申請日2016.04.29

　　公開(公告)日2016.09.07

　　IPC分類號C01G49/06; C01G3/10; C01G49/14; C22B7/00; C22B15/00; C01G53/10; C08K9/06; C08K9/04; C08K3/30; C08K3/22; C04B28/16; C04B28/14; C04B111/27

　　摘要

　　一種電鍍污泥材料化利用方法，包括以下步驟：(1)預(yù)處理;(2)生石膏料制備;(3)熟料制備;(4)石膏超細(xì)填料或硬石膏膠凝材料制成。本發(fā)明選用成熟的濕法工藝中的硫酸浸取法和生物浸取法預(yù)處理分離電鍍污泥中的重金屬，并以石灰或石灰石中和，一則可低成本的回收絕大部分有價金屬或重金屬制取相應(yīng)的金屬或金屬鹽材料，且易于獲得較高純度的金屬或金屬鹽材料或原料;二則可簡便地獲得以二水石膏為主要礦物的污泥廢渣，即可利用的石膏基資源。無電鍍污泥廢渣排放，徹底消除廢渣的環(huán)境污染及隱患，利于環(huán)境保護(hù)。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，包括以下幾種方案：

　　方案一，將電鍍污泥轉(zhuǎn)化為金屬/金屬鹽材料和石膏基材料量大材料組份，以電鍍污泥制取塑膠用石膏超細(xì)填料或硬石膏膠凝材料，包括以下步驟：

　　(1)預(yù)處理：以公知的濕法工藝分離出電鍍污泥中的重金屬元素，以石灰或石灰石中和電鍍污泥，得二水硫酸鈣為主要礦物成分的電鍍污泥廢渣;

　　(2)生石膏料制備：將步驟(1)所得的以二水硫酸鈣為主要礦物成分的電鍍污泥廢渣干燥至水分<10wt%，破碎和/或粉磨為粒徑20目～200目的物料;

　　(3)熟料制備：將步驟(2)所得的物料在非還原氣氛下，于600～980℃焙燒0.5～5h，得熟料;

　　(4)石膏超細(xì)填料或硬石膏膠凝材料制成：以步驟(3)所得的熟料，添加占熟料質(zhì)量0.01～1%的界面改性劑，混合粉磨至400～1200目，得塑膠制品用石膏超細(xì)填料;

　　或?qū)⒉襟E(3)所得的熟料與硬石膏按質(zhì)量比為熟料50～95：硬石膏50～5的比例混合配料，外加占混合料總質(zhì)量0.01～1%的界面改性劑，混合粉磨至400～800目，即得塑膠制品用超細(xì)石膏填料;

　　或?qū)⒉襟E(3)所得的熟料、硬石膏先分別粉磨至400～800目，再與占混合物料總質(zhì)量0.01～1%的界面改性劑混合均勻，即得塑膠制品用超細(xì)石膏填料; 或?qū)⒉襟E(3)所得的熟料與活化固化劑按質(zhì)量比熟料50～95:活化固化劑50～5的比例混合粉磨至180～300目，即得硬石膏膠凝材料;

　　或方案二，將電鍍污泥轉(zhuǎn)化為金屬/金屬鹽材料和石膏基材料量大材料組份，以電鍍污泥制取抗水建筑石膏粉或石膏基降阻材料，包括以下步驟：

　　(1)預(yù)處理：以公知的濕法工藝分離出電鍍污泥中的重金屬元素，以石灰或石灰石中和電鍍污泥，得二水硫酸鈣為主要礦物成分的電鍍污泥廢渣;

　　(2)生石膏料制備：將步驟(1)所得的以二水硫酸鈣為主要礦物成分的電鍍污泥廢渣干燥至水分<10wt%,破碎和/或粉磨至粒徑80目～200目的物料;

　　(3)熟石膏制備：將步驟(2)所得的物料于130～350℃干熱脫水，陳化得熟石膏;

　　所得熟石膏的主要成份為β- 半水硫酸鈣和三氧化二鐵，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：以步驟(3)所得的熟石膏為主要原料，以硅酸鈣作為材料改性劑，以偏鋁酸鈉作為重金屬離子固化穩(wěn)定劑，輔以調(diào)凝劑，按質(zhì)量百分比熟石膏70～93.98：硅酸鈣5～20:偏鋁酸鈉1～10:調(diào)凝劑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?qū)⒏鹘M分先粉磨至120～300目，再按質(zhì)量比為熟石膏70～93.98：硅酸鈣5～20:偏鋁酸鈉1～10:調(diào)凝劑0.02～2的比例配料，混合均勻，即得抗水建筑石膏粉;

　　或?qū)⒉襟E(3)所得的熟石膏為主要原料，以硅酸鈣作為材料改性劑、以偏鋁酸鈉作為重金屬離子固化穩(wěn)定劑、以石墨為降阻增強(qiáng)劑、輔以調(diào)凝劑，按質(zhì)量百分比熟石膏65～88.98：硅酸鈣5～20:偏鋁酸鈉1～10:石墨5～15:調(diào)凝劑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?qū)⒏鹘M分先粉磨至120～300目，再按質(zhì)量比為熟石膏65～88.98：硅酸鈣5～20:偏鋁酸鈉1～10:石墨5～15:調(diào)凝劑0.02～2的比例配料，混合均勻，即得抗水降阻建筑石膏粉。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，方案一和方案二步驟(1)中，電鍍污泥廢渣中干基二水硫酸鈣含量>51wt%。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，方案一步驟(4)中，添加界面改性劑后混合粉磨至400～800目。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，方案一步驟(4)中，所述硬石膏指天然硬石膏和/或人造硬石膏。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，方案一步驟(4)中，所述界面改性劑為有機(jī)硅、硬脂酸、硬脂酸鋇、石蠟、三油基鈦酸異丙脂、鈦酸脂偶聯(lián)劑中的至少一種。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，方案一步驟(4)中，所述活化固化劑為硫酸鉀、硫酸鋁、硅酸鈉、偏鋁酸鈉、石灰、純堿、水泥、礦渣、硅灰、硅藻土、粉煤灰、有機(jī)硅蜜胺、萘磺酸鹽中的至少二種。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，方案二步驟(4)中，所述硅酸鈣為鈣硅比為3:1～1:1的活性硅酸鈣礦物，或含硅酸二鈣和硅酸三鈣之和大于55wt%的熟料或水泥替代。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，方案二步驟(4)中，所述調(diào)凝劑為檸檬酸、檸檬酸鈉、酒石酸、酒石酸鉀、丙烯酸、丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉、蛋白質(zhì)類、硼酸、硼酸鈉、蜜胺、萘磺酸鹽中的至少一種。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍污泥材料化利用方法，其特征在于，方案二步驟(4)中，所述石墨為市售的石墨礦或石墨粉。

　　說明書

　　一種電鍍污泥材料化利用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)保利廢領(lǐng)域，尤其涉及一種電鍍污泥材料化利用方法。

　　背景技術(shù)

　　電鍍行業(yè)是當(dāng)今全球三大污染行業(yè)之一，也是我國重要的基礎(chǔ)性加工行業(yè)，而電鍍過程產(chǎn)生的電鍍污泥富集了電鍍廢水中的幾乎所有元素包括有害重金屬，電鍍污泥中常規(guī)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 等及一些陰離子,其中的銅、鎳、鉻等重金屬主要為氫氧化物沉淀物。大多數(shù)電鍍污泥中主要含鉻、鐵、鎳、銅、鋅等重金屬化合物及其可溶性鹽類，具有含水率高、重金屬組分易遷移等特點(diǎn),為偏堿性混合物質(zhì),一般pH值為6.5～10,水分達(dá)70～90%，干基灰分達(dá)62～80%%,焚燒(分解)揮發(fā)物(燒失)為CO2 、H2O和SO2等。因含大量重金屬被列為國家危險廢物。當(dāng)前，我國電鍍企業(yè)規(guī)模相對較小而產(chǎn)品多，產(chǎn)生的電鍍污泥基本上是含多種重金屬成分的混合污泥，且每年產(chǎn)生的電鍍污泥逾1000萬t。目前大部分電鍍污泥只是簡單的堆存或者填埋處理，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時也造成了資源的浪費(fèi)，如何資源化無害化處理電鍍污泥一直是相關(guān)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前，國內(nèi)外對電鍍污泥的處理技術(shù)路徑、方法包括：

　　1)濕法工藝(濕法冶金)回收電鍍污泥中有價金屬(廢渣填埋)技術(shù)。

　　濕法工藝(濕法冶金)回收污泥中有價金屬可分為浸出和金屬分離兩個大工序，浸出主要有生物浸取法、酸浸法、堿浸法; 金屬分離主要有還原分離法(用鐵片或錳鐵還原)、電解沉積法、化學(xué)沉淀法、金屬萃取法。

　　其酸浸法是加入硫酸或鹽酸或硝酸等無機(jī)酸或無機(jī)酸和氧化劑或有機(jī)酸使污泥中金屬離子進(jìn)入溶液變?yōu)橛坞x態(tài)以分離回收，酸浸法研究與應(yīng)用較為成熟，可用于回收污泥中的銅、鎳、鉻、鈦、鋅、鉛、鎘、錳、鐵、鎂等各種金屬。酸浸法浸出效率高，對銅、鎳、鉻等金屬都有很高的浸出率，酸浸后廢渣量一般可減少約50%。

　　堿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-氨鹽溶液作浸出劑，氨對Cu、Ni 等具有較高的選擇性，能與其生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，再通過浮選法，以環(huán)烷酸作萃取劑回收銅鎳，而其他金屬或不生成絡(luò)合物或只生成不穩(wěn)定的絡(luò)合物，鉻、鐵、鋁進(jìn)入氨浸渣，氨浸后廢渣量一般可減少50～60%。

　　生物浸取法是利用化能自養(yǎng)型嗜酸硫桿菌等產(chǎn)酸、酶化作用，將電鍍污泥中難溶重金屬從固相溶出變?yōu)橛坞x態(tài)進(jìn)入液相，再予以回收。生物浸取后廢渣量一般可減少約50%。

　　客觀上，現(xiàn)所有的濕法工藝僅僅局限在對有價金屬的分離，仍殘留下約一半的污泥廢渣量，這些仍含有重金屬的廢渣現(xiàn)基本上是直接棄置或填埋。

　　2)熱化學(xué)法(火法冶金)回收技術(shù)

　　熱化學(xué)法(火法冶金)回收技術(shù)主要有熔煉法、熱化學(xué)預(yù)處理法(焙燒浸取法)、焚燒回收法。

　　電鍍污泥的熱化學(xué)回收技術(shù)著眼于回收其中的有價金屬尤其是貴金屬。

　　其熔煉法主要以回收銅、鎳為目的。熔煉法以煤炭、焦炭為燃料和還原物質(zhì),鐵礦石、銅礦石、石灰石等為輔料。熔煉以銅為主的污泥時, 爐溫1300℃以上,熔出的銅稱為冰銅;熔煉以鎳為主的污泥時,爐溫在1455℃以上,熔出的鎳稱為粗鎳。

　　焙燒浸取法利用高溫焙燒預(yù)處理污泥中的雜質(zhì),再用酸、水等介質(zhì)提取焙燒產(chǎn)物中的有價金屬。如Fábio 等在處理含有Au、Ag、Cu 和Zn 的電鍍污泥時采用硫化焙燒-兩步浸出法分離貴金屬。污泥與硫化劑質(zhì)量按1.0∶0.44的比例混合，在550℃下焙燒90min，焙砂用水浸出15min 后得到Ag、Cu 和Zn，浸出渣再用硫代硫酸鈉浸出得到Au，廢渣填埋。也有用黃鐵礦廢料作酸化原料與電鍍污泥混合后焙燒,然后在室溫下用去離子水對焙燒產(chǎn)物進(jìn)行浸取分離回收鋅、鎳、銅，廢渣棄置。

　　焚燒回收法是先對電鍍污泥經(jīng)焚燒預(yù)處理,減小體積和質(zhì)量、提高渣中重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如項(xiàng)長友等采用焚燒還原熔爐處理含鎳、銅的電鍍污泥，在高溫和還原條件下,將鎳、銅氧化物還原為鎳、銅合金，鉻、鐵還原進(jìn)入爐渣中，再對爐渣中的鉻采用堿性介質(zhì)氧化培燒法,回收重鉻酸鈉，廢渣棄置。

　　熱化學(xué)法能耗高，投資大，處理過程易造成二次污染，且仍有大量廢渣需棄置。

　　3)電鍍污泥穩(wěn)定化處理技術(shù)

　　至今,電鍍污泥尚沒有一個經(jīng)濟(jì)的技術(shù)處理方法,國內(nèi)外常用的方法是固化填埋法。

　　在對電鍍污泥進(jìn)行填埋處置之前,必須先對其進(jìn)行固化穩(wěn)定處理。固化的方法有膠結(jié)料固化和熱化學(xué)固化。

　　膠結(jié)料固化穩(wěn)定處理常用的固化劑有水泥、石灰、粉煤灰、復(fù)合活化工業(yè)廢渣(土壤固化劑)、瀝青、玻璃、水玻璃、磷酸及鹽等,其中,水泥是最為常見的固化劑之一，有研究證明電鍍污泥中加入4～5倍量的水泥可以取得較好的強(qiáng)度和相對最佳的穩(wěn)定效果。水泥固化法雖被廣泛應(yīng)用,但它也存在占地面積大、固化體內(nèi)重金屬長期穩(wěn)定性得不到保證等缺點(diǎn)。為此有研究者在普通水泥中加入黃原酸鹽、螯合劑等來處理重金屬污泥,以降低重金屬的浸出率，但黃原酸鹽、螯合劑及瀝青等有機(jī)物乃至固化的磷酸鹽等都難以經(jīng)受微生物及植物根系的生化作用。

　　由于外加或混加膠結(jié)料固化穩(wěn)定的方法客觀上很不盡人意，近年來，在電鍍污泥最終處置前開發(fā)出了用熱化學(xué)處理技術(shù)對其進(jìn)行預(yù)處理，熱化學(xué)固化穩(wěn)定技術(shù)在電鍍污泥的無害化方面顯示出了一定的優(yōu)勢。如Cheng 等將電鍍污泥與黏土的混合物分別在900℃和1100℃的電爐中熱養(yǎng)護(hù)4h后,對其中鉻的價態(tài)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)在經(jīng)900℃熱養(yǎng)護(hù)處理的混合物中,鉻(Ⅵ)占有絕對優(yōu)勢，而經(jīng)1100℃熱養(yǎng)護(hù)處理的混合物中,鉻則主要以鉻(III)存在。即以足夠高的溫度可降低電鍍污泥毒性。Ahmet等將硼酸鈉和硅酸鈉加入電鍍污泥中混合均勻，先在900℃的旋轉(zhuǎn)爐中預(yù)煅燒后，又分別在850、900和950℃下燒結(jié)固化，即同時加入兩種添加劑調(diào)節(jié)酸性氧化物和堿性氧化物的摩爾比率，其毒性浸出結(jié)果顯示，950℃下高氧化物摩爾比時取得最好的固化效果。

　　今天，熱化學(xué)固化處理電鍍污泥技術(shù)已成為電鍍污泥處置領(lǐng)域的一個重要研究方向。但一則目前這種技術(shù)的研究仍有待深入，二則能耗過高、投資較大、且存在顯見的二次污染，其次，浪費(fèi)了可用資源，不符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念。

　　4)材料化技術(shù)

　　電鍍污泥的材料化技術(shù)是指利用電鍍污泥為原料或輔料生產(chǎn)建筑材料或其它材料的方法。主要包括電鍍污泥用于生產(chǎn)硅酸鹽水泥及燒制陶瓷或釉料和制磚。

　　Ract以電鍍污泥部分取代水泥原料生產(chǎn)硅酸鹽水泥的實(shí)驗(yàn),認(rèn)為在原料中加入鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的電鍍污泥的情況下,水泥燒結(jié)過程也能正常進(jìn)行,而且燒結(jié)產(chǎn)物中鉻的殘留率高達(dá)99.9%。

　　Magalhaes等試驗(yàn)以電鍍污泥與黏土混合物制陶瓷、以電鍍污泥與海灘淤泥混合燒制陶粒;Myrine V.等試驗(yàn)以油污染硅藻土和電鍍污泥及廢玻璃混合物燒制紅色陶瓷;Yuanyuan Tang等試驗(yàn)以含銅電鍍污泥和富鋁的水處理廠污泥在高溫下燒制陶瓷材料;還有研究者以高含鉛電鍍污泥試制釉料;聶鑫淼等則試驗(yàn)利用以少量電鍍污泥和粘土混合制磚。

　　其次，電鍍污泥的資源化材料化技術(shù)研究還有磁化鐵(鐵氧體化)技術(shù)、堆肥化技術(shù)、催化材料技術(shù)等。

　　其中的磁化鐵技術(shù)是采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)將電鍍污泥中的氫氧化鐵等變成復(fù)合鐵氧體,則電鍍污泥中的鐵離子以及其它金屬離子就會被束縛在四氧化三鐵晶格格點(diǎn)上，從而達(dá)到消除重金屬污染的目的,鐵氧體固化產(chǎn)物又可進(jìn)一步產(chǎn)品化，如賈金平等研究的干法和濕法鐵氧體化工藝。該技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)中，且仍有大量污泥廢渣須處理。

　　堆肥化技術(shù)：是以含鉻電鍍污泥堆肥化研究,但我國電鍍污泥毒性較大、成分復(fù)雜,采用堆肥處理后的電鍍污泥農(nóng)用仍有一定的難度和風(fēng)險;加上堆肥周期長、程序復(fù)雜,也限制了電鍍污泥堆肥化處理的研究和應(yīng)用。

　　催化材料技術(shù)：即利用電鍍污泥中的金屬作為催化劑材料。Jia Zhang 等進(jìn)行了以電鍍污泥作為催化與反應(yīng)材料去除溫室氣體六氟化硫( SF6) 的實(shí)驗(yàn)，于600℃下電鍍污泥對SF6的去除容量是1.10mmol/g，同時產(chǎn)生SO2、SiF4以及少量的HF。

　　上述用于生產(chǎn)硅酸鹽水泥、陶瓷、磚的材料化技術(shù)雖然可有限地利用少部分適宜成分的污泥作為原料，但生產(chǎn)硅酸鹽水泥、陶瓷、磚的原料要求都是必須限制原料中的SO3含量，即含SO3高的污泥廢渣(硫酸鈣含量高)因嚴(yán)重影響生產(chǎn)工況和產(chǎn)品質(zhì)量客觀上都不宜或不能使用，也會大幅增加廢氣中SO2濃度。

　　綜上所述，盡管電鍍污泥的資源化利用一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，很多科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)對電鍍污泥中有價金屬的回收利用以及無害化資源化處理進(jìn)行了大量的研究，但多處于實(shí)驗(yàn)室階段或示范性，雖已有相對成熟的濕法工藝(濕法冶金)和熱化學(xué)(火法冶金)有價金屬回收技術(shù)，但全面回收電鍍污泥中有價金屬的工藝技術(shù)上仍存在成本高，操作復(fù)雜，所回收產(chǎn)品純度不高等問題，且處理量小，成本高，都存在污泥廢渣的終極處理問題或二次污染問題，致使全球三大污染源之一的電鍍工業(yè)污染問題一直得不到解決，為此，迫切需要一種可將電鍍污泥作為原料，既可利用已有的成熟方法、可經(jīng)濟(jì)地提取大部分有價金屬，又可資源化利用電鍍污泥所有組份的材料化新方法。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電鍍污泥材料化利用方法，將電鍍污泥作為一種可利用的原料，提供一種安全、簡單、經(jīng)濟(jì)且可完全地利用電鍍污泥成分制取有實(shí)用價值的金屬/金屬鹽材料和石膏基材料的方法。

　　本發(fā)明解決上述問題采取的技術(shù)方案是，一種電鍍污泥材料化利用方法，將電鍍污泥轉(zhuǎn)化為金屬/金屬鹽材料和石膏基材料兩大材料組份，以電鍍污泥制取塑膠用石膏超細(xì)填料或硬石膏膠凝材料，主要包括以下步驟：

　　(1)預(yù)處理(分離有價重金屬)：以濕法(冶金)工藝分離出電鍍污泥中的重金屬元素，以石灰或石灰石中和電鍍污泥，得二水硫酸鈣為主要礦物成分(干基二水硫酸鈣含量>51wt%)的電鍍污泥廢渣;

　　所述的濕法(冶金)工藝為公知的成熟應(yīng)用的硫酸浸取法分離工藝和生物處理法分離工藝;以石灰或石灰石中和，電鍍污泥預(yù)處理中分離出的重金屬元素按公知的工藝制成相應(yīng)的金屬鹽或金屬;

　　(2)生石膏料制備：將步驟(1)所得的以二水硫酸鈣為主要礦物成分的電鍍污泥廢渣干燥至水分<10wt%，破碎和/或粉磨為粒徑20目～200目的物料;

　　(3)熟料制備：將步驟(2)所得的物料在非還原氣氛下，于600～980℃焙燒0.5～5h，得熟料;

　　所得熟料的主要成份為不溶性無水硫酸鈣，其次為三氧化二鐵;

　　(4)石膏超細(xì)填料或硬石膏膠凝材料制成：以步驟(3)所得的熟料，添加占熟料質(zhì)量0.01～1%的界面改性劑，混合粉磨至400～1200目(優(yōu)選400～800目)，得塑膠制品用石膏超細(xì)填料;

　　或?qū)⒉襟E(3)所得的熟料與硬石膏按質(zhì)量比為熟料50～95：硬石膏50～5的比例混合配料，外加占混合料總質(zhì)量0.01～1%的界面改性劑，混合粉磨至400～800目，即得塑膠制品用超細(xì)石膏填料;

　　或?qū)⒉襟E(3)所得的熟料、硬石膏先分別粉磨至400～800目，再與占混合物料總質(zhì)量0.01～1%的界面改性劑混合均勻，即得塑膠制品用超細(xì)石膏填料;或?qū)⒉襟E(3)所得的熟料與活化固化劑按質(zhì)量比熟料50～95:活化固化劑50～5的比例混合粉磨至180～300目，即得硬石膏膠凝材料。

　　步驟(4)中，所述硬石膏指天然硬石膏和/或人造硬石膏。所述界面改性劑指可改善填料和塑料樹脂/橡膠樹脂界面結(jié)合性能的化合物，如有機(jī)硅、硬脂酸、硬脂酸鋇、石蠟、三油基鈦酸異丙脂、鈦酸脂偶聯(lián)劑等中的至少一種。所述活化固化劑指在水介質(zhì)條件下能活化不溶性無水硫酸鈣和/或固化重金屬離子和/或提高制品抗水性的物質(zhì)，優(yōu)選硫酸鉀、硫酸鋁、硅酸鈉、偏鋁酸鈉、堿(如石灰、純堿)、活性硅鋁酸鹽(如水泥、礦渣、硅灰、硅藻土、粉煤灰等)、有機(jī)硅及減水劑(如蜜胺、萘磺酸鹽等)等中的至少二種。

　　本發(fā)明針對電鍍污泥廢渣的主要成分是二水石膏和氫氧化鐵，采用600～980℃非還原性氣氛、高溫?zé)崽幚�，即在抑制硫酸鹽分解、抑制重金屬被還原的氧化性氣氛下，將二水石膏和氫氧化鐵轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的不溶性硬石膏和三氧化鐵填料(不溶性硬石膏是一種性能顯著優(yōu)于碳酸鈣粉的耐酸填料、三氧化二鐵也是一種高檔填料)，同時，借600℃以上(硅酸根團(tuán)、鋁酸根團(tuán)在600℃以上熱活化)高溫?zé)崃�學(xué)條件，利用廢渣中所含的少量的硅酸根團(tuán)和鋁酸根團(tuán)固融穩(wěn)定廢渣中少量的重金屬離子，并借界面改性劑進(jìn)一步改善超細(xì)填料粒子和塑膠樹脂的融合性能，使之成為一種可替代傳統(tǒng)的塑膠填料(碳酸鈣粉)的優(yōu)質(zhì)填料，并以塑膠樹脂履裹殘存且已固化的重金屬，徹底消除可能的重金屬污染。

　　進(jìn)一步，一種電鍍污泥材料化利用方法，將電鍍污泥轉(zhuǎn)化為金屬/金屬鹽材料和石膏基材料兩大材料組份，以電鍍污泥制取抗水建筑石膏粉或抗水降阻建筑石膏粉，主要包括以下步驟：

　　(1)預(yù)處理(分離重金屬)：以濕法(冶金)工藝分離出電鍍污泥中的重金屬元素，以石灰或石灰石中和電鍍污泥，得二水硫酸鈣為主要礦物成分(干基二水硫酸鈣含量>51wt%)的電鍍污泥廢渣;

　　所述的濕法(冶金)工藝為公知的成熟應(yīng)用的硫酸浸取法分離工藝和生物處理法分離工藝，以石灰或石灰石中和，電鍍污泥預(yù)處理中分離出的重金屬元素按公知的工藝制成相應(yīng)的金屬鹽或金屬;

　　(2)生石膏料制備：將步驟(1)所得的以二水硫酸鈣為主要礦物成分的電鍍污泥廢渣干燥至水分<10wt%,破碎和/或粉磨至粒徑80目～200目的物料;

　　(3)熟石膏制備：將步驟(2)所得的物料于130～350℃干熱脫水，陳化得熟石膏;

　　所得熟石膏的主要成份為β-半水硫酸鈣和三氧化二鐵，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：以步驟(3)所得的熟石膏為主要原料，以硅酸鈣作為材料改性劑，以偏鋁酸鈉作為重金屬離子固化穩(wěn)定劑，輔以調(diào)凝劑，按質(zhì)量百分比熟石膏70～93.98：硅酸鈣5～20:偏鋁酸鈉1～10:調(diào)凝劑0.02～2的比例配料(各組份之和為100)，混合粉磨至120～300目，即得抗水建筑石膏粉;或?qū)⒏鹘M分先粉磨至120～300目，再按質(zhì)量比為熟石膏70～93.98：硅酸鈣5～20:偏鋁酸鈉1～10:調(diào)凝劑0.02～2的比例配料，混合均勻，即得抗水建筑石膏粉;

　　或?qū)⒉襟E(3)所得的熟石膏為主要原料，以硅酸鈣作為材料改性劑、以偏鋁酸鈉作為重金屬離子固化穩(wěn)定劑、以石墨為降阻增強(qiáng)劑、輔以調(diào)凝劑，按質(zhì)量百分比熟石膏65～88.98：硅酸鈣5～20:偏鋁酸鈉1～10:石墨5～15:調(diào)凝劑0.02～2的比例配料(各組份之和為100)，混合粉磨至120～300目，即得抗水降阻建筑石膏粉;或?qū)⒏鹘M分先粉磨至120～300目，再按質(zhì)量比為熟石膏65～88.98：硅酸鈣5～20:偏鋁酸鈉1～10:石墨5～15:調(diào)凝劑0.02～2的比例配料，混合均勻，即得抗水降阻建筑石膏粉。

　　所述硅酸鈣為鈣硅比為3:1～1:1的活性硅酸鈣礦物，也可選用含硅酸二鈣和硅酸三鈣之和大于55wt%的熟料或水泥替代;所述調(diào)凝劑為有機(jī)酸及其可溶鹽(如檸檬酸、檸檬酸鈉、酒石酸、酒石酸鉀、丙烯酸、丙烯酸鈉等)、堿性磷酸鹽(如六偏磷酸鈉、多聚磷酸鈉等)以及蛋白質(zhì)類、硼酸、硼酸鈉、蜜胺、萘磺酸鹽等中的至少一種;所述石墨為市售的石墨礦或石墨粉。

　　本發(fā)明：a)針對硫酸浸取法、生物法處理電鍍污泥廢渣主要成分是二水硫酸鈣的特點(diǎn)，采用簡便的干熱法轉(zhuǎn)化為β- 半水石膏為主的具有良好膠凝固化特性的建筑石膏粉;b)針對含有較多的氫氧化鐵/三氧化二鐵及含少量重金屬元素的特征，以添加的高活性硅酸鈣和偏鋁酸鈉復(fù)合改性劑活化氫氧化鐵/三氧化二鐵使之轉(zhuǎn)化為可抗水性材料，并使石膏制品具有較好的抗水性，抑制制品的水侵蝕，同時，以硅酸根團(tuán)和鋁酸根團(tuán)晶格置換固化重金屬元素使之穩(wěn)定固化，并覆裹固化重金屬礦物，且提高石膏制品的強(qiáng)度;c)以調(diào)凝劑調(diào)整建筑石膏粉的凝結(jié)時間和需水量，使之便于應(yīng)用;d)針對本發(fā)明建筑石膏粉應(yīng)用水化后的產(chǎn)物二水石膏和水合三氧化二鐵本身具有一定的導(dǎo)電性，補(bǔ)加適量的石墨增強(qiáng)導(dǎo)電性，使之可作為新材料-抗水降阻石膏材料。

　　本發(fā)明的有益效果：

　　1)將電鍍污泥作為含多金屬的原料，對電鍍污泥實(shí)施資源化材料化利用，制取兩大類材料，即相應(yīng)的金屬和/或金屬鹽材料和石膏基建筑材料，利于解決電鍍行業(yè)的污染問題，利于實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

　　2)選用成熟的濕法(冶金)工藝中的硫酸浸取法和生物浸取法預(yù)處理分離電鍍污泥中的重金屬，并以石灰或石灰石中和，一則可低成本的回收絕大部分有價金屬或重金屬制取相應(yīng)的金屬或金屬鹽材料，且易于獲得較高純度的金屬或金屬鹽材料或原料;二則可簡便地獲得以二水石膏為主要礦物的污泥廢渣，即可利用的石膏基資源。無電鍍污泥廢渣排放，徹底消除了廢渣的環(huán)境污染及隱患，利于環(huán)境保護(hù)。

　　3)以(預(yù)處理分離所得的)石膏基污泥廢渣為原料生產(chǎn)石膏基新產(chǎn)品—石膏超細(xì)填料和/或硬石膏膠凝材料和/或抗水及抗水降阻建筑石膏粉(及制品)供應(yīng)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)建設(shè)，既可節(jié)省大量的天然資源，又利于大氣和水土環(huán)境保護(hù)。