一种含高锌、铅污泥无害化处理的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环境保护中的固体危险废物资源化领域，具体地说，涉及一种含高锌、 铅污泥无害化处理的方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市化进程的加快，污泥产量也相应增多，给我们的环境造成了巨大的负担。 由于各种污泥其成分不同，所造成的危害程度也不一样，其中工业废水产生的污泥尤为严 重，因有些行业例如电镀行业、钢铁工业产生的废水中含有毒有害重金属，经过适当的水处 理之后，废水可达标排放，问题在于污水处理过程中超过一半的重金属会转移到污泥中，污 泥中的重金属严重阻碍了污泥的资源化利用。含有较高重金属的污泥进行农用时，不仅增 加农作物体内的重金属含量，还引起土壤重金属污染；当存在降水时，还可能对地表水和地 下水造成二次污染;同时重金属不能被降解，会随着食物链发生富集作用，对人体造成很严 重的危害。
[0003] 钢丝是能源、交通、军工、冶金、石油天然气钻采、机械化工、航空航天等行业、部门 必不可少的部件或材料。近年来，我国钢丝行业稳步发展，据国内有关机构统计，近年来，钢 丝产量以平均每年11 %的速度递增，其中17家产量超过2万吨的大型钢丝企业2011年的总 产量约为150万吨，占钢丝总产量的53.2% ;产量超过5万吨的钢丝企业有7家，约占2011年 总产量的28.3%。
[0004] 钢丝绳污泥来源于废水的处理过程，其中废水主要来自酸洗和磷化生产工序，为 酸性废水，内含大量重金属元素，如Fe、Pb和Zn等，废水处理方法主要采用氢氧化物沉淀法， 以石灰乳或氢氧化钠作为碱性沉淀剂，加入废水，通过中和作用使重金属生成不溶于水的 氢氧化物沉淀而分离，形成的这些沉淀物即为钢丝污泥，其中重金属元素 Pb、Zn和Fe的含量 分别为0.42%~0.58%、1· 11%~5.33%和20.4%~31.1%，Pb、Zn两种元素主要以和氢氧 根离子形成的络合物沉淀存在，含有少量的PbO和ZnO。钢丝污泥中锌铅含量较低，锌铅元素 组成较为复杂，主要为铅锌离子与氢氧根离子形成的沉淀络合物，铅锌元素的重金属形态 较为复杂，其中铅元素形态中：残渣态占到45%~55%、铁猛氧化态为20%~30%，而锌元 素形态中：残渣态占到40 %~50 %、铁锰氧化态为10 %~20 %。
[0005] 据调查，1吨废水经处理后的污泥产生量约在0.02吨左右，含水率80%以上，长期 堆放不仅占用大量空间，还对环境存在潜在危害。钢丝污泥中Pb、Zn重金属含量通过危险废 物浸出，经实验确定为危险废物(根据HJ/T 299固体废物-浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法 确定），如得不到合理处置，长期堆放会引起场地土壤重金属污染；当存在降水时，污泥和土 壤中一部分重金属进入地表径流和地下渗流并随水流迀移，对水体造成二次污染;污泥中 所含的Pb、Zn重金属对后续处置稳定化和固定化的工程性质也有不利的影响。
[0006] 目前，针对钢丝污泥有效可行的综合资源化处理方法还很少，实际可行并大范围 投入应用的目前来说还没有。以往由于环保意识的欠缺和有关行业法律法规的不足，钢丝 污泥产生后堆积在场内，随后简单处理集中填埋或运往垃圾处理厂。随着国内钢丝产量的 迅速提升，钢丝污泥的产生也随之增多，带来的问题也越来越多，加上近些年环保法律的逐 步健全和环保意识的逐渐增强，国家也加强了钢丝污泥的管理，以往简单粗放的处理方式 将逐渐被取代。目前来说，由于技术和资金等原因，大部分厂家仍是将污泥堆积在厂房，然 后集中运往固废处理公司，固废公司进一步采用固定化和稳定化技术将污泥中重金属稳定 后填埋。在新形势下，行业内不断探索钢丝污泥的综合处理方法，一些科研院所和企业也投 入其中，提出了一些方法。其中，提出比较多的有酸提取+电解方法。酸提取是利用强酸溶液 将污泥中重金属转移到算溶液中，在利用电解装置，电解出有关金属;然而这种方法在实际 操作中都存在着一些问题，例如杂质金属过多、电解效率低等缺点，无法用于有效提取污泥 中铅锌重金属。
[0007] 《环境监控与预警》2011年12月第3卷第2期，《南通市钢丝绳行业污泥处置与利用 技术方案研究》，作者:吴为，武攀峰，吴玉军，严宇澄，陆荣，提到钝化、提取、热处理三种方 法，其不足之处是:第一，文章中钝化要求污泥中有机质含量较高，而钢丝污泥有机质含量 较低不适合单独和微生物形成钝化作用，并且微生物钝化作用周期较长不适合产生周期 短、产量高的钢丝污泥，污泥中重金属也不到资源化回收利用；第二，文章中提到的关于用 酸浸、氨浸等提取方法，只笼统的提出概念，没有提出具体实施办法，并且该方法处理的污 泥多为生活污水产生的活性污泥，没有提到工业污泥，更没有提到性质特殊的钢丝绳污泥； 第三，文中提到的几种热处理办法，都存在着工艺复杂、成本较高等问题，并且污泥中重金 属没有得到资源化利用，只是转移到飞灰或者灰渣中，没有从根本上解决钢丝污泥铅锌重 金属的无害化和资源化处理。
[0008] 《环境污染与防治》第29卷第9期2007年9月，《含锌铅废物碱法浸出工艺》，作者:郭 翠香、张承龙、刘清、赵由才，文中提出了利用碱法提取含锌铅废矿渣中的锌铅重金属，给出 来了碱浸的具体参数以及锌铅重金属的提取效率；由于含锌铅废矿渣本身锌铅元素含量较 大，且大部分是可以溶于强碱的ZnO和PbC0 3,碱浸效果明显、提取率高；而对于一些锌铅元 素含量较低、含锌铅成分较为复杂的含锌铅废物文中没有给出讨论。不足之处是:文章中提 到的碱法浸出工艺适用的对象是铅锌含量较高的废矿渣，其本身物质组成较为单一，铅锌 元素的物质组成主要为ZnO和PbC0 3,没有针对主要以铅锌元素复杂络合物存在的钢丝污泥 作具体研究，在对碱浸过后溶液中铅元素的去除也没有提出相对应的具体办法，而后续的 电沉积回收Pb、Zn也没有具体的实施方法，电沉积中Pb、Zn是同时电解还是分步电解，电解 的具体参数多少，这些都没有给出。
[0009] 《有色冶金设计与研究》第28卷第2-3期2007年3月，《含锌危险废物的碱法浸出研 究》，作者:张承龙、邱媛媛、黄希、赵由才，文中提出了碱法提取一电沉积的方法，发现在碱 浸提取含锌废渣后，将剩余液电解，得到可利用的一级锌粉。其不足之处是:文章只从锌元 素角度出发，研究其碱浸提取率和电沉积效果，没有考虑到铅元素含量也较高的原料碱浸 时铅锌元素各自的碱浸提取率，对铅元素提取率以及后续溶液中铅元素去除没有研究到； 同时，模糊的给出电沉积结果，没有针对含锌粉尘的提取液做具体电解参数分析和研究，实 际操作和运行中存在较大困难。
[0010]中国发明专利，授权公告日：2006年2月1日，授权公告号:CN1239720C，公开了一种 用氧化锌矿生产高纯度金属锌的方法，将氧化锌矿粉碎到〇.l-lmm，接着用强碱溶液浸取， 并在10-100°C，慢速搅拌60-100分钟后，氧化锌矿中的锌和铅被浸取。过滤，滤渣排放用于 制砖或填埋。留下含有锌、铅的滤液。再接下去，在滤液中加入铅含量的0.1-5倍(摩尔比）的 分离剂，搅拌60-100分钟，过滤，分离出含铅沉淀后，将剩下的含锌滤液直接进行电解，最 后，在阴极上沉积获得纯度为99.95%以上的金属锌，电解结束后溶液返回碱浸取。其不足 之处是：1)该方法采用的原料是氧化锌矿，锌含量较高，组成成分相对单一，主要为含锌化 合物(ZnO)，不具代表性;2)该发明中的电解过程较模糊、参数不够精确，实际操作中易出现 操作不当导致电解效果不理想，同时电耗较大，增加了运行成本;3)碱浸过程中相关参数范 围较大，不够精确，导致实际操作过程中效果容易出现较大的偏差。
【发明内容】
[0011] 1.发明要解决的技术问题
[0012] 针对现有的大量含铅锌重金属钢丝绳污泥不能得到有效处理处置，长期堆放对水 体与土壤会造成重金属污染，尚未有相应的技术方法解决的这一问题，本发明提供了一种 含高锌、铅污泥无害化处理的方法。它能够有效地提取钢丝绳酸洗污泥中的铅锌重金属，并 资源化利用，降低其危害性，实现废物再利用。
[0013] 2.技术方案
[0014]为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
[0015] 一种含高锌、铅污泥无害化处理的方法，其步骤为：
[0016] A、将含高锌、铅的钢丝绳污泥烘干至恒重；
[0017] B、将烘干后的钢丝绳污泥粉碎；
[0018] C、将粉碎后的钢丝绳污泥加入到160~240g/L的NaOH溶液中反应，其用量配比为1 吨干污泥需5_20立方强碱溶液；
[0019] D、过滤，滤渣用水冲洗，冲洗后滤渣集中处理用于填埋或者制砖；
[0020] E、过滤所得含锌、铅络合物滤液中加入硫化物分离剂反应；
[0021] F、离心过滤，烘干得到含铅达70%以上的铅渣，出售；
[0022] G、剩下含锌滤液直接电解，阴极上获得含锌量达97%以上的一级金属锌粉。
[0023] 优选地，钢丝绳污泥的烘干温度为100-105°C，不改变污泥内部物质组成。
[0024] 优选地，将烘干后的钢丝绳污泥粉碎到平均粒径为1mm以下，以便碱浸过程中与氢 氧化钠溶液充分反应达到最佳提取效率。
[0025] 优选地，步骤C中的反应温度为50~70°C，时间为60~80min，充分反应最佳反应温 度下，达到最佳提取效率。
[0026] 优选地，所述的强碱溶液