公布日：2023.01.20
申請日：2022.11.01
分類號：C03C8/00(2006.01)I;C01F11/24(2006.01)I;C01F11/36(2006.01)I;C01F11/38(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種含鈣鐵鉻污泥的綜合利用方法，所述綜合利用方法包括如下步驟：將含鈣鐵鉻污泥、水和可溶性碳酸鹽混合，進(jìn)行第一反應(yīng)后經(jīng)固液分離得到第一固相和第一液相，所述第一固相洗滌后的洗水和第一液相混合后經(jīng)蒸發(fā)，得到硫酸鹽；將所述洗滌后的第一固相和酸進(jìn)行第二反應(yīng)，之后加入鐵鹽進(jìn)行第三反應(yīng)，經(jīng)固液分離得到陶瓷釉料基料和第二濾液；將得到的第二濾液進(jìn)行中和處理，得到中和泥和中和液，所述中和泥返回作為含鈣鐵鉻污泥進(jìn)行使用，所述中和液經(jīng)處理得到鈣鹽。通過采用多段協(xié)同的方案，實(shí)現(xiàn)了含鈣鐵鉻污泥中鈣，鐵和鉻元素的高效回收，其中，鐵和鉻作為陶瓷釉料基料進(jìn)行二次利用，鈣元素通過得到鈣鹽產(chǎn)品進(jìn)行二次利用。
權(quán)利要求書
1.一種含鈣鐵鉻污泥的綜合利用方法，其特征在于，所述綜合利用方法包括如下步驟：(1)將含鈣鐵鉻污泥、水和可溶性碳酸鹽混合，進(jìn)行第一反應(yīng)后經(jīng)固液分離得到第一固相和第一液相，所述第一固相洗滌后的洗水和第一液相混合后經(jīng)蒸發(fā)，得到硫酸鹽；(2)將步驟(1)所述洗滌后的第一固相和酸進(jìn)行第二反應(yīng)，之后加入鐵鹽進(jìn)行第三反應(yīng)，經(jīng)固液分離得到陶瓷釉料基料和第二濾液；(3)將步驟(2)得到的第二濾液進(jìn)行中和處理，得到中和泥和中和液，所述中和泥返回作為含鈣鐵鉻污泥進(jìn)行使用，所述中和液經(jīng)處理得到鈣鹽。
2.如權(quán)利要求1所述綜合利用方法，其特征在于，步驟(1)所述含鈣鐵鉻污泥以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：鈣5-15％，鐵5-15％，鉻5-20％。
3.如權(quán)利要求1或2所述綜合利用方法，其特征在于，步驟(1)所述含鈣鐵鉻污泥和水的固液比g/mL為1:(2-2.2)；優(yōu)選地，步驟(1)所述可溶性碳酸鹽的加入量為理論添加量以硫酸鈣計(jì)為1-1.2倍；優(yōu)選地，步驟(1)所述第一反應(yīng)的時間為1-2h。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述綜合利用方法，其特征在于，步驟(2)所述酸的加入終點(diǎn)為物料的pH值為3-3.5；優(yōu)選地，步驟(2)所述酸包括鹽酸或硝酸。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述綜合利用方法，其特征在于，步驟(2)所述第二反應(yīng)的時間為1-2h。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述綜合利用方法，其特征在于，步驟(2)所述鐵鹽的加入量為理論加入量以磷酸鈣計(jì)的1-2倍；優(yōu)選地，步驟(2)所述鐵鹽包括氯化鐵或硝酸鐵。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述綜合利用方法，其特征在于，步驟(2)所述酸的酸根和所述鐵鹽的酸根相同。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述綜合利用方法，其特征在于，步驟(2)所述第三反應(yīng)的時間為0.5-1h。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述綜合利用方法，其特征在于，步驟(3)所述中和處理的終點(diǎn)pH值為6-8.5；優(yōu)選地，步驟(3)所述中和泥經(jīng)洗滌后的洗滌水和所述中和液混合后進(jìn)行噴霧處理或蒸發(fā)結(jié)晶。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述綜合利用方法，其特征在于，所述綜合利用方法包括如下步驟：(1)將含鈣鐵鉻污泥、水和可溶性碳酸鹽混合，進(jìn)行第一反應(yīng)后經(jīng)固液分離得到第一固相和第一液相，所述第一固相洗滌后的洗水和第一液相混合后經(jīng)蒸發(fā)，得到硫酸鹽；所述含鈣鐵鉻污泥以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：鈣5-15％，鐵5-15％，鉻5-20％；所述含鈣鐵鉻污泥和水的固液比g/mL為1:(2-2.2)；所述可溶性碳酸鹽的加入量為理論添加量以硫酸鈣計(jì)為1-1.2倍；所述第一反應(yīng)的時間為1-2h；(2)將步驟(1)所述洗滌后的第一固相和酸進(jìn)行第二反應(yīng)，之后加入鐵鹽進(jìn)行第三反應(yīng)，經(jīng)固液分離得到陶瓷釉料基料和第二濾液；所述酸的加入終點(diǎn)為物料的pH值為3-3.5；所述酸包括鹽酸或硝酸；所述第二反應(yīng)的時間為1-2h；所述鐵鹽的加入量為理論加入量以磷酸鈣計(jì)的1-2倍；所述鐵鹽包括氯化鐵或硝酸鐵；所述酸的酸根和所述鐵鹽的酸根相同；所述第三反應(yīng)的時間為0.5-1h；(3)將步驟(2)得到的第二濾液進(jìn)行中和處理，得到中和泥和中和液，所述中和泥返回作為含鈣鐵鉻污泥進(jìn)行使用，所述中和液經(jīng)噴霧處理或蒸發(fā)結(jié)晶得到鈣鹽；所述中和處理的終點(diǎn)pH值為6-8.5；所述中和泥經(jīng)洗滌后的洗滌水和所述中和液混合后進(jìn)行噴霧處理或蒸發(fā)結(jié)晶。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含鈣鐵鉻污泥的綜合利用方法，解決了當(dāng)前對含鈣鐵鉻污泥處理時存在的利用率低，產(chǎn)品回收率低，品質(zhì)差的問題。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種含鈣鐵鉻污泥的綜合利用方法，所述綜合利用方法包括如下步驟：
(1)將含鈣鐵鉻污泥、水和可溶性碳酸鹽混合，進(jìn)行第一反應(yīng)后經(jīng)固液分離得到第一固相和第一液相，所述第一固相洗滌后的洗水和第一液相混合后經(jīng)蒸發(fā)，得到硫酸鹽；
(2)將步驟(1)所述洗滌后的第一固相和酸進(jìn)行第二反應(yīng)，之后加入鐵鹽進(jìn)行第三反應(yīng)，經(jīng)固液分離得到陶瓷釉料基料和第二濾液；
(3)將步驟(2)得到的第二濾液進(jìn)行中和處理，得到中和泥和中和液，所述中和泥返回作為含鈣鐵鉻污泥進(jìn)行使用，所述中和液經(jīng)處理得到鈣鹽。
本發(fā)明提供的綜合利用方法，通過采用多段協(xié)同的方案，實(shí)現(xiàn)了含鈣鐵鉻污泥中鈣，鐵和鉻元素的高效回收，其中，鐵和鉻作為陶瓷釉料基料進(jìn)行二次利用，鈣元素通過得到鈣鹽產(chǎn)品進(jìn)行二次利用。
本發(fā)明中，所述陶瓷釉料基料制備依據(jù)為在建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品一般采用顏色釉進(jìn)行裝飾，使其在滿足使用時也帶有可欣賞的美感，提高了產(chǎn)品的附加值。建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的顏色釉均采用金屬氧化物顏料制備，鐵、鉻均為常用的無機(jī)染料，鈣的適量添加可確保陶瓷釉料的品質(zhì)，但鈣的添加量較多時在高溫下會大幅度降低釉料粘度，導(dǎo)致釉料析晶，有時會造成分相，同時對釉料光澤也有一定影響，使其性能大大降低，而本發(fā)明中的含鈣污泥中鈣的主要組成為硫酸鈣、氫氧化鈣、磷酸鈣、碳酸鈣等，經(jīng)處理后即可作為制備陶瓷釉料基料，即將本發(fā)明中得到的陶瓷釉料基料依據(jù)釉料所需的元素組成進(jìn)行配置即可得到鐵鉻釉料的基礎(chǔ)原料，從而實(shí)現(xiàn)高鈣鐵鉻污泥的資源化利用。
本發(fā)明中，含鈣鐵鉻污泥主要為含鉻廢液處理過程產(chǎn)生的以氫氧化物為主要成分的沉淀物。
本發(fā)明中，所述中和液的處理方式可以是噴霧干燥處理和蒸發(fā)結(jié)晶，從而得到鈣鹽，具體為氯化鈣和硝酸鈣。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述含鈣鐵鉻污泥以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：鈣5-15％，鐵5-15％，鉻5-20％，以干基計(jì)。
本發(fā)明中，所述含鈣鐵鉻污泥中的鈣以質(zhì)量百分含量計(jì)為5-15％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
本發(fā)明中，所述含鈣鐵鉻污泥中的鐵以質(zhì)量百分含量計(jì)為5-15％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
本發(fā)明中，所述含鈣鐵鉻污泥中的鉻以質(zhì)量百分含量計(jì)為5-15％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(1)所述含鈣鐵鉻污泥和水的固液比g/mL為1:(2-2.2)，例如可以是1:2、1:2.02、1:2.04、1:2.06、1:2.08、1:2.1、1:2.12、1:2.14、1:2.16、1:2.18或1:2.2等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
優(yōu)選地，步驟(1)所述可溶性碳酸鹽的加入量為理論添加量以硫酸鈣計(jì)為1-1.2倍，例如可以是1倍、1.02倍、1.04倍、1.06倍、1.08倍、1.1倍、1.12倍、1.14倍、1.16倍、1.18倍或1.2倍等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
本發(fā)明中，可溶性碳酸鹽的加入量為依據(jù)污泥中的鈣元素的量，依據(jù)反應(yīng)方程式I計(jì)算所需可溶性碳酸鹽的理論加入量，然后乘以相應(yīng)的倍數(shù)。
Na2CO3+CaSO4＝CaCO3+Na2SO4(I)
優(yōu)選地，步驟(1)所述第一反應(yīng)的時間為1-2h，例如可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述酸的加入終點(diǎn)為物料的pH值為3-3.5，例如可以是3、3.05、3.1、3.15、3.2、3.25、3.3、3.35、3.4、3.45或3.5等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
優(yōu)選地，步驟(2)所述酸包括鹽酸或硝酸。
本發(fā)明中，對所用酸的質(zhì)量濃度不進(jìn)行限定，僅需保證終點(diǎn)pH值達(dá)到要求即可。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述第二反應(yīng)的時間為1-2h，例如可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述鐵鹽的加入量為理論加入量以磷酸鈣計(jì)的1-2倍，例如可以是1倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6.倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍或2倍等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
本發(fā)明中，鐵鹽加入量的確定參照鈣鹽的加入量進(jìn)行確認(rèn)即可。
優(yōu)選地，步驟(2)所述鐵鹽包括氯化鐵或硝酸鐵。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述酸的酸根和所述鐵鹽的酸根相同。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(2)所述第三反應(yīng)的時間為0.5-1h，例如可以是0.5h、0.55h、0.6h、0.65h、0.7h、0.75h、0.8h、0.85h、0.9h、0.95h或1h等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟(3)所述中和處理的終點(diǎn)pH值為6-8.5，例如可以是6、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、7、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8、8.1、8.2、8.3、8.4或8.5等，但不限于所列舉的數(shù)值，該范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
本發(fā)明中，中和處理的終點(diǎn)pH值依據(jù)產(chǎn)物的不同存在不同的選擇，如當(dāng)產(chǎn)物為氯化鈣時終點(diǎn)pH值為7.5-8.5，當(dāng)產(chǎn)物為硝酸鈣時終點(diǎn)pH值為6-7。
優(yōu)選地，步驟(3)所述中和泥經(jīng)洗滌后的洗滌水和所述中和液混合后進(jìn)行噴霧處理或蒸發(fā)結(jié)晶。
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述綜合利用方法包括如下步驟：
(1)將含鈣鐵鉻污泥、水和可溶性碳酸鹽混合，進(jìn)行第一反應(yīng)后經(jīng)固液分離得到第一固相和第一液相，所述第一固相洗滌后的洗水和第一液相混合后經(jīng)蒸發(fā)，得到硫酸鹽；所述含鈣鐵鉻污泥以質(zhì)量百分含量計(jì)包括：鈣5-15％，鐵5-15％，鉻5-20％；所述含鈣鐵鉻污泥和水的固液比g/mL為1:(2-2.2)；所述可溶性碳酸鹽的加入量為理論添加量以硫酸鈣計(jì)為1-1.2倍；所述第一反應(yīng)的時間為1-2h；
(2)將步驟(1)所述洗滌后的第一固相和酸進(jìn)行第二反應(yīng)，之后加入鐵鹽進(jìn)行第三反應(yīng)，經(jīng)固液分離得到陶瓷釉料基料和第二濾液；所述酸的加入終點(diǎn)為物料的pH值為3-3.5；所述酸包括鹽酸或硝酸；所述第二反應(yīng)的時間為1-2h；所述鐵鹽的加入量為理論加入量以磷酸鈣計(jì)的1-2倍；所述鐵鹽包括氯化鐵或硝酸鐵；所述酸的酸根和所述鐵鹽的酸根相同；所述第三反應(yīng)的時間為0.5-1h；
(3)將步驟(2)得到的第二濾液進(jìn)行中和處理，得到中和泥和中和液，所述中和泥返回作為含鈣鐵鉻污泥進(jìn)行使用，所述中和液經(jīng)噴霧處理或蒸發(fā)結(jié)晶得到鈣鹽；所述中和處理的終點(diǎn)pH值為6-8.5；所述中和泥經(jīng)洗滌后的洗滌水和所述中和液混合后進(jìn)行噴霧處理或蒸發(fā)結(jié)晶。
與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明針對鈣存在形態(tài)的不同，將鈣轉(zhuǎn)化為酸可以溶解的形態(tài)，同時利用鐵、鉻、鈣在特定的pH值范圍內(nèi)酸浸時浸出率的差異，將鈣最大程度的從固相體系中去除，而將鐵、鉻最大程度的保留在固相中，實(shí)現(xiàn)了污泥中鐵鉻和鈣的分離，有利于鐵元素和鈣元素的進(jìn)一步利用。本發(fā)明中鈣的浸出率>90％，鐵、鉻的浸出率<10％。
(2)鐵鹽的加入使得體系中磷酸根以磷酸鐵形式析出，將磷酸根從體系中去除的同時，未引入其它雜質(zhì)，保證了鐵鉻污泥及鈣鹽的品質(zhì)。
(3)經(jīng)處理后所得鐵鉻污泥中以質(zhì)量百分含量計(jì)鈣含量≤0.93％，鉻含量≥13.15％，鐵含量≥7.26％，滿足陶瓷釉料基料要求，可作為陶瓷釉料基料；經(jīng)處理后所得鈣鹽純度>98％，可滿足工業(yè)級產(chǎn)品要求，從而實(shí)現(xiàn)含鈣鐵鉻污泥的資源化。
(4)本發(fā)明操作簡單，能耗較低，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
（發(fā)明人：張皖秋;楊添）
