專利名稱：：一種燃燒固體產(chǎn)物中鉛和鋅的濕化學(xué)回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于固體廢棄物處理與資源回收利用領(lǐng)域，涉及固體產(chǎn)物中鉛和鋅的濕化學(xué)回收方法，尤其適用于鉛和鋅含量較高的熔融飛灰使用。
背景技術(shù)：
：燃料中通常都含有一定量的金屬。以金屬鉛在燃料中的平均含量為例，煤中含量約為0.l_15ppm，石油中含量約為2ppm，城市固體廢棄物中含量高達(dá)100-500ppm，衍生固體燃料含量約為200ppm，生物質(zhì)中含量為16ppm，普通污泥含量102-216ppm，生活污泥含量約為55-88ppm。在燃燒過程中、這些金屬元素通過高溫氣化、低溫冷凝等過程在某部分固體燃燒產(chǎn)物中富集。盡管有時(shí)候富集程度很高，但是原料中金屬含量距離冶煉金屬冶煉行業(yè)入爐原料的要求還有較大的差距，而且其中的有害氯元素的含量過高，所以不能直接用于冶太東。按照目前世界上礦產(chǎn)儲(chǔ)量和開采速度，鉛和鋅的礦產(chǎn)將在不到30年的時(shí)間內(nèi)被耗盡，所以有必要對(duì)這類金屬回收再利用。目前有幾種方法來對(duì)燃燒固體產(chǎn)物中的鉛鋅金屬進(jìn)行進(jìn)一步的富集處理。一種方法是將鉛和鋅轉(zhuǎn)化為氯化物后，利用其汽化溫度和凝固點(diǎn)的不同氣化分離，這種方法需要高溫，能量消耗很大。另一種是采用醋酸鈉和硝酸鈣對(duì)鉛進(jìn)行回收，利用醋酸銨和硝酸對(duì)鋅進(jìn)行回收，這種方法因?yàn)樗迷噭﹥r(jià)格比較高，所以費(fèi)用高，不經(jīng)濟(jì)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種燃燒固體產(chǎn)物中鉛和鋅的濕化學(xué)回收方法，該方法不但可以有效脫除有害氯元素，還可以將鉛和鋅分離富集使之成為適合金屬冶煉的入爐原料。本發(fā)明提供的燃燒固體產(chǎn)物中鉛和鋅的濕化學(xué)回收方法，其步驟包括(1)脫氯工序?qū)⑷紵腆w產(chǎn)物與水?dāng)嚢?，先利用質(zhì)量百分比濃度為10-50%的氫氧化鈉溶液在反應(yīng)器中對(duì)飛灰進(jìn)行洗滌，生成鉛和鋅的氫氧化物沉淀，氯離子溶于水中，通過過濾將固體的鉛鋅氫氧化物和溶液中的氯離子分離；(2)鉛回收工序?qū)⒚撀裙ば虻玫降某恋砼c水混合、攪拌，然后加入體積百分比濃度為5-20%的硫酸溶液在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，氫氧化鉛與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛沉淀，氫氧化鋅溶于硫酸生成硫酸鋅溶液，通過過濾實(shí)現(xiàn)鉛與鋅的分離；(3)鋅回收工序?qū)U回收工序所得溶液與質(zhì)量百分比濃度為10-50%的氫氧化鈉溶液在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，硫酸鋅與氫氧化物反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，過濾得到鋅的固體化合物；(4)干燥工序?qū)U回收工序和鋅回收工序所得固體脫水后干燥。本發(fā)明通過燃燒固體副產(chǎn)物分別和氫氧化鈉及稀硫酸的反應(yīng)，脫除其所含的氯元素，將鉛和鋅分離開來并富集，使之成為鉛鋅冶煉合格的原料，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物處理的無害化的同時(shí)資源化。圖1為本發(fā)明實(shí)施的工序示意圖；圖2為脫氯工序的pH及堿添加量隨時(shí)間的變化；圖3為Pb回收工序的pH的經(jīng)時(shí)變化；圖4為Zn回收工序pH及堿添加量隨時(shí)間的變化。具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明方法的實(shí)施步驟如下(1)脫氯工序?qū)⒐腆w產(chǎn)物與水?dāng)嚢?，先利用氫氧化鈉溶液對(duì)飛灰進(jìn)行洗滌，發(fā)生反應(yīng)MCl+NaOH—MOH丨+Na++Cl_，生成鉛和鋅的氫氧化物沉淀，氯離子溶于水中，通過過濾將固體的鉛鋅氫氧化物和溶液中的氯離子分離。(2)鉛回收工序?qū)⒐ば?1)洗凈的沉淀與水?dāng)嚢?，然后加入稀硫酸溶液反?yīng)，發(fā)生反應(yīng)Pb(OH)2+H2S04—PbSO4丨+2H20，Zn(OH)2+H2S04—Zn2++S02>2H20o氫氧化鉛與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛沉淀，氫氧化鋅溶于硫酸生成硫酸鋅溶液，通過過濾從而實(shí)現(xiàn)鉛與鋅的分離。(3)鋅回收工序?qū)⒐ば颌扑萌芤号c氫氧化鈉溶液反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)Zn2++2Na0H—Zn(OH)2丨+2Na+，硫酸鋅與氫氧化物反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，過濾得到鋅的固體化合物。(4)干燥工序?qū)⒐ば?2)和工序(3)所得固體脫水干燥，即可獲得合格的冶煉鉛鋅原材料。步驟⑴和步驟(3)中所用的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分比濃度范圍為10%-50%,20-30%較佳。步驟⑵中所用的硫酸溶液的體積百分比濃度范圍為5%-20%，8-12%較佳。攪拌器攪拌強(qiáng)度為>20rpm，越快效果越好，但是動(dòng)力消耗和設(shè)備磨損增加，不超過IOOOrpm為佳。工序⑴、工序⑵和工序(3)反應(yīng)時(shí)間為2_20分鐘，通常4_6分鐘達(dá)到平衡或進(jìn)入反應(yīng)緩慢區(qū)域。工序(1)的PH值調(diào)整在9-10之間，其中9.1為佳；工序(2)的PH值調(diào)整在2-3之間，2.5為較佳值，不能超過3，超過3則沉淀的鉛再次開始析出；工序(3)的pH值調(diào)整在8-9之間，8.5為佳。通過調(diào)整操作參數(shù)，可以達(dá)到較好的回收率。下面通過借助實(shí)施例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，但以下實(shí)施例僅是說明性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受這些實(shí)施例的限制。實(shí)例1對(duì)一種垃圾焚燒飛灰熔融系統(tǒng)的產(chǎn)物按照本發(fā)明進(jìn)行鉛和鋅的回收，原灰測(cè)定結(jié)果見表1。表1熔融飛灰1的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>第一步，脫氯工序。本步驟的主要目的是讓鉛和鋅進(jìn)入殘?jiān)?，氯等無用元素進(jìn)入濾液。取熔融飛灰50kg，放入圓柱形反應(yīng)容器，加水500kg，利用機(jī)械攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速300rpm,變攪拌便加入質(zhì)量濃度為25%的NaOH溶液7.848L，邊攪拌邊監(jiān)測(cè)溶液pH值的變化，反應(yīng)時(shí)間20分鐘。脫氯工序的pH及堿添加量隨時(shí)間的變化見圖2。然后沉淀，過濾，獲得濕殘?jiān)|(zhì)量63.38kg，通過測(cè)含水率知其干基質(zhì)量為31.32kg。通過對(duì)濾液和殘?jiān)某煞譁y(cè)試后，物料平衡計(jì)算結(jié)果表明，100%的氯元素和大部分Na、k、Ca等元素進(jìn)入濾液，100%的鋅和85%的鉛進(jìn)入殘?jiān)５诙?，鉛回收工序。本工序目的是讓大部分鉛轉(zhuǎn)移到殘?jiān)蟛糠咒\進(jìn)入濾液。將第一步氯脫除工序洗凈的濕殘?jiān)湃雸A柱形反應(yīng)器，加水281.14kg。利用機(jī)械攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速300rpm，變攪拌便加入體積濃度為10%的H2SO4溶液141.4L，邊攪拌邊監(jiān)測(cè)溶液pH值的變化，反應(yīng)時(shí)間10分鐘。鉛回收工序的pH隨時(shí)間的變化見圖3。然后沉淀，過濾，獲得濕殘?jiān)|(zhì)量47.0kg，通過測(cè)含水率知其干基質(zhì)量為15.7kg。通過對(duì)濾液和殘?jiān)某煞譁y(cè)試后，物料平衡計(jì)算結(jié)果表明，鋅等元素進(jìn)入濾液，鉛、Si02、Al203、Fe0和其他成分進(jìn)入殘?jiān)?。第三步，鋅回收工序。本步驟的目的就是將濾液中的鋅以固體的方式提取出來。將第二部過濾所得的濾液放入圓柱形反應(yīng)器。利用機(jī)械攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速300rpm，變攪拌便加入質(zhì)量濃度為25%NaOH溶液23.5L，邊攪拌監(jiān)測(cè)溶液pH值的變化，反應(yīng)時(shí)間20分鐘。鋅回收工序的PH隨時(shí)間的變化見圖4。然后沉淀，過濾，獲得濕殘?jiān)|(zhì)量100.2kg，通過測(cè)含水率知其干基質(zhì)量為11.8kg。第四步，干燥工序。將鉛回收工序和鋅回收工序所得濕渣進(jìn)一步壓濾脫水，烘干得富鉛物料15.7kg，Pb+Zn的含量為13.3%；富鋅物料11.8kg，Pb+Zn的含量為34.6%Pb的總回收率為82.8%，Zn的總回收率為59.9%。實(shí)例2對(duì)一種垃圾焚燒飛灰熔融系統(tǒng)的產(chǎn)物按照本發(fā)明進(jìn)行鉛和鋅的回收，原灰測(cè)定結(jié)果見表1。表2熔融飛灰2的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>第一步，脫氯工序。本步驟的主要目的是讓鉛和鋅進(jìn)入殘?jiān)?，氯等無用元素進(jìn)入濾液。取熔融飛灰50kg，放入圓柱形反應(yīng)容器，加水500kg，利用機(jī)械攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速300rpm,變攪拌便加入25%NaOH溶液5.191L，邊攪拌邊監(jiān)測(cè)溶液pH值的變化，反應(yīng)時(shí)間5分鐘。然后沉淀，過濾，獲得濕殘?jiān)|(zhì)量117.9kg，通過測(cè)含水率知其干基質(zhì)量為29.43kg。通過對(duì)濾液和殘?jiān)某煞譁y(cè)試后，物料平衡計(jì)算結(jié)果表明，100%的氯元素和大部分Na、k、Ca等元素進(jìn)入濾液，100%的鋅和87%的鉛進(jìn)入殘?jiān)?。第二步，鉛回收工序。本工序目的是讓大部分鉛轉(zhuǎn)移到殘?jiān)蟛糠咒\進(jìn)入濾液。將第一步氯脫除工序洗凈的濕殘?jiān)湃雸A柱形反應(yīng)器，加水205.83kg。利用機(jī)械攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速300rpm，邊攪拌便加入10%H2SO4溶液81.73L，反應(yīng)時(shí)間8分鐘。然后沉淀，過濾，獲得濕殘?jiān)|(zhì)量50.62kg，通過測(cè)含水率知其干基質(zhì)量為14.3kg。通過對(duì)濾液和殘?jiān)某煞譁y(cè)試后，物料平衡計(jì)算結(jié)果表明，鋅等元素進(jìn)入濾液，鉛、Si02、Al203、Fe0和其他成分進(jìn)入殘?jiān)?。第三步，鋅回收工序。本步驟的目的就是將濾液中的鋅以固體的方式提取出來。將第二部過濾所得的濾液放入圓柱形反應(yīng)器。利用機(jī)械攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速300rpm，變攪拌便加入25%NaOH溶液15.9L，反應(yīng)時(shí)間5分鐘。然后沉淀，過濾，獲得濕殘?jiān)|(zhì)量186.9kg，通過測(cè)含水率知其干基質(zhì)量為19.Ikgo第四步，干燥工序。將鉛回收工序和鋅回收工序所得濕渣進(jìn)一步壓濾脫水，烘干得富鉛物料14.3kg，Pb+Zn的含量為12.5%;富鋅物料19.1.lkg，Pb+Zn的含量為24.8%Pb總的回收率84.9%，Zn的回收率為69.0%。實(shí)例3-13將實(shí)例1中所用飛灰用本方法進(jìn)行處理，在不同操作參數(shù)下的處理結(jié)果如下表所不。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。權(quán)利要求一種燃燒固體產(chǎn)物中鉛和鋅的濕化學(xué)回收方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(1)脫氯工序?qū)⑷紵腆w產(chǎn)物與水?dāng)嚢?，先利用質(zhì)量百分比濃度為10-50％的氫氧化鈉溶液在反應(yīng)器中對(duì)飛灰進(jìn)行洗滌，生成鉛和鋅的氫氧化物沉淀，氯離子溶于水中，通過過濾將固體的鉛鋅氫氧化物和溶液中的氯離子分離；(2)鉛回收工序?qū)⒚撀裙ば虻玫降某恋砼c水混合、攪拌，然后加入體積百分比濃度為5-20％的硫酸溶液在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，氫氧化鉛與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛沉淀，氫氧化鋅溶于硫酸生成硫酸鋅溶液，通過過濾實(shí)現(xiàn)鉛與鋅的分離；(3)鋅回收工序?qū)U回收工序所得溶液與質(zhì)量百分比濃度為10-50％的氫氧化鈉溶液在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，硫酸鋅與氫氧化物反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，過濾得到鋅的固體化合物；(4)干燥工序?qū)U回收工序和鋅回收工序所得固體脫水后干燥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕化學(xué)回收方法，其特征在于，步驟(2)中所用的硫酸溶液的體積百分比濃度為8-12%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕化學(xué)回收方法，其特征在于，步驟(2)中所用的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量百分比濃度為20-30%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕化學(xué)回收方法，其特征在于，攪拌器攪拌強(qiáng)度大于20rpm，所述固液比單位為kg/L。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕化學(xué)回收方法，其特征在于，步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)反應(yīng)時(shí)間均為2-20分鐘。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕化學(xué)回收方法，其特征在于，步驟(1)的反應(yīng)器中溶液的PH值調(diào)整到9-10，步驟⑵的反應(yīng)器中溶液的pH值整到2-3之間，步驟(3)反應(yīng)器中溶液WpH值調(diào)整到8-9之間。7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濕化學(xué)回收方法，其特征在于步驟(1)的反應(yīng)器中溶液的PH值調(diào)整到9.1，步驟(2)的反應(yīng)器中溶液的pH值整到全文摘要本發(fā)明公開了燃燒固體產(chǎn)物中鉛和鋅的濕化學(xué)回收方法，先利用氫氧化鈉溶液對(duì)飛灰進(jìn)行洗滌，生成鉛和鋅的氫氧化物沉淀，氯離子溶于水中脫除掉；再將上一工序洗凈的沉淀和硫酸反應(yīng)，氫氧化鉛與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛沉淀，氫氧化鋅溶于硫酸生成硫酸鋅溶液，從而實(shí)現(xiàn)鉛與鋅的分離。然后將所得溶液與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，硫酸鋅與氫氧化物反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀而將鋅分離出來。本發(fā)明可以有效的將飛灰中的重金屬鉛和鋅分離出來，實(shí)現(xiàn)資源化的同時(shí)減少環(huán)境污染。尤其適合與鉛和鋅含量高的固體廢棄物焚燒產(chǎn)生飛灰或者富集后的其他燃料的燃燒灰。文檔編號(hào)C01G9/06GK101823761SQ20101018220公開日2010年9月8日申請(qǐng)日期2010年5月26日優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日發(fā)明者姚洪,羅光前,韓軍申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)