提：降低反應(yīng)池溫度至20‑30℃，然后加入混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑；S3、浸出渣處理：將步驟S2中得到的浸出渣進(jìn)行水洗，清洗后得到的水洗混合物再進(jìn)行過(guò)濾，得到洗后液和無(wú)機(jī)渣，所述無(wú)機(jī)渣進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后得到燒結(jié)塊；S4、浸出液處理：將步驟S2中得到的浸出液放入置換池中，加入鋅粉并進(jìn)行攪拌，置換出錫，本發(fā)明采用高效活性的微生物浸提錫泥，既解決了濕法酸浸無(wú)法破解配合物影響的問(wèn)題，又避免了火法能耗高、回收率低、煙氣難以處理達(dá)標(biāo)的缺陷。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、酸浸：將含錫污泥倒入反應(yīng)池中，然后向反應(yīng)池中加入質(zhì)量濃度為37％濃鹽酸和水，調(diào)節(jié)pH值為3-5，反應(yīng)池溫度為50-60℃，并對(duì)反應(yīng)池持續(xù)攪拌，攪拌速度為20-30r/min，反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為4-5h，反應(yīng)結(jié)束后靜置8-10h，抽取反應(yīng)池上清液的2/3體積量進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后得到濾液A和濾渣A，將濾渣A投入反應(yīng)池中；S2、生物浸提：降低反應(yīng)池溫度至20-30℃，然后加入混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑，投入質(zhì)量濃度為37％濃鹽酸以調(diào)節(jié)pH值保持在3-5，繼續(xù)對(duì)反應(yīng)池進(jìn)行攪拌，攪拌速度為20-30r/min，反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為4-8h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行過(guò)濾，得到濾液B和浸出渣，將步驟S1中的濾液A與濾液B進(jìn)行混合，得到浸出液；S3、浸出渣處理：將步驟S2中得到的浸出渣進(jìn)行水洗，清洗后得到的水洗混合物再進(jìn)行過(guò)濾，得到洗后液和無(wú)機(jī)渣，所述無(wú)機(jī)渣進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后得到燒結(jié)塊；S4、浸出液處理：將步驟S2中得到的浸出液放入置換池中，加入鋅粉并進(jìn)行攪拌，置換池溫度為25-35℃，攪拌速度為20-30r/min，加入鋅粉至無(wú)沉淀產(chǎn)生后，停止攪拌，得到置換液，將置換液進(jìn)行壓濾，壓濾后得到壓濾液和壓濾渣，將壓濾渣進(jìn)行干燥，干燥溫度為80-100℃，干燥至含水率≤1％后，得到錫粉，將錫粉放入真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后進(jìn)行澆鑄，得到錫鑄錠，回收錫鑄錠進(jìn)行二次利用。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述步驟S2中的混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑的加入量為10-30wt％。
3.如權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述步驟S2中混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑由以下重量份的成分組成：4-5份幽門(mén)螺桿菌、1-3份酸化產(chǎn)甲烷菌、2-5份嗜酸熱流化葉菌、1-2份嗜酸性芽孢桿菌、7-9份氧化亞硫酸桿菌、4-5份鐵氧化古菌、2.3-4.5份硫氧化古菌、2-6份脂環(huán)酸芽孢桿菌、余量為細(xì)菌培養(yǎng)液。
4.如權(quán)利按要求3所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述細(xì)菌培養(yǎng)液由以下質(zhì)量百分比的成分組成：3-5％蛋白胨、7-9％糖和氯化鈉、10-15％胰蛋白胨、1-2％氯化鎂、1-3％氯化鈣、30-35％質(zhì)量濃度為20％的稀鹽酸、余量為純化水。
5.如權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，步驟S1和步驟S2中過(guò)濾所使用的濾網(wǎng)為200-300目。
6.如權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述步驟S3中浸出渣的水洗方法為：將浸出渣放入水洗池中，然后加入自來(lái)水，自來(lái)水與浸出渣的體積比為2:1，對(duì)水洗池中的浸出渣進(jìn)行攪拌，攪拌速度為60-80r/min，攪拌時(shí)長(zhǎng)為20-30min，攪拌完成后靜置1-2h，將上層液體排出，對(duì)下層水與浸出渣的混合物進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的液體和上層液混合既為洗后液。
7.如權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述步驟S4中無(wú)機(jī)渣的燒結(jié)方法為：將無(wú)機(jī)渣放入燒結(jié)爐中，燒結(jié)溫度為800-1000℃，燒結(jié)時(shí)長(zhǎng)為30-45min，燒結(jié)完成后得到燒結(jié)塊，燒結(jié)塊用于耐高溫防火板材制備。
8.如權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，所述壓濾是先采用濾網(wǎng)為100-200目的濾網(wǎng)進(jìn)行壓濾，再采用200-300目的濾網(wǎng)進(jìn)行壓濾，兩次壓濾壓力均為120-140kPa。
9.如權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，將步驟S4中得到的壓濾液應(yīng)用在金屬電鍍鋅工藝中，作為電鍍鋅中電解溶液。
10.如權(quán)利要求1所述的一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，其特征在于，將步驟S4中得到的壓濾液應(yīng)用在金屬電鍍鋅工藝中。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種鋼鐵行業(yè)冷軋廠含錫污泥的全量資源化利用方法，包括以下步驟：
S1、酸浸：
將含錫污泥倒入反應(yīng)池中，然后相反應(yīng)池中加入質(zhì)量濃度為37％濃鹽酸和水，調(diào)節(jié)pH值為3-5，反應(yīng)池溫度為50-60℃，并對(duì)反應(yīng)池持續(xù)攪拌，攪拌速度為20-30r/min，反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為4-5h，反應(yīng)結(jié)束后靜置8-10h，抽取反應(yīng)池上清液的2/3體積量進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后得到濾液A和濾渣A，將濾渣A投入反應(yīng)池中；
此過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：
Sn(OH)4+4HCl→SnCl4+4H2O
SnO2+4HCl→SnCl4+4H2O；
S2、生物浸提：
降低反應(yīng)池溫度至20-30℃，然后加入混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑，投入質(zhì)量濃度為37％濃鹽酸以調(diào)節(jié)pH值保持在3-5，繼續(xù)對(duì)反應(yīng)池進(jìn)行攪拌，攪拌速度為20-30r/min，反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為4-8h，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行過(guò)濾，得到濾液B和浸出渣，將步驟S1中的濾液A與濾液B進(jìn)行混合，得到浸出液；
S3、浸出渣處理：
將步驟S2中得到的浸出渣進(jìn)行水洗，清洗后得到的水洗混合物再進(jìn)行過(guò)濾，得到洗后液和無(wú)機(jī)渣，所述無(wú)機(jī)渣進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后得到燒結(jié)塊；
S4、浸出液處理：
將步驟S2中得到的浸出液放入置換池中，加入鋅粉并進(jìn)行攪拌，置換池溫度為25-35℃，攪拌速度為20-30r/min，加入鋅粉至無(wú)沉淀產(chǎn)生后，停止攪拌，得到置換液，將置換液進(jìn)行壓濾，壓濾后得到壓濾液和壓濾渣，將壓濾渣進(jìn)行干燥，干燥溫度為80-100℃，干燥至含水率≤1％后，得到錫粉，將錫粉放入真空熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后進(jìn)行澆鑄，得到錫鑄錠，回收錫鑄錠進(jìn)行二次利用；
此過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：
2Zn+SnCl4→2ZnCl2+Sn。
進(jìn)一步地，所述步驟S2中的混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑的加入量為10-30wt％。
說(shuō)明：接入量過(guò)多會(huì)造成混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑的浪費(fèi)，接入量太低，會(huì)降低有機(jī)物的分解效率。
進(jìn)一步地，所述步驟S2中混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑由以下重量份的成分組成：4-5份幽門(mén)螺桿菌、1-3份酸化產(chǎn)甲烷菌、2-5份嗜酸熱流化葉菌、1-2份嗜酸性芽孢桿菌、7-9份氧化亞硫酸桿菌、4-5份鐵氧化古菌、2.3-4.5份硫氧化古菌、2-6份脂環(huán)酸芽孢桿菌、余量為細(xì)菌培養(yǎng)液。
說(shuō)明：上述混養(yǎng)型嗜酸性微生物菌劑對(duì)含錫污泥中的配合物分解效率高，能大大提高酸浸的效率。
進(jìn)一步地，所述細(xì)菌培養(yǎng)液由以下質(zhì)量百分比的成分組成：3-5％蛋白胨、7-9％糖和氯化鈉、10-15％胰蛋白胨、1-2％氯化鎂、1-3％氯化鈣、30-35％質(zhì)量濃度為20％的稀鹽酸、余量為純化水。
說(shuō)明：上述細(xì)菌培養(yǎng)液能給上述菌種提供酸性環(huán)境，且提供分解有機(jī)物反應(yīng)時(shí)所需要的微量元素及細(xì)菌繁殖需要的蛋白質(zhì)及碳源。
進(jìn)一步地，步驟S1和步驟S2中過(guò)濾所使用的濾網(wǎng)為200-300目。
說(shuō)明：上述目數(shù)的濾網(wǎng)，過(guò)濾效果好，能有效對(duì)含錫污泥中的濾渣進(jìn)行分離。
進(jìn)一步地，所述步驟S3中浸出渣的水洗方法為：將浸出渣放入水洗池中，然后加入自來(lái)水，自來(lái)水與浸出渣的體積比為2:1，對(duì)水洗池中的浸出渣進(jìn)行攪拌，攪拌速度為60-80r/min，攪拌時(shí)長(zhǎng)為20-30min，攪拌完成后靜置1-2h，將上層液體排出，對(duì)下層水與浸出渣的混合物進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的液體和上層液混合既為洗后液。
說(shuō)明：通過(guò)上述水洗的方式將浸出渣中的酸性液體稀釋?zhuān)缓蠡赜�，已達(dá)到資源的充分利用，降低含錫污泥的處理成本。
進(jìn)一步地，將洗后液作為步驟S1中水的替代品，用于調(diào)節(jié)反應(yīng)池的pH值。
說(shuō)明：將洗后液中殘留的鹽酸成分進(jìn)行資源回用，有利于降低企業(yè)成本，利于環(huán)保節(jié)能宗旨。
進(jìn)一步地，所述步驟S4中無(wú)機(jī)渣的燒結(jié)方法為：將無(wú)機(jī)渣放入燒結(jié)爐中，燒結(jié)溫度為800-1000℃，燒結(jié)時(shí)長(zhǎng)為30-45min，燒結(jié)完成后得到燒結(jié)塊，燒結(jié)塊用于耐高溫防火板材制備。
說(shuō)明：制備的熔煉塊可作為防火材料或耐高溫板材的原料，進(jìn)行二次加工利用，提高資源回用效率，提高本工藝的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
進(jìn)一步地，所述壓濾是先采用濾網(wǎng)為100-200目的濾網(wǎng)進(jìn)行壓濾，再采用200-300目的濾網(wǎng)進(jìn)行壓濾，兩次壓濾壓力均為120-140kPa。
說(shuō)明：兩次壓濾能提高壓濾的效率，延長(zhǎng)壓濾機(jī)濾網(wǎng)的使用壽命。
進(jìn)一步地，將步驟S4中得到的壓濾液應(yīng)用在金屬電鍍鋅工藝中，作為電鍍鋅中電解溶液。
說(shuō)明：壓濾液中含有大量氯化鋅，氯化鋅作為電鍍鋅時(shí)的電解液，能有效提高電鍍效率，進(jìn)行資源化回收利用，能有效提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
進(jìn)一步地，所述錫粉放入真空熔煉爐中的熔煉方法為：先將錫粉放入真空熔煉爐中，然后對(duì)真空熔煉爐抽取真空至真空度為2-5Pa后，向真空熔煉爐中充入氬氣至真空爐中氣壓為80-90kPa，然后將真空熔煉爐溫度升至250-400℃，升溫速率為4-8℃/min，待真空熔煉爐中錫粉全部熔化后，取出裝有熔體的模具進(jìn)行澆筑。
說(shuō)明：通過(guò)熔煉的方式使錫粉熔化，再進(jìn)行澆筑，形成金屬錠，便于二次利用，且便于保存和運(yùn)輸。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明采用高效活性的微生物浸提錫泥，既解決了濕法酸浸無(wú)法破解配合物影響的問(wèn)題，又避免了火法能耗高、回收率低、煙氣難以處理達(dá)標(biāo)的缺陷。
(2)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了固廢的全量資源化回用，不再產(chǎn)生次生固廢，浸出渣均為無(wú)機(jī)成分，可直接回用于燒結(jié)廠，無(wú)機(jī)渣經(jīng)過(guò)燒結(jié)形成的燒結(jié)塊可以用于耐高溫板材的制備，提高了本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
(3)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了錫的高效提取，并轉(zhuǎn)換成錫錠，可直接用于生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)利用，真正做到了固廢資源化、減量化、無(wú)害化。
(4)本發(fā)明的核心的浸提工藝采用生物法分解配合物，浸提效率高，工藝簡(jiǎn)單、能耗低、成本低。
（發(fā)明人：嚴(yán)小飛;梁麗琛;馬兵;張后虎;劉勐琦;孫聰聰;陸海飛;王莉莉）
