一种电镀污泥的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及冶金领域内处理电镀污泥的技术，尤其涉及一种电镀污泥的处理方法及装置。
背景技术
电镀污泥主要来源于电镀过程中各种电镀废液和电解槽液通过液相化学处理后所产生的固体废料,由于各电镀厂家的生产工艺及处理工艺不同,电镀污泥的化学组份也会有所差异,但大体上电镀污泥主要包括铬、铁、镍、铜、锌等重金属化合物及可溶性盐类，特别是含铬化合物，属国家一级危险废物,加上各电镀企业简单处理时没有专业技术和专用设备,导致处理不彻底,流失性大,二次污染危害高；曾经填埋与堆放也是处理电镀污泥的途径，但填埋与堆放处置对场的建造技术要求较高，不仅占用大量土地，而且此种处置方式会由于选址不当或建造标准不高，导致堆放场出现渗漏现象，严重污染周边环境；为真正实现电镀污泥的资源化、无害化处置，相关人员做了大量研发工作；目前国内对电镀污泥的处理方法主要分为湿法、火法、火法-湿法联用处理技术等，其中湿法工艺仅仅局限在对有价金属的分离，仍残留下约一半的污泥废渣量，这些仍含有重金属的废渣现基本上是直接弃置或填埋；火法工艺中热化学法能耗高，投资大，处理过程易造成二次污染，且仍有大量废渣需弃置；火法-湿法联用处理技术存在工艺流程长、能耗高、生产投入大的缺点，实际生产中推广应用较困难；
现有技术中也针对电镀污泥的处理做了相关研究，比如申请号201610320885.2公开了一种电镀污泥无害化处理的方法，所述方法包括如下步骤：取电镀污泥，加入一定量生石灰和脱硫石膏，充分破碎并搅拌均匀，静置一段时间得到改性电镀污泥；取改性电镀污泥及粉煤灰，搅拌均匀，然后加入一定量的复合激发剂，再次充分搅拌后得到混合料；采用加压成型方式制得电镀污泥试块，然后将电镀污泥试块在室温环境下养护7～28天，得到电镀污泥固化体；该方法虽然具有工艺简单、成本低、电镀污泥固化量大、增容小等优点，但是最终产物采用填埋处理，环境效益以及经济效益较差。申请号201610275847.X公开了一种电镀污泥资源化利用的方法包括以下步骤：(1)预处理：以湿法工艺分离出电镀污泥中的重金属元素，以石灰或石灰石中和电镀污泥，得二水硫酸钙为主要成分的电镀污泥废渣；(2)生料制备：以电镀污泥废渣取代生料配料中的全部石膏、全部铁质原料，或替代部分石膏、部分铁质原料，与石灰石、钒土配料、粉磨制取生产硫铝酸钙或硫铁酸钙熟料用生料；(3)1250～1400℃焙烧0.5～1h；该方法虽然解决了电镀行业污染问题，但是该工艺流程较长，采用湿法工艺对设备要求较高，火法湿法联合能耗较高。
鉴于上述情况，亟待开发一种处理电镀污泥的方法，不仅能解决电镀污泥的污染问题，实现电镀污泥的资源化利用，而且工艺流程短，能耗低，环境友好，经济效益和环保效益显著。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的是提供一种电镀污泥的处理方法及装置，利用转底炉协同处理电镀污泥，不仅解决了电镀污泥的污染问题，实现电镀污泥的资源化利用，而且工艺流程短，能耗低，环境友好经济效益和环保效益显著。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明的第一方面提供一种电镀污泥的处理方法，包括如下步骤：
S1，将还原剂加入电镀污泥中搅拌后得到浆液；
S2，将浆液通过压滤得到滤饼；
S3，将滤饼从进料区送入转底炉，所述滤饼依次经过转底炉的水分挥发区和还原磁选区，从冷却出料区出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；
S4，磁选滤饼经研磨后送入磁选系统进行磁选，得到磁铁精矿和尾矿。
优选地，所述步骤S1中，所述电镀污泥包括按质量百分数计的如下成分：TFe：31～35％、Zn：2.8～3.7％、P：3.62～6.00％；所述电镀污泥的水含量为51～58％；
其中，Fe以二价铁和三价铁的形式存在，Zn以二价锌和氧化锌的形式存在，P以磷酸盐的形式存在。
优选地，所述步骤S1中，所述电镀污泥与所述还原剂的比例为100：(28～33)。
优选地，所述步骤S1中，所述还原剂为兰炭或无烟煤。
优选地，所述兰炭中，固定碳占所述兰炭总质量的80～85％，所述兰炭的粒度为0.074mm～0.1mm。
优选地，所述步骤S2中，所述滤饼的水含量为12～18％。
优选地，所述步骤S3中，所述转底炉分为进料区、水分挥发区、还原磁化区以及冷却出料区；
所述进料区、水分挥发区、还原磁化区以及冷却出料区之间均设有隔墙；
所述水分挥发区和所述还原磁化区设有烟道；所述冷却出料区设有水冷壁。
优选地，所述转底炉转动一周的时间为55～65min；
所述滤饼在所述进料区的停留时间为1～2min，在所述水分挥发区的停留时间为10～15min，在所述还原磁化区的停留时间为38～55min，在所述冷却出料区的停留时间为5～8min。
优选地，所述水分挥发区的温度为420～480℃，所述还原磁化区的温度为710～800℃。
优选地，所述还原磁化区的温度为740～780℃。
优选地，所述水分挥发区的气氛为中性气氛，O2的浓度为8～12％；所述还原磁化区的气氛为强还原性气氛，CO的浓度为8～16％，O2的浓度＜0.5％。
优选地，所述氧化锌粉尘的锌品位为64～70％；所述滤饼在还原氧化区的磁化率为88～93％。
优选地，所述步骤S4中所述磁化滤饼的粒度≤0.01mm；所述磁选系统的磁场强度为600-800奥斯特。
优选地，所述磁铁精矿为铁品位为91～95％的Fe3O4精矿；所述尾矿中富集磷酸盐。
本发明的第二方面提供一种电镀污泥的处理装置，所述处理装置在本发明第一方面提供的处理方法中使用，所述处理装置包括
浆液池，将还原剂加入电镀污泥中搅拌制成浆液；
压滤机，将所述浆液经压滤得到滤饼；
转底炉，所述转底炉的转动炉底依次分为进料区、水分挥发区、还原磁选区和冷却出料区；所述进料区、水分挥发区、还原磁选区和冷却出料区之间均设有隔墙；所述水分挥发区和所述还原磁化区均设有烟道；所述冷却出料区设有水冷壁；所述滤饼通过上料系统进入转底炉，依次经水分挥发区和还原磁选区，从冷却出料区出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；
磁选系统，磁选滤饼经磁选后得到磁铁精矿和尾矿。
优选地，所述转底炉转动一周的时间为55～65min。
优选地，所述磁选系统的磁场强度为600-800奥斯特。
本发明的有益效果为：
1、本发明的电镀污泥的处理方法，利用转底炉协同处理电镀污泥，在除鳞的同时实现锌、铁资源的回收，不仅实现了电镀污泥的资源化利用而且处理工艺流程较短，能耗较低，环境友好，经济效益和环保效益显著；
2、本发明的电镀污泥的处理方法，通过控制转底炉气氛和温度实现了电镀污泥中铁的磁化转化和锌的挥发，得到经济价值较高的次氧化锌粉尘，采用磁选有效地使铁和磷有效地分离，解决了电镀污泥除鳞的难题；
3、本发明的电镀污泥的处理装置，在转底炉的水分挥发区以及还原磁选区分别设置烟道，便于水分挥发以及锌的挥发，转底炉的各分区间通过隔墙隔断，便于控制各区的气氛以及温度，在冷却出料区设置水冷壁，便于物料快速冷却；
4.本发明的电镀污泥的处理装置，通过合理控制转底炉温度和气氛使铁氧化物进行磁化还原，利用浆液池、压滤机、转底炉以及磁选系统的有机组合，实现铁磷铅锌等的有效分离，解决电镀污泥除鳞的难题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的电镀污泥的处理方法的工艺流程图；
图2为本发明的电镀污泥的处理装置的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
如图1所示，本发明所提供一种电镀污泥的处理方法，包括如下步骤：
S1，将还原剂加入电镀污泥中搅拌后得到浆液；
将电镀污泥和还原剂按照质量比为100：(28～33)的比例进行配比在浆液池中搅拌得到浆液；
还原剂可以是兰炭或无烟煤；其中，兰炭的粒度为0.074mm～0.1mm，固定碳占兰炭总质量的80～85％；电镀污泥包括按质量百分数计的如下成分：TFe：31～35％、Zn：2.8～3.7％、P：3.62～6.00％；电镀污泥的水含量为51～58％；作为优选方案，电镀污泥中TFe的含量为31.56～35％，Zn的含量为2.8～3.7％，P的含量为3.62～5.23％，按质量百分数计；其中，Fe主要以二价铁和三价铁的形式存在，Zn主要以二价锌和氧化锌的形式存在，P以磷酸盐的形式存在。
S2，将浆液通过压滤得到滤饼；其中滤饼的水含量为12～18％，作为优选方案，滤饼的水含量为13.12～17.8％。
S3，将滤饼从进料区A送入转底炉3，滤饼依次经过转底炉3的水分挥发区B和还原磁选区C，从冷却出料区D出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；
滤饼通过上料系统从进料区A进入转底炉3，在进料区A停留1～2min后，进入水分挥发区B，在水分挥发区B停留10～15min，滤饼中的Fe(OH)2、Fe(OH)3分解成Fe2O3，水分挥发后从水分挥发区烟道31排出；滤饼进入还原磁化区C，在还原磁化区C停留38～55min，滤饼中的Fe2O3被碳和CO还原成Fe3O4，氧化锌以及其他形式存在的二价锌被还原成单质锌，单质锌挥发进入还原磁化区烟道32中，又重新被氧化成氧化锌，以氧化锌粉尘的形式被收集，然后进入冷却出料区D，在冷却出料区D停留5～8min，温度降至200℃以下后出料，得到磁化滤饼；
水分挥发区B的气氛为中性气氛，O2的浓度为8～12％，温度为420～480℃；还原磁化区的气氛为强还原性气氛，CO的浓度为8～16％，O2的浓度＜0.5％，温度为710～800℃，优选温度为740～780℃；
锌的挥发率达到90～93％，氧化锌粉尘的锌品位为64～70％，滤饼在还原氧化区C的磁化率达到88～93％；作为优选方案，氧化锌粉尘的锌品位为64～69％，滤饼在还原氧化区C的磁化率达到88～92.52％；
其中，转底炉3分为进料区A、水分挥发区B、还原磁化区C以及冷却出料区D；进料区A、水分挥发区B、还原磁化区C以及冷却出料区D之间均设有隔墙33，便于控制各区之间的气氛及温度；水分挥发区B和还原磁化区C设有烟道，便于水分挥发以及锌挥发；冷却出料区D设有水冷壁，便于快速冷却；转底炉3转动一周的时间为55～65min；
S4，磁选滤饼经研磨后送入磁选系统4进行磁选，得到磁铁精矿和尾矿；
磁选滤饼经研磨至粒度≤0.01mm后，在磁场强度为600～800奥斯特的磁选系统4进行分离得到磁铁精矿和尾矿，当尾矿在1000℃以下的中性或者还原性气氛下，停留7min不发生分解挥发，则磁选结束；
经上述方法得到的磁铁精矿是铁品位为91～95％的Fe3O4精矿；尾矿中富集磷酸盐；作为优选方案，磁铁精矿是铁品位为91.47～95％的Fe3O4精矿。
上述方法中电镀污泥的铁的回收率达到78～86％，作为优选方案，电镀污泥的铁的回收率达到80～85.4％。
上述处理方法采用电镀污泥的处理装置(参见图2)进行处理，该发明装置的优点在于通过合理控制转底炉温度和气氛使铁氧化物进行磁化还原，利用几种设备有机的组合，实现铁磷铅锌等的有效分离，电镀污泥的处理装置包括
浆液池1，将还原剂加入电镀污泥中搅拌制成浆液；
压滤机2，将浆液经压滤得到滤饼；
转底炉3，转底炉3的转动炉底依次分为进料区A、水分挥发区B、还原磁选区C和冷却出料区D；进料区A、水分挥发区B、还原磁选区C和冷却出料区D之间均设有隔墙33；水分挥发区C和还原磁化区D均设有烟道，其中水分挥发区C设置水分挥发区烟道31，还原磁化区D设置还原磁化区烟道32；冷却出料区D设有水冷壁(图中未示出)；转底炉3转动一周的时间为55～65min；滤饼通过上料系统从进料区A进入转底炉3，依次经水分挥发区B和还原磁选区C，从冷却出料区D出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；
磁选系统4，磁选滤饼经磁选后得到磁铁精矿和尾矿；磁选系统4的磁场强度为600-800奥斯特。
如图2所示，使用上述处理装置进行电镀污泥处理时，将还原剂和电镀污泥按比例加入浆液池1中搅拌制成浆液；浆液经压滤机2压滤得到滤饼；滤饼通过上料系统从进料区A进入转底炉3，依次经水分挥发区B和还原磁选区C，从冷却出料区D出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；磁选滤饼经研磨后进入磁选系统4进行磁选得到磁铁精矿和尾矿。
下面结合具体例子进一步对本发明的电镀污泥的处理方法及装置进行说明；
实施例1
将TFe含量为32.98％,Zn含量为3％，P含量为3.8％，水含量为53％的电镀污泥和还原剂兰炭按照100：28的比例在浆液池中充分搅拌得到浆液，兰炭的粒度为0.074mm～0.1mm，固定碳占兰炭总质量的80～85％；
将浆液通过压滤机压滤得到水含量为15.22％的滤饼；
滤饼通过上料系统进入转底炉，依次经水分挥发区和还原磁选区，从冷却出料区出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；其中转底炉转一圈的时间为55min，滤饼在进料区停留1min；在水分挥发区停留10min，水分挥发区的O2浓度为8.5％，温度为430℃；在还原磁化区停留38min，还原磁化区的CO浓度为8％，O2浓度为0.3％，温度为740℃；在冷却出料区停留6min；其中滤饼在还原氧化区的磁化率达到88％，锌的挥发率达到90.26％；制备的氧化锌粉尘的锌品位为65％；
磁选滤饼经研磨至粒度≤0.01mm后，经磁选系统进行磁选，得到磁铁精矿和尾矿，其中磁铁精矿是铁品位为91.47％的Fe3O4精矿,尾矿中富集磷酸盐；
本实施例中电镀污泥的铁的回收率达到80％。
实施例2
将TFe含量为31.56％,Zn含量为3.6％，P含量为4.2％，水含量为55.18％的电镀污泥和还原剂兰炭按照100：30的比例在浆液池中充分搅拌得到浆液，兰炭的粒度为0.074mm～0.1mm，固定碳占兰炭总质量的80～85％；
将浆液通过压滤机压滤得到水含量为13.12％的滤饼；
滤饼通过上料系统进入转底炉，依次经水分挥发区和还原磁选区，从冷却出料区出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；其中转底炉转一圈的时间为60min，滤饼在进料区停留1min；在水分挥发区停留10min，水分挥发区的O2浓度为10.5％，温度为450℃；在还原磁化区停留43min，还原磁化区的CO浓度为12％，O2浓度为0.3％，温度为760℃；在冷却出料区停留6min；其中滤饼在还原氧化区的磁化率达到90％，锌的挥发率达到91.73％；制备的氧化锌粉尘的锌品位为67％；
磁选滤饼经研磨至粒度≤0.01mm后，经磁选系统进行磁选，得到磁铁精矿和尾矿，其中磁铁精矿是铁品位为92.36％的Fe3O4精矿,尾矿中富集磷酸盐；
本实施例中电镀污泥的铁的回收率达到82％。
实施例3
将TFe含量为33.55％,Zn含量为3.7％，P含量为5.23％，水含量为57.34％的电镀污泥和还原剂兰炭按照100：30的比例在浆液池中充分搅拌得到浆液，兰炭的粒度为0.074mm～0.1mm，固定碳占兰炭总质量的80～85％；
将浆液通过压滤机压滤得到水含量为15.22％的滤饼；
滤饼通过上料系统进入转底炉，依次经水分挥发区和还原磁选区，从冷却出料区出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；其中转底炉转一圈的时间为65min，滤饼在进料区停留2min；在水分挥发区停留12min，水分挥发区的O2浓度为12％，温度为480℃；在还原磁化区停留46min，还原磁化区的CO浓度为16％，O2浓度为0.4％，温度为780℃；在冷却出料区停留5min；其中滤饼在还原氧化区的磁化率达到92.52％，锌的挥发率达到92.11％；制备的氧化锌粉尘的锌品位为69％；
磁选滤饼经研磨至粒度≤0.01mm后，经磁选系统进行磁选，得到磁铁精矿和尾矿，其中磁铁精矿是铁品位为92.47％的Fe3O4精矿,尾矿中富集磷酸盐；
本实施例中电镀污泥的铁的回收率达到84.28％。
实施例4
将TFe含量为35.0％,Zn含量为2.8％，P含量为3.62％，水含量为58.0％的电镀污泥和还原剂兰炭按照100：33的比例在浆液池中充分搅拌得到浆液，兰炭的粒度为0.074mm～0.1mm，固定碳占兰炭总质量的80～85％；
将浆液通过压滤机压滤得到水含量为17.8％的滤饼；
滤饼通过上料系统进入转底炉，依次经水分挥发区和还原磁选区，从冷却出料区出料后，得到磁选滤饼和氧化锌粉尘；其中转底炉转一圈的时间为60min，滤饼在进料区停留2min；在水分挥发区停留15min，水分挥发区的O2浓度为8％，温度为420℃；在还原磁化区停留55min，还原磁化区的CO浓度为12％，O2浓度为0.45％，温度为760℃；在冷却出料区停留8min；其中滤饼在还原氧化区的磁化率达到90.0％，锌的挥发率达到90.12％；制备的氧化锌粉尘的锌品位为64％；
磁选滤饼经研磨至粒度≤0.01mm后，经磁选系统进行磁选，得到磁铁精矿和尾矿，其中磁铁精矿是铁品位为95.0％的Fe3O4精矿,尾矿中富集磷酸盐；
本实施例中电镀污泥的铁的回收率达到85.4％。
结合实施例1～4，本发明的电镀污泥的处理方法，利用转底炉协同处理电镀污泥，在除鳞的同时实现锌、铁资源的回收，不仅实现了电镀污泥的资源化利用而且处理工艺流程较短，能耗较低，环境友好，经济效益和环保效益显著；该电镀污泥的处理方法，通过控制转底炉气氛和温度实现了电镀污泥中铁的磁化转化和锌的挥发，得到经济价值较高的次氧化锌粉尘，采用磁选有效地使铁和磷有效地分离，解决了电镀污泥除鳞的难题；本发明的电镀污泥的处理装置，在转底炉的水分挥发区以及还原磁选区分别设置烟道，便于水分挥发以及锌的挥发，转底炉的各分区间通过隔墙隔断，便于控制各区的气氛以及温度，在冷却出料区设置水冷壁，便于物料快速冷却；该电镀污泥的处理装置，通过合理控制转底炉温度和气氛使铁氧化物进行磁化还原，利用浆液池、压滤机、转底炉以及磁选系统的有机组合，实现铁磷铅锌等的有效分离，解决电镀污泥除鳞的难题。
综上所述，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
