论文总字数：16262字

摘 要

不锈钢厂污泥含有大量的镍、铬等重金属元素，如果不认真对待，必将造成严重的资源浪费和环境污染。本文对不锈钢厂污泥中镍的回收方法采用的是酸浸-化学沉淀法，选择1.5 mol/L硫酸作为浸取剂，通过研究固液比、浸取时间以及温度等条件对浸取率的影响规律，最终选择最佳条件为固液比1:5、浸取时间60分钟、温度80℃，污泥中镍的浸取率达到95％左右。酸浸液首先采用磷酸钠沉淀剂，双氧水为氧化剂，去除铁和铬离子的干扰，得到的铁铬磷酸盐沉淀后进行另外的处理；过滤得到的含镍溶液加入碳酸钠，得到最终的产品碱式碳酸镍。由于酸浸液中镍浓度较低，为明确各种影响因素，本文在酸浸液中加入一定量的硫酸镍进行模拟实验，考察碳酸钠投加量、搅拌时间和温度对碱式碳酸镍的影响，结果表明，当碳酸钠投加量为1.2g、搅拌时间为20min和温度为60℃时，镍的回收率为85％左右；正交实验结果表明，碳酸钠投加量影响最大，其次是温度，最后是搅拌时间。

关键词: 污泥 重金属 资源化

Resource study of heavy metal sludge in stainless steel plant

Abstract

Stainless steel plant sludge usually contains a large amount of heavy metals, if they do not betreated properly, it will inevitably lead to a serious resources waste and environmental pollution. In the paper, the recycling method of nickel from stainless steel plant sludge was acid leaching - chemical precipitation. Selecting 1.5 mol / L sulfuric acid as the leaching agent, the factors of solid-liquid ratio, leaching time and temperature on the leaching ratio influence were studied, the best conditions were obtained that the solid-liquid ratio was 1: 5, leaching time was 60 minutes and the temperature was 80 ℃, and the nickel leaching ratio from the sludge was about 95%. For eliminating the interference of iron and chromium ions, the acid leaching solution was treated by sodium precipitating agent and hydrogen peroxide as the oxidant. The obtained chromium iron phosphate precipitate was reused in another post-processing. The nickel-containing solution obtained by filtration was added sodium carbonate to produce the final product, nickel carbonate basic. Because the nickel concentration was very low, for further studying the factors on producing the nickel carbonate basic, a certain amount of nickel sulfate was added into the acid leaching as simulated solution. By experiments, the factors of sodium carbonate dosage, stirring time and temperature were conducted, and the optimum conditions were obtained that the sodium carbonate dosage was 1.2 g, the mixing time was 20 min and the temperature was 60 ℃，in which the nickel recovery ratio was about 85%. By the orthogonal experiments, the results showed that for the influence degree on the nickel carbonate basic yield, the sodium carbonate dosage was greatest, followed by the temperature, and finally stirring time.

Key words: sludge, heavy metal, resource

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2不锈钢厂重金属污泥的研究进展 1

1.2.1固化稳定技术 1

1.2.2材料化技术 2

1.2.3有价金属回收技术 2

1.2.4填海与堆放 3

1.2.5热处理技术 3

1.2.6铁氧体技术 4

1.3本文的研究目的和意义 4

第二章 不锈钢厂重金属污泥酸浸取研究 5

2.1前言 5

2.2实验试剂及仪器 5

2.2.1实验试剂和仪器 5

2.3实验方法 6

2.3.1标准曲线的绘制 6

2.3.2污泥预处理 9

2.3.3污泥酸浸取条件实验 9

2.4酸浸取实验结果及讨论 10

2.4.1固液比对浸取率的影响 10

2.4.2酸浸时间对浸取率的影响 11

2.4.3温度对浸取率的影响 11

第三章 不锈钢厂重金属污泥资源化研究 13

3.1前言 13

3.2实验试剂及仪器 13

3.2.1实验试剂 13

3.3实验方法 14

3.3.1 铁的去除率 14

3.3.2形成碱式碳酸镍的影响因素实验 14

3.4实验结果与讨论 15

3.4.1投加量对镍回收率的影响 15

3.4.2搅拌时间对镍的回收率的影响 16

3.4.3反应温度对镍的回收率的影响 17

3.4.4正交实验 17

第四章 结论 19

4.1结论 19

4.2不足与进一步设想 19

参考文献 20

致 谢 22

绪论

1.1引言

随着不锈钢产业的发展，许多不锈钢厂家^[1]面临重金属污泥处理处置难题，如果不认真对待，不锈钢产业将会遇到很大的挑战，很难健康持续发展。这些重金属污泥含有多种性质复杂的重金属元素，属于危废，由于危废处置单位和处理能力的限制，导致众多不锈钢厂企业污泥无处理出路，严重影响了企业持续发展。党中央以及全社会高度重视重金属污染事件^[2]，2010年5月，国务院正式批复了《重金属污染综合防治的“十二五”规划》，成为了“十二五”国家专项首批规划之一。国内钢铁行业的快速发展，拉动了市场上的铁、镍、铝等金属元素的需求，但是国内很多不锈钢厂粗放式、掠夺式的发展，重金属^[3]的供给矛盾渐渐凸显，因此大量的国内不锈钢厂需要进口国外资源，以满足其需求。近些年来，许多有色金属资源高昂的价格，让企业难以生存。我国社会经济的健康持续发展需要产能消耗的行业转型升级，可再生资源^[4]发挥不可或缺的作用，循环经济方式将成为企业发展的一种模式。综上所述，回收有价重金属资源，不仅可提高不可再生资源的利用，而且可有力防范重金属的二次污染。因此，研究不锈钢厂重金属污泥的资源化技术^[5]，具有很大的前景。

1.2不锈钢厂重金属污泥的研究进展

1.2.1固化稳定技术

重金属污泥安全化处理的一项重要技术是固化稳定技术^[6]。按照固化处理药剂方式及材料的差异，主要分为三项技术：溶融固化技术、常规材料固化技术和药剂固化技术。

常规材料固化技术^[7]是指利用镍、铬等重金属污泥与水泥、水玻璃等相互混合，为了消除污泥中的重金属在固化体内不被流出。对于污泥中重金属离子被有效地稳定，水泥固化技术在所有常规材料技术中应用最为广泛。王阳明等人^[9]分析在适当的温度下，污泥添加量、焙烧温度、碱中含量等因素对烧成产品的影响，采取了把不锈钢厂污泥作为原料，并且在高含量碱的生料中，配入合适的不锈钢污泥，能够显著优化熟料矿物的条件，提高最终产品的质量。

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