公布日：2023.09.12
申请日：2023.05.17
分类号：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
本发明公开了一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，属于危废处理技术领域，包括S1、酸浸：将含锡污泥倒入反应池中，然后相反应池中加入质量浓度为37％浓盐酸和水；S2、生物浸提：降低反应池温度至20‑30℃，然后加入混养型嗜酸性微生物菌剂；S3、浸出渣处理：将步骤S2中得到的浸出渣进行水洗，清洗后得到的水洗混合物再进行过滤，得到洗后液和无机渣，所述无机渣进行烧结，烧结后得到烧结块；S4、浸出液处理：将步骤S2中得到的浸出液放入置换池中，加入锌粉并进行搅拌，置换出锡，本发明采用高效活性的微生物浸提锡泥，既解决了湿法酸浸无法破解配合物影响的问题，又避免了火法能耗高、回收率低、烟气难以处理达标的缺陷。
权利要求书
1.一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、酸浸：将含锡污泥倒入反应池中，然后向反应池中加入质量浓度为37％浓盐酸和水，调节pH值为3-5，反应池温度为50-60℃，并对反应池持续搅拌，搅拌速度为20-30r/min，反应时长为4-5h，反应结束后静置8-10h，抽取反应池上清液的2/3体积量进行过滤，过滤后得到滤液A和滤渣A，将滤渣A投入反应池中；S2、生物浸提：降低反应池温度至20-30℃，然后加入混养型嗜酸性微生物菌剂，投入质量浓度为37％浓盐酸以调节pH值保持在3-5，继续对反应池进行搅拌，搅拌速度为20-30r/min，反应时长为4-8h，反应结束后进行过滤，得到滤液B和浸出渣，将步骤S1中的滤液A与滤液B进行混合，得到浸出液；S3、浸出渣处理：将步骤S2中得到的浸出渣进行水洗，清洗后得到的水洗混合物再进行过滤，得到洗后液和无机渣，所述无机渣进行烧结，烧结后得到烧结块；S4、浸出液处理：将步骤S2中得到的浸出液放入置换池中，加入锌粉并进行搅拌，置换池温度为25-35℃，搅拌速度为20-30r/min，加入锌粉至无沉淀产生后，停止搅拌，得到置换液，将置换液进行压滤，压滤后得到压滤液和压滤渣，将压滤渣进行干燥，干燥温度为80-100℃，干燥至含水率≤1％后，得到锡粉，将锡粉放入真空熔炼炉中进行熔炼，熔炼完成后进行浇铸，得到锡铸锭，回收锡铸锭进行二次利用。
2.如权利要求1所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，所述步骤S2中的混养型嗜酸性微生物菌剂的加入量为10-30wt％。
3.如权利要求1所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，所述步骤S2中混养型嗜酸性微生物菌剂由以下重量份的成分组成：4-5份幽门螺杆菌、1-3份酸化产甲烷菌、2-5份嗜酸热流化叶菌、1-2份嗜酸性芽孢杆菌、7-9份氧化亚硫酸杆菌、4-5份铁氧化古菌、2.3-4.5份硫氧化古菌、2-6份脂环酸芽孢杆菌、余量为细菌培养液。
4.如权利按要求3所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，所述细菌培养液由以下质量百分比的成分组成：3-5％蛋白胨、7-9％糖和氯化钠、10-15％胰蛋白胨、1-2％氯化镁、1-3％氯化钙、30-35％质量浓度为20％的稀盐酸、余量为纯化水。
5.如权利要求1所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，步骤S1和步骤S2中过滤所使用的滤网为200-300目。
6.如权利要求1所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，所述步骤S3中浸出渣的水洗方法为：将浸出渣放入水洗池中，然后加入自来水，自来水与浸出渣的体积比为2:1，对水洗池中的浸出渣进行搅拌，搅拌速度为60-80r/min，搅拌时长为20-30min，搅拌完成后静置1-2h，将上层液体排出，对下层水与浸出渣的混合物进行过滤，过滤后的液体和上层液混合既为洗后液。
7.如权利要求1所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，所述步骤S4中无机渣的烧结方法为：将无机渣放入烧结炉中，烧结温度为800-1000℃，烧结时长为30-45min，烧结完成后得到烧结块，烧结块用于耐高温防火板材制备。
8.如权利要求1所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，所述压滤是先采用滤网为100-200目的滤网进行压滤，再采用200-300目的滤网进行压滤，两次压滤压力均为120-140kPa。
9.如权利要求1所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，将步骤S4中得到的压滤液应用在金属电镀锌工艺中，作为电镀锌中电解溶液。
10.如权利要求1所述的一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，其特征在于，将步骤S4中得到的压滤液应用在金属电镀锌工艺中。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法。
本发明的技术方案是：一种钢铁行业冷轧厂含锡污泥的全量资源化利用方法，包括以下步骤：
S1、酸浸：
将含锡污泥倒入反应池中，然后相反应池中加入质量浓度为37％浓盐酸和水，调节pH值为3-5，反应池温度为50-60℃，并对反应池持续搅拌，搅拌速度为20-30r/min，反应时长为4-5h，反应结束后静置8-10h，抽取反应池上清液的2/3体积量进行过滤，过滤后得到滤液A和滤渣A，将滤渣A投入反应池中；
此过程中发生的主要化学反应为：
Sn(OH)4+4HCl→SnCl4+4H2O
SnO2+4HCl→SnCl4+4H2O；
S2、生物浸提：
降低反应池温度至20-30℃，然后加入混养型嗜酸性微生物菌剂，投入质量浓度为37％浓盐酸以调节pH值保持在3-5，继续对反应池进行搅拌，搅拌速度为20-30r/min，反应时长为4-8h，反应结束后进行过滤，得到滤液B和浸出渣，将步骤S1中的滤液A与滤液B进行混合，得到浸出液；
S3、浸出渣处理：
将步骤S2中得到的浸出渣进行水洗，清洗后得到的水洗混合物再进行过滤，得到洗后液和无机渣，所述无机渣进行烧结，烧结后得到烧结块；
S4、浸出液处理：
将步骤S2中得到的浸出液放入置换池中，加入锌粉并进行搅拌，置换池温度为25-35℃，搅拌速度为20-30r/min，加入锌粉至无沉淀产生后，停止搅拌，得到置换液，将置换液进行压滤，压滤后得到压滤液和压滤渣，将压滤渣进行干燥，干燥温度为80-100℃，干燥至含水率≤1％后，得到锡粉，将锡粉放入真空熔炼炉中进行熔炼，熔炼完成后进行浇铸，得到锡铸锭，回收锡铸锭进行二次利用；
此过程中发生的主要化学反应为：
2Zn+SnCl4→2ZnCl2+Sn。
进一步地，所述步骤S2中的混养型嗜酸性微生物菌剂的加入量为10-30wt％。
说明：接入量过多会造成混养型嗜酸性微生物菌剂的浪费，接入量太低，会降低有机物的分解效率。
进一步地，所述步骤S2中混养型嗜酸性微生物菌剂由以下重量份的成分组成：4-5份幽门螺杆菌、1-3份酸化产甲烷菌、2-5份嗜酸热流化叶菌、1-2份嗜酸性芽孢杆菌、7-9份氧化亚硫酸杆菌、4-5份铁氧化古菌、2.3-4.5份硫氧化古菌、2-6份脂环酸芽孢杆菌、余量为细菌培养液。
说明：上述混养型嗜酸性微生物菌剂对含锡污泥中的配合物分解效率高，能大大提高酸浸的效率。
进一步地，所述细菌培养液由以下质量百分比的成分组成：3-5％蛋白胨、7-9％糖和氯化钠、10-15％胰蛋白胨、1-2％氯化镁、1-3％氯化钙、30-35％质量浓度为20％的稀盐酸、余量为纯化水。
说明：上述细菌培养液能给上述菌种提供酸性环境，且提供分解有机物反应时所需要的微量元素及细菌繁殖需要的蛋白质及碳源。
进一步地，步骤S1和步骤S2中过滤所使用的滤网为200-300目。
说明：上述目数的滤网，过滤效果好，能有效对含锡污泥中的滤渣进行分离。
进一步地，所述步骤S3中浸出渣的水洗方法为：将浸出渣放入水洗池中，然后加入自来水，自来水与浸出渣的体积比为2:1，对水洗池中的浸出渣进行搅拌，搅拌速度为60-80r/min，搅拌时长为20-30min，搅拌完成后静置1-2h，将上层液体排出，对下层水与浸出渣的混合物进行过滤，过滤后的液体和上层液混合既为洗后液。
说明：通过上述水洗的方式将浸出渣中的酸性液体稀释，然后回用，已达到资源的充分利用，降低含锡污泥的处理成本。
进一步地，将洗后液作为步骤S1中水的替代品，用于调节反应池的pH值。
说明：将洗后液中残留的盐酸成分进行资源回用，有利于降低企业成本，利于环保节能宗旨。
进一步地，所述步骤S4中无机渣的烧结方法为：将无机渣放入烧结炉中，烧结温度为800-1000℃，烧结时长为30-45min，烧结完成后得到烧结块，烧结块用于耐高温防火板材制备。
说明：制备的熔炼块可作为防火材料或耐高温板材的原料，进行二次加工利用，提高资源回用效率，提高本工艺的经济价值。
进一步地，所述压滤是先采用滤网为100-200目的滤网进行压滤，再采用200-300目的滤网进行压滤，两次压滤压力均为120-140kPa。
说明：两次压滤能提高压滤的效率，延长压滤机滤网的使用寿命。
进一步地，将步骤S4中得到的压滤液应用在金属电镀锌工艺中，作为电镀锌中电解溶液。
说明：压滤液中含有大量氯化锌，氯化锌作为电镀锌时的电解液，能有效提高电镀效率，进行资源化回收利用，能有效提高其经济价值。
进一步地，所述锡粉放入真空熔炼炉中的熔炼方法为：先将锡粉放入真空熔炼炉中，然后对真空熔炼炉抽取真空至真空度为2-5Pa后，向真空熔炼炉中充入氩气至真空炉中气压为80-90kPa，然后将真空熔炼炉温度升至250-400℃，升温速率为4-8℃/min，待真空熔炼炉中锡粉全部熔化后，取出装有熔体的模具进行浇筑。
说明：通过熔炼的方式使锡粉熔化，再进行浇筑，形成金属锭，便于二次利用，且便于保存和运输。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用高效活性的微生物浸提锡泥，既解决了湿法酸浸无法破解配合物影响的问题，又避免了火法能耗高、回收率低、烟气难以处理达标的缺陷。
(2)本发明实现了固废的全量资源化回用，不再产生次生固废，浸出渣均为无机成分，可直接回用于烧结厂，无机渣经过烧结形成的烧结块可以用于耐高温板材的制备，提高了本发明的经济价值。
(3)本发明实现了锡的高效提取，并转换成锡锭，可直接用于生产，最终实现了整个产业链循环利用，真正做到了固废资源化、减量化、无害化。
(4)本发明的核心的浸提工艺采用生物法分解配合物，浸提效率高，工艺简单、能耗低、成本低。
（发明人：严小飞;梁丽琛;马兵;张后虎;刘勐琦;孙聪聪;陆海飞;王莉莉）
