电镀污泥黄钢铁矾法废渣固化制砖固废毕业设计(编辑修改稿)

电镀污泥黄钢铁矾法废渣固化制砖固废毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

以煤灰作添加剂则有利于固化作用，浸出液铬浓度都能符合 浸出液毒性鉴别标准值。 因此本试验采用煤灰作添加剂，确定其添加量的试验结果如表 111 示。 表 111 煤灰量确定试验结果 编号 废渣 水泥 砂 煤灰 效果 /次 浸出液 C / 浸出率 /％ 养护 无养护 GV1 1 2 2 GV2 1 2 2 GV3 1 4 3 GV4 1 4 3 由表 111 可见，煤灰量的增加有利于固化，认为煤灰量为渣量的 倍为宜。 14 GV4 试验还说明利用煤灰取代一部分水泥而固化效果相当。 2 水泥量对固化效果的影响 本试验分无添加剂和有添加剂两组进行试验，砂量固定，考察水泥量对固化效果的影响。 结果见表 112。 表 112 水泥量试验结果 编号 废渣 水泥 砂 煤灰 效果 /次 浸出液 C / 浸出率 /％ 养护 无养护 GIII1 1 0 3 1 GIII2 1 0 5 3 GIII3 1 0 3 2 GIII4 1 0 6 4 GIV1 1 2 1 GIV2 1 2 2 GIV3 1 5 3 GIV4 1 4 3 由表 112 可见，当水泥量为渣量的两倍时固化效果最好，且铬的浸出液浓度也符合浸出液毒性鉴别标准值。 3 砂量对固化效果的影响 试验固定条件为水泥量为渣量的两倍，未加添加剂。 结果见表个 113。 表 113 砂量试验结果 编号 废渣 水泥 砂 煤灰 效果 /次 浸出液 C / 浸出率 /％ 养护 无养护 GVI1 1 2 2 2 GVI2 1 2 2 3 GVI3 1 2 2 4 由表 113 可知砂量增大有利于固化效果。 4 抗压强度试验 为了考察固化体的强度以寻求固化体的应用途径，现用 NYL500 型压力试验机进行抗压强度测试。 根据 ～ 的试验结果，确定最佳的固化配方为“废渣 :水泥 :砂 :煤灰 1:2:～ 2:”。 称取废渣 30g，水泥 60g，砂 50g，煤灰10g 制成固化体，测得其强 度为 ，其中渣量为砂量的 倍。 3. 制砖试验 本试验是将废渣或废渣和煤灰的混合物与水泥、砂掺合制成固化体，并检验 15 其抗折强度和抗压强度是否达到建筑用砖的标准。 将原料分成两部分，一部分是砂，另一部分是水泥、废渣和煤灰，这两部分的质量比恒定取 1:1，改变废渣和煤灰在水泥中所占的比例进行试验，以确定制砖的最佳配方。 固化体的制作方法如下：按比例称好物料，连水一起倒入搅拌机中搅拌 3min，然后用 GZYY 型水泥胶沙震动台把混合物填充到长方形模具中，要求填充好后的团块端面刚好与模具的顶端齐平，连模具置于 空气中风干。 每种配方要求做六个固化体，分成两组，待风干 7 天和 28 天时测试强度。 试验结果见表个 114。 表 114 制砖试验结果 编号 渣 / g 水泥 /g 砂 /g 煤灰 /g 抗折强度/ 载荷 /KN 抗压强度 /MPa 7 天 28 天 7 天 28 天 7 天 28 天 G1 54 486 540 0 G2 108 432 540 0 0 0 G3 162 378 540 0 0 0 G4 15 240 300 45 （上述试验中由于模具原因 G4 固化体 28 天抗压强度抗折强度没测出。 ） 由表 114 可知， G G2 和 G3 中的废渣量分别占水泥量的 10%、 20%和30%， G1 的物理学性能均衡且优于后两者，且达到 425 型普通硅酸盐水泥的强度要求 [6]。 G4 中废渣和煤灰总量占水泥量的 25%，抗压强度达到粉煤灰砖的强度要求 [6]。 对 G4 固化体做酸浸、碱浸和水浸的浸出试验，结果如表 115 所示。 表 115 G4 固化体浸出试验结果 浸出液pH 值 Cu 浓度/ Cu 浸出率 /％ Ni 浓度/ Ni 浸出率 /％ Cr 浓度/ Cr 浸出率 /％ Ph=4 Ph=8 Ph=7 本试验证明了废渣制砖的可行性，提出配方为“废渣 :水泥 :砂 :煤灰=:40:50:（百分比）”，同时也证明了可用废渣取代一部分水泥作建筑材料，达到节省水泥、降低成本的目的。 4. 原料消耗、成本及生产效益估算 通过验证流程试验及固化试验后，我们对实验所原材料的消耗、成本及生产 16 效益进行估算，估算分别按Ａ污泥和Ｂ污泥作原料所做的试验的平均值计算，编号为 WA 和 WB。 结果见表 116 和表 117。 表 116 处理 500g 湿污泥所消耗的原材料量 /g 编号 H2SO4 NaClO3 Na2CO3 NaHCO3 NaOH NaF Fe 水泥 砂 WA 少量 WB 少量 表 117 处理 1 吨混合污泥成本估算表 原料名称 原料单价 /元 .kg1 原料用量 /kg 原料单耗 /元 WA WB WA WB 硫酸 氯酸钠 碳酸氢钠 碳酸钠 氟化钠 铁屑 水泥 砂 合计 根据试验结果，铜的回收率按 95%计，镍的回收率按 72%计，海绵铜单价为 1 万元 /吨，硫酸镍单价为 万元 /吨，处理 1 吨试验采用的混合污泥所得产品的量及其产值如表 118 示。 表 118 产值估算表 编号 1 吨污泥中的量 铜粉、 NiSO4 回收量及其产值 合计 /元 Cu /% Cu/kg Ni /% Ni/kg Cu/kg 产值 /元 NiSO4/kg 产值 /元 WA WB 由表 117 和表 118 可知使用车试验所述的方法处理 1 吨电镀污泥可取得近5000 元的收益搬得环境效益又取得经济效益，因此这个方法是值得推广的。 五 . 结 论 通过对东范金晖和兴业两家电镀厂电镀污泥进行验证流程试验和固化制砖试验得出一下结论： 1．对污泥进行综合回收试验结果表明，采用本试验所述的工艺流程可以综合处 17 理不同成分的含铜镍铬混合污泥，铜的回收率达 95%，品位达 %，镍的回收率达 72%，品位可达 %，基本上可达到电镀工业二级标准。 证明本研究采用的 工艺是可行的，并且具有适应性广等优点。 2．用 NaHCO3+NaOH 代替单一 NaOH 沉淀不仅可以解决过滤困难的问题，而且容易制得合格的产品。 3．对产生的废渣进行固化处理的最佳配比为“废渣 :水泥 :砂 :煤灰 =1:2::”，用煤灰作添加剂可提高固化效果，减少水泥和砂的用量。 4．制砖试验初步探索结果是以“废渣 :水泥 :砂 :煤灰＝ :40:50:”的配比制出的固体强度可达 ，符合粉煤灰砖的强度要求，可用于造非承重墙体砖。 同时试验可得出的另一结论是废渣掺入水泥中代替部分水泥同样可 达到普通水泥的强度要求。 第二章 工艺过程物料衡算 物料衡算的主要原始数据： 1．原污泥特性： 年供污泥量 8000 万吨，污泥含水量入为出 85%，折合干污泥量 1200 吨 /年：干污泥含铜 8%，含镍 10%： 2．综合利用处理指标： 铜回收率 95%（计算时取而代之 90%）：镍回收率 85%（计算时取 80%）。 产品海绵铜含铜 95%，产品硫酸镍含镍 %。 一 . 调浆过程计算： 经 实验可得 液固比 L： S＝ ，真比重为 时，其调浆效果较好。 干污泥量 1200 吨 /年，则每天污泥量为： 120xx00Kg/300 天 =4000Kg/天， 固泥浆水量为： 4000Kg =22700Kg= 吨 固矿浆体积为： +4/= m3 二 . 溶解过程计算： 18 经浸出实验 及表 41 得 当加入浓 H2SO420xxL， PH=1 时，污泥中的有价金属基本被溶解，并且浸出率随硫酸加入量的增加而增加。 固得出起溶解液中干污泥量为 2400Kg， 液固比为 ，真密度为 所以得出溶解液中含水量 = 吨； 固得出溶解液中矿浆体积为 +。 三 . 酸浸出过程计算： 经浸出实验 及表 41 得 已知铜的浸出率为 95%，镍的浸出率为 95%，铬的浸出率大于 82%。 （ 1） 浸出液中含铜金属量： 400 =380Kg；含镍金属量： 600 =570Kg 其水量等于矿浆体积为溶解液的矿浆体积 m3。 （ 2）浸出渣中经实验 得，有干污泥量为 2400Kg，液固比为 固浸出渣含水量为： 吨 = 吨 剩余的铜为 400 =20Kg；剩余的镍为 600 =30Kg。 其矿浆体积为： +。 浸出过程主要反应方程式如下： Cu(OH)2＋＝ CuSO4＋ 2H2O Ni(OH)2＋ H2SO4＝ NiSO4＋ 2H2O 2Cr(OH)3＋ 3H2SO4＝ Cr2(SO4)3＋ 6H2O Cu(OH)2＋ H2SO4＝ CaSO4＋ 2H2O 四 . 置换铜过程计算： 置换铜是把浸出液中的铜是使用廉价易得的铁屑，得到价格较高的海绵铜的过程，其反应为： CuSO4＋ Fe＝ Cu↓＋ FeSO4 CuSO4 ～ Fe 1mol 1mol 根据置换铜实验表 42 得： 19 可解得生成干污泥量为置换出的铜质量 380g ,液固比为 ， 溶液中镍质量不变。 海绵铜真密度为。 则可得出其溶液过滤前含水量为： = 吨。 则可求出其溶液过滤前的矿浆体积为 ＋ = m3。 过滤后得出海绵铜与置换液 (1) 由表 42可知置换液的含镍的质量为 570g ,其干污泥质量为 0 ,矿浆体积与水量与过滤前相等为 m3 (2) 由表 42 可知海绵铜中干污泥量为 400Kg ,液固比为 ,真比 重为。 则可求出其水量为 : = 吨。 也可求出其矿浆体积为 : +。 海绵铜再加入稀硫酸浸泡洗涤后再过滤可得成品海绵铜。 五 . 净化过程计算： 净化过程主要方程式 : 1. 除铁离子方程式 : 6FeSO4＋ NalClO3＋ 3H2SO4＝ NaCl＋ 3Fe2 (SO4) 3＋ 3H2O 3Fe2 (SO4) 3＋ 6H2O＝ 6Fe(OH)SO4＋ 3H2SO4 4Fe(OH)SO4＋ 4H2O＝ 2Fe2 (OH) 4SO4＋ 2H2O H2SO4＋ Na2CO3＝ Na2SO4＋ H2O＋ CO2 2Fe(OH)SO4＋ 2Fe2(OH)4SO4＋ Na2SO4＋ 2H2O＝ Na2Fe6(SO4)4(OH)12 ↓＋ H2SO4 2. 除铬离子方程式 : Cr2(SO4) 3＋ NaClO3+ H2SO4＝ H2CrO4＋ NaCl+ Na2SO4＋ H2O CrO42+2Fe3＋ =Fe2(CrO4) 3 3. 除 Ca2＋ 离子方程式 : Ca2＋ ＋ 2NH4F＝ CaF2＋ 2NF4＋ 由净化实验表 43可见 ,置换液经过净化除杂 后溶液中 Fe, Cr, Ca, Cu基本被留出浸出液中被除去，而 Ni 被大量留在净化液中。 浸出渣中的杂质以较稳定化 20 合物地形式存在，在水中不易溶出，在经固化处理可以完全消除污泥中的有害组分，达到无污染。 根据净化试验表 43 得： 净化反应后的干污泥量为 1000Kg，液固比为 ，真密度为。 （未过滤） 则可求得该过滤洗涤前的溶液含水量为： 1000Kg = 吨；矿浆体积为 +1/= 过滤洗涤后有含镍净化液与净化渣。 (1) 净化渣中含未过滤前干污泥为 1000Kg， 液固比为 0 .18，真比重为。 可得净化渣的含水量为： 1000 = 吨；矿浆体积为： +1/= m3。 经净化实验得净化渣中有原溶液含镍量的 10%，则含镍量为 570Kg10%=57Kg。 (2) 含镍净化液的含水量为 吨。 矿浆体积为 m3。 含镍净化液的镍的质量为： 570Kg57Kg=513Kg。 六 . 制取硫酸镍过程计算 1. 沉淀镍 经净化后的硫酸镍溶液不宜直接蒸发结晶，因为镍的浓度低，通常为30mg/L。 此外净化液中还含有大量 Na2SO4，它 会与硫酸镍同时结晶析出，影响NiSO4 的纯度。 所以根据制取硫酸镍试验及表 44， 45 得出，用 NaHCO3+NaOH代替单一的 NaOH 沉淀效果比较好，各方面结果均衡，并且解决过滤困难的问题。 计算 Ni沉淀的各种数据： 已知生成 NiCO3﹒ 2Ni(OH)2﹒ 4H2O，得出其计算式：。