本發(fā)明屬于重金屬固廢處理領(lǐng)域，公開了一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法。將原始電鍍污泥或經(jīng)過預(yù)處理的電鍍污泥與堿液置于水熱釜內(nèi)混合攪拌;將得到的混合體系密封，通入一定壓力的氧氣或空氣，或者加入氧化劑，保持?jǐn)嚢璞剡M(jìn)行水熱反應(yīng)，所得反應(yīng)體系靜置冷卻后抽濾，濾液為高濃度鉻液，固體經(jīng)洗滌后為無毒礦物。本發(fā)明在保證鉻具有高浸出率的基礎(chǔ)上，可以將溫度降至300℃以下，既降低了能耗，也延長了設(shè)備的使用壽命。且不需要投入石灰、白云石等填料，有利于廢物的減量化。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于包括如下處理步驟：

　　(1)將電鍍污泥或經(jīng)過預(yù)處理的電鍍污泥與堿液置于水熱釜內(nèi)混合攪拌;

　　(2)將步驟(1)中得到的混合體系密封，通入一定壓力的氧氣或空氣，或者加入氧化劑，保持?jǐn)嚢璞剡M(jìn)行水熱反應(yīng);

　　(3)將步驟(2)中得到的反應(yīng)體系靜置冷卻后抽濾，濾液為高濃度鉻液，固體經(jīng)洗滌后為無毒礦物。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于：步驟(1)中所述預(yù)處理是指烘干后進(jìn)一步利用球磨機(jī)進(jìn)行機(jī)械活化。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于：步驟(1)中所述堿液是指含有NaOH和KOH中至少一種堿的水溶液;當(dāng)電鍍污泥中鈣含量高于10wt.%時(shí)，應(yīng)在堿液中補(bǔ)充碳酸鹽、草酸鹽以及磷酸鹽中的至少一種鹽。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于：步驟(1)中所述堿液體積與電鍍污泥干基質(zhì)量的比例為0.5～20L:1kg;堿液中堿的投加質(zhì)量為電鍍污泥干基質(zhì)量的2%～35%，鹽的投加質(zhì)量為電鍍污泥干基質(zhì)量的0%～35%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于：步驟(2)中所述氧氣壓力為0.2～2MPa，空氣壓力為0.5～2.5MPa。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于：步驟(2)中所述氧化劑為硝酸鹽或過氧化氫;氧化劑的投加質(zhì)量為電鍍污泥干基質(zhì)量的2%～40%。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于：步驟(2)中所述水熱反應(yīng)的溫度為100～300℃，時(shí)間為0.5～12h。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于：步驟(3)中所述洗滌是指用水或濃度為0.05～1g/mL的稀堿溶液洗滌，洗滌之后的洗液回用到步驟(1)內(nèi)。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，其特征在于：步驟(3)中所得高濃度鉻液回用到電鍍行業(yè)中，或通過蒸發(fā)結(jié)晶得到鉻酸鹽產(chǎn)品;所得無毒礦物回用到礦物冶煉中作為原料或者填料使用。

　　說明書

　　一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于重金屬固廢處理領(lǐng)域，具體涉及一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法。

　　背景技術(shù)

　　電鍍污泥是電鍍廢水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，其中含有大量的鉻、鎘、鎳、鋅等有毒重金屬。電鍍污泥中的大量重金屬既是環(huán)境污染物，也是可以回收的金屬資源，其中鉻是毒性高、可致癌、含量大的重金屬成分之一。因此開發(fā)電鍍污泥中鉻的有效分離方法的需求十分迫切。

　　針對電鍍污泥中鉻的回收方法目前主要有酸浸法(公開號CN107604163A)、火法(公開號CN107299219B)、焙燒浸取法(公開號CN105271632B)。其中，酸浸法操作簡單，但存在選擇性差，溫和條件下提取率低，非常規(guī)條件下(如加熱等)提取則易造成設(shè)備腐蝕等問題?；鸱ㄒ苯鹨话銜?huì)加入填料和輔料(如銅礦石和石灰石)，以煤炭、焦炭為燃料和還原物質(zhì)，但目前僅以提取銅、鎳金屬為主，且通常所需要的反應(yīng)溫度達(dá)到了1000℃以上，還存在高溫廢氣的處理難題。焙燒浸取法提取率高，但所需溫度也較高，常常需要將溫度升高到500℃以上，促進(jìn)空氣和物料的接觸的過程中，需要加入石灰、白云石等填料，這不利于廢物減量化。發(fā)展一種在較為溫和的條件下，實(shí)現(xiàn)鉻高效選擇性提取的方法十分迫切。

　　在密閉壓力容器中，以水作為反應(yīng)介質(zhì)，通過對反應(yīng)容器加熱，產(chǎn)生高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境，可以促進(jìn)離子反應(yīng)，使一些在常溫常壓下反應(yīng)速度很慢的熱力學(xué)反應(yīng)可以快速進(jìn)行。如專利《電鍍污泥與酸洗廢液協(xié)同水熱鐵氧體化的處理方法》(公開號CN101565304A)，在水熱條件下，電鍍污泥與酸洗液反應(yīng)，使電鍍污泥中的重金屬以低滲濾液毒性的復(fù)合鐵氧體固定存在，但無法實(shí)現(xiàn)重金屬的提取。專利《電鍍污泥水熱處理方法》(公開號CN103011535A)通過電鍍污泥的水熱處理方法，能較有效地浸出重金屬，降低污泥含水量、污泥殘?jiān)w積和重金屬殘?jiān)芙馑俾?，但無法實(shí)現(xiàn)鉻的選擇性提取。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法。本發(fā)明方法從根本上解決了鉻的環(huán)境污染問題，并且回收了鉻資源。

　　本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

　　一種水熱與氧化協(xié)同提取電鍍污泥中鉻的方法，包括如下處理步驟：

　　(1)將電鍍污泥或經(jīng)過預(yù)處理的電鍍污泥與堿液置于水熱釜內(nèi)混合攪拌;

　　(2)將步驟(1)中得到的混合體系密封，通入一定壓力的氧氣或空氣，或者加入氧化劑，保持?jǐn)嚢璞剡M(jìn)行水熱反應(yīng);

　　(3)將步驟(2)中得到的反應(yīng)體系(固液混合體系)靜置冷卻后抽濾，濾液為高濃度鉻液，固體經(jīng)洗滌后為無毒礦物。

　　進(jìn)一步地，步驟(1)中所述預(yù)處理是指烘干后進(jìn)一步利用球磨機(jī)進(jìn)行機(jī)械活化。

　　進(jìn)一步地，步驟(1)中所述堿液是指含有NaOH和KOH中至少一種堿的水溶液;當(dāng)電鍍污泥中鈣含量高于10wt.%時(shí)，應(yīng)在堿液中補(bǔ)充碳酸鹽、草酸鹽以及磷酸鹽中的至少一種鹽。

　　進(jìn)一步地，步驟(1)中所述堿液體積與電鍍污泥干基質(zhì)量的比例為0.5～20L:1kg;堿液中堿的投加質(zhì)量為電鍍污泥干基質(zhì)量的2%～35%，鹽的投加質(zhì)量為電鍍污泥干基質(zhì)量的0%～35%。

　　進(jìn)一步地，步驟(2)中所述氧氣壓力為0.2～2MPa，空氣壓力為0.5～2.5MPa。

　　進(jìn)一步地，步驟(2)中所述氧化劑為硝酸鹽或過氧化氫;氧化劑的投加質(zhì)量為電鍍污泥干基質(zhì)量的2%～40%。

　　進(jìn)一步地，步驟(2)中所述水熱反應(yīng)的溫度為100～300℃，時(shí)間為0.5～12h。

　　進(jìn)一步地，步驟(3)中所述洗滌是指用水或濃度為0.05～1g/mL的稀堿溶液洗滌，洗滌之后的洗液回用到步驟(1)內(nèi)。

　　進(jìn)一步地，步驟(3)中所得高濃度鉻液回用到電鍍行業(yè)中，或通過蒸發(fā)結(jié)晶得到鉻酸鹽產(chǎn)品;所得無毒礦物回用到礦物冶煉中作為原料或者填料使用。

　　本發(fā)明的原理如下：

　　利用水熱法具有高反應(yīng)活性、低蒸汽壓、高沸點(diǎn)、性能可控等顯著優(yōu)異特性，降低對電鍍污泥中鉻提取所需要的能耗。主要發(fā)生的反應(yīng)如下：

　　4NO3-+2H2O===4NO2↑+O2↑+4OH-

　　2H2O2===2H2O+O2↑

　　4Cr3++20OH-+3O2===4CrO42-+10H2O

　　可以看出在反應(yīng)過程中，需要不斷提供氫氧根和受電子體，因此需要在循環(huán)過程中補(bǔ)加適量的堿和氧氣/氧化劑。

　　本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

　　(1)本發(fā)明在保證鉻具有高浸出率的基礎(chǔ)上，可以將溫度降至300℃以下，既降低了能耗，也延長了設(shè)備的使用壽命。跟普通酸浸對比，本發(fā)明具有較高的選擇性，且不會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕;不會(huì)出現(xiàn)火法冶金中溫度過高，廢氣難處理等問題;同時(shí)，相比于普通的焙燒浸取法，本發(fā)明不需要投入石灰、白云石等填料，有利于廢物的減量化。

　　(2)本發(fā)明方法工藝簡單、成本低、見效快、處理量大、提取徹底，全工藝流程可循環(huán)，無多余三廢產(chǎn)生。采用該方法提取的高濃度、高純度的鉻液可回用到電鍍行業(yè)中，或通過蒸發(fā)結(jié)晶得到鉻酸鹽產(chǎn)品;采用該方法產(chǎn)生的含其他金屬的固體產(chǎn)品可回用到礦物冶煉中作為原料或者填料使用，實(shí)現(xiàn)徹底的變廢為寶。