钢渣污泥中重金属回收方法实验研究

摘要

钢渣污泥是炼钢过程中产生的烟尘经湿法除尘、除尘污水固液分离得到的污泥。钢渣污泥是炼钢产生的固体废弃物，对环境会造成污染。但它含铁高，又是钢厂宝贵的二次资源，因此受到越来越多的人关注和综合利用。目前，钢厂对炼钢污泥的利用主要是将其作为烧结球团的原料和炼钢熔剂，利用档次较低，二次污染严重，而基于综合回收和制备出高附加值产品为目标的开发研宄工作较少。污泥农用是最好的消纳污泥的方法，也是适合我国国情处置方法，而污泥中往往含有一些有害物质，特别是重金属元素，成为污泥农用的限制因子，所以如何处理污泥中所含的重金属成为污泥农用要解决的关键问题。本论文旨在寻找一些环境友好的去除钢渣污泥中重金属的方法。
　　本文对江苏某企业钢渣污泥的成分和化学性质作了详细分析，分析得出该钢渣污泥通过适当处置后，能够符合污泥农用的标准。并且对污泥中的铜、铬的化学形态进行的实验分析，实验表明该污泥中的铜、铬是以稳定性较好的硫化物及有机结合态、残渣态形式存在，通过适当的处理后可以安全地加以资源化利用。
　　本实验试图降低该企业钢渣污泥中重金属的含量，以便污泥能够达到资源化农用的标准，为此，本文分别从化学方法和电化学方法对实验对象进行了研究分析。实验得出:使用2％的H2O2和2M的乙酸能够较好的达到去除污泥中铜、铬的目的。乙酸浓度越高，铜、铬的去除率越高，当乙酸浓度超过2mol/L时，去除率的提升并不明显;随着反应温度的升高，铜、铬的去除率也随之提高，选取最佳反应温度为25℃;pH对重金属的去除率也有较大的影响，本实验选取最适反应pH为4。在回收铜、铬的实验中得出:FeCl3和FeSO4初始浓度为0.1 mol/L和0.05 mol/L，铜、铬的回收率达到最高77％和76％;当混合液的pH为9时，铜、铬的回收率最高，分别为78％和76％;随着nFe3+∶(nCu2++nCr3+)比值的增加，溶液对铜、铬的回收率也随之增加，本实验选取最佳nFe3+∶(nCu2++nCr3+)比值为10。
　　本文对电化学方法去除污泥中重金属的一些规律进行了探索，实验得出:在通电3h后，电解槽中的溶液基本呈酸性，随着通电时间的延长，电解槽中的pH值不断上升，当通电时间达到11h时，阴极区溶液的pH为11.2，阳极区溶液的pH为3.1;阳极电解水产生大量的H+，使溶液中的重金属化合物发生溶解，生成的铜、铬离子在电场的迁移作用下，往阴极转移，使阳极的铜、铬含量下降;阴极区的铜、铬离子浓度大体表现出为先升高，再下降，最后有一定程度的上升趋势;另外，在实验的基础上，本文还探究了电解对污泥脱水率的影响实验，实验得出电解能使污泥得到调质，使其经过离心分离后的含水率降低。
　　本文对这两种去除重金属的方案进行了分析及效果比较，最终得出使用电化学方法，效果不佳，且对电化学处理的一些机理研究尚浅，而采用化学方法去除钢渣污泥中的重金属效果较好，能够很好的达到去除钢渣污泥中重金属的目的，使其达到污泥农用的标准，因此本文认为采用2％双氧水和2mol/L的乙酸浸出钢渣污泥中的重金属的实验方案略好一些。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢渣污泥的形成和组成

1．2 国内外污泥处置现状

1．2．1 国外污泥的处置现状

1．2．2 国内污泥处置现状

1．3 污泥的处理与处置评价

1．4 污泥重金属去除技术

1．4．1 微生物法

1．4．2 化学方法

1．4．3 电化学法

1．4．4 植物修复方法

1．5 论文研究内容及意义

1．5．1 化学法去除钢渣污泥中重金属的试验研究

1．5．2 电化学法去除钢渣污泥中重金属的试验研究

1．5．3 污泥脱水率的实验研究

第二章 污泥的基本理化性质及重金属形态分析

2．1 实验材料与方法

2．1．1 样品的采集

2．1．2 污泥的物理性质

2．1．3 污泥的化学性质

2．2 污泥中重金属元素特点

2．3 钢渣污泥中的重金属成分

2．4 钢渣污泥中重金属化学形态分析

2，4．1 污泥中重金属化学形态的概述

2，4．2 污泥中重金属化学形态分析方法

2．4．3 不同化学形态的稳定性分析

2．4．4 重金属化学形态分析方法实验步骤

2．4．5 实验结果与分析

第三章 化学方法对钢渣污泥中重金属去除的实验研究

3．1 概述

3．2 实验材料

3．2．1 钢渣污泥样品

3．2．2 实验所用仪器及试剂

3．3 实验方法和步骤

3．3．1 用乙酸溶液浸出污泥中铜、铬

3．3．2 用改进铁氧体共沉淀法对浸出液中的铜、铬进行回收

3．3．3 计算公式

3．4 实验结果分析

3．4．1 钢渣污泥中铜、铬的去除

3．4．2 浸出液中铜、铬的回收

3．5 本章小结

第四章 电化学方法去除钢渣污泥中重金属实验研究

4．1 概述

4．2 电化学机理

4．3 实验方案

4．4 实验装置的设计

4．5 实验结果分析

4．5．1 电解槽内PH值的变化

4．5．2 阳极区重金属含量的变化

4．5．3 阴极区重金属含量的变化

4．5．4 电解对污泥脱水率的影响

4．6 化学方法与电化学方法的比较

4．6．1 方案比较

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士期间科研成果

致谢