CN106480328A - 一种烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺 - Google Patents

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马军军
韩峰
朱家明
高亚娟
张寅丞
朱伯淞
陶志慧
何建龙
季军
吴传宝
张寿兵
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Abstract

本发明提供一种烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，主要包括以下步骤：（1）将喷淋液中的金属元素以沉淀方式进行富集，同时进行预处理；（2）将步骤（1）中的沉淀物与污泥粉碎、研磨；（3）将步骤（2）中的污泥原料粉碎后加入酸性浸提剂进行混合浸取静置，上清液留待中和，沉泥过滤洗涤；（4）将步骤（3）中的浸出液进行离子交换，提取含钒离子；（5）将步骤（4）中的有机相溶液进行反萃取处理，得到高浓度的含钒水溶液；（6）向步骤（5）中的含钒水溶液中加入氯化铵，过滤沉淀；（7）对步骤（6）中五价钒沉淀进行灼烧，制得五氧化二钒。本发明回收率高，具有显著的经济效益；减少了对环境的危害；工艺流程简单，结果易实现。

Description

一种烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺
技术领域
本发明属于固体废物处理和资源化领域，特别涉及一种回收烟气脱硫污泥中贵重金属钒的方法，属于环境保护、资源化利用领域。
背景技术
钒金属元素一般存在于矿石、石油等矿物质中，在火力发电厂、有色金属冶炼、化工等行业这些原材料被广泛使用。贵重金属钒作为伴生元素，在矿物质高温冶炼的过程中，贵金属钒也会随着高温气化，会与其他烟气一起进入到烟气处理装置中。
烟气处理一般采用湿法处理，烟气中主要成分为二氧化硫。脱硫喷淋液含有大量烟气中的重金属污染物，如果不经处理就排放的话，会造成土壤和水体的严重污染，重金属通过食物链层层富集，产生慢性/蓄积毒性，对人类健康和生物多样性造成严重危害。在很多工业固体废物中，重金属含量相对较高，很多重金属的含量已经超过其在金属矿中的品位。对重金属污泥中的重金属进行回收，不仅可以实现废物资源化利用，还能降低废物毒性，从而降低处置费用，可谓一举两得。
在现有脱硫喷淋液和脱硫污泥的处理过程中，均无资源回收步骤。对于喷淋液，一般是排入厂区的污水处理厂进行处理，其喷淋液为高盐度废水，会对现有的污水处理工艺产生一定的冲击；对于脱硫污泥的处理，最常见的方式为外运处理，交由有资质的相关公司收集处理，一般去向为填埋。
然而，在这些喷淋液及污泥中，含有大量的贵重金属，很多金属的含量已经超过其在金属矿中的品位，直接处理或者填埋造成了极大的资源浪费。
发明内容
本发明可以提供一种用从烟气脱硫污泥中回收贵金属钒的工艺方法，与该发明选择性高，操作简单方便，易于控制成本，减少了二次污染、降低能耗，回收资源。本发明主要包括以下步骤，
（1）将喷淋液中的金属元素通过沉淀的方式进行富集，形成沉淀进行回收。沉淀物与污泥同时进行预处理；
（2）将步骤（1）中的沉淀物与污泥粉碎、研磨；
（3）将步骤（2）中的脱硫污泥原料粉碎后加入酸性浸提剂进行混合浸取，反应10-90min后，静置待到固液分离，上清液留待中和，沉泥过滤洗涤，当做一般固废处理；
（4）将步骤（3）中的浸出液进行离子交换，调节溶液pH在1-4，加入P204、TBP和煤油作为萃取剂，提取溶剂中的含钒离子；
（5）将步骤（4）中的有机相溶液进行反萃取处理，加入无机酸作为反萃取剂，得到高浓度的含钒水溶液；
（6）向步骤（5）中的含钒水溶液中加入氯化铵，溶液中五价钒以多钒酸铵形式沉淀，过滤沉淀；
（7）对步骤（6）中五价钒沉淀进行灼烧处理，可制得纯度大于90%的五氧化二钒。
优选的，回收钒的污泥选择是烟气脱硫污泥（含湿法脱硫和干法脱硫）以及脱硫喷淋液；
优选的，步骤（3）中的酸性浸提剂为硫酸。
优选的，步骤（3）的控制混合液温度为60-90度，反应时间为30-60min。
优选的，步骤（4）中萃取剂的配比，P204、TBP和煤油的体积比为18:6:76，控制反应pH在2-3之间。
优选地，步骤（5）反相萃取的萃取剂为硫酸或盐酸，进一步优选为2mol/L的盐酸，用量以溶质的量计算，为含钒（质量）的3-5倍。
优选的，步骤（3）中的浸提为多级浸提，多级浸取的工艺路线是，将预处理工序中获得的固体粉末浸取后固液分离，上清液送去中和；下层污泥暂不排出；此时用新配置的浸取液对所述的下层污泥进行第二次浸取，浸取完毕后静置，上清液泵出储存，用于下一批进料的第一次浸取；向压滤获得的滤液和泥饼洗涤液中补加浸取剂和调节剂，配置新的浸取液，用于下一批进料的第二次浸取；如此反复。
本发明的有益效果：
1、回收率高，具有显著的经济效益。采用本发明中提出的工艺可以成功分离烟气脱硫污泥中的金属钒，实现了废物资源化，钒的回收率大于90％，钒为贵重金属，每吨售价在300万以上，获得的产品收益大于运行成本，具有实际应用价值。在本发明工艺中，采用多级浸提的工艺，显著提高了钒的回收率，且实现了药剂的密闭循环，自动化程度增强。
2、处理后的残渣为一般固废，减少了对环境的危害。在经过浸提后的残渣，重金属元素大部分转移到溶液中，使固废渣中的重金属元素显著降低，且固废渣量也显著降低。因此，浸出后残余的滤渣，可以作为一般废物处理，大大降低了处置费用，同时减少了对环境的危害。
3、本发明的萃取反萃取工艺，极大的提高了对钒的选择性提取，避免了酸溶过程中其他有价金属离子的干扰。
4、本发明工艺流程简单，易于操作管理，投资费用低，结果易实现。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
取电厂湿法烟气脱硫污泥一份约5kg，将其研磨成粉末后用50%硫酸浸提，溶液加热至80度，浸提时间为60min，污泥留作下次浸提试验用。上清液取出，加入萃取液10L，萃取剂P204、TBP和煤油的比例为18:6:76，pH控制在2.5左右，在搅拌10min后，静置分层，将水相排出，有机相中加入2mol/L硫酸作为反萃取剂，搅拌10min，静置后将水箱取出。加入氯化铵300g，将沉淀取出，在马弗炉中500度灼烧6h，得到白色粉末。通过实验分析，V2O5的纯度大于95%。
实施例2
取电厂湿法烟气脱硫污泥一份约5kg，将其研磨成粉末后用50%硫酸浸提，溶液加热至60度，浸提时间为90min，污泥留作下次浸提试验用。上清液取出，加入萃取液10L，萃取剂P204、TBP和煤油的比例为18:6:76，pH控制在3左右，在搅拌10min后，静置分层，将水相排出，有机相中加入2mol/L盐酸作为反萃取剂，搅拌10min，静置后将水箱取出。加入氯化铵300g，将沉淀取出，在马弗炉中500度灼烧6h，得到白色粉末。通过实验分析，V2O5的纯度大于95%。
实施例3
取电厂湿法烟气脱硫污泥一份约5kg，将其研磨成粉末后用50%硫酸浸提，溶液加热至90度，浸提时间为10min，污泥留作下次浸提试验用。上清液取出，加入萃取液10L，萃取剂P204、TBP和煤油的比例为18:6:76，pH控制在1左右，在搅拌10min后，静置分层，将水相排出，有机相中加入2mol/L硫酸作为反萃取剂，搅拌10min，静置后将水箱取出。加入氯化铵300g，将沉淀取出，在马弗炉中500度灼烧6h，得到白色粉末。通过实验分析，V2O5的纯度大于90%。
实施例4
取电厂湿法烟气脱硫污泥一份约5kg，将其研磨成粉末后用50%硫酸浸提，溶液加热至70度，浸提时间为60min，污泥留作下次浸提试验用。上清液取出，加入萃取液10L，萃取剂P204、TBP和煤油的比例为18:6:76，pH控制在4左右，在搅拌10min后，静置分层，将水相排出，有机相中加入2mol/L盐酸作为反萃取剂，搅拌10min，静置后将水箱取出。加入氯化铵300g，将沉淀取出，在马弗炉中500度灼烧6h，得到白色粉末。通过实验分析，V2O5的纯度大于94%。
实施例5
取电厂湿法烟气脱硫污泥一份约5kg，将其研磨成粉末后用50%硫酸浸提，溶液加热至80度，浸提时间为30min，污泥留作下次浸提试验用。上清液取出，加入萃取液10L，萃取剂P204、TBP和煤油的比例为18:6:76，pH控制在2左右，在搅拌10min后，静置分层，将水相排出，有机相中加入2mol/L硫酸作为反萃取剂，搅拌10min，静置后将水箱取出。加入氯化铵300g，将沉淀取出，在马弗炉中500度灼烧6h，得到白色粉末。通过实验分析，V2O5的纯度大于92%。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，其特征在于，主要包括以下步骤，
（1）将喷淋液中的金属元素通过沉淀的方式进行富集，形成沉淀进行回收；
沉淀物与污泥同时进行预处理；
（2）将步骤（1）中的沉淀物与污泥粉碎、研磨；
（3）将步骤（2）中的污泥原料粉碎后加入酸性浸提剂进行混合浸取，反应10-90min后，静置待到固液分离，上清液留待中和，沉泥过滤洗涤，当做一般固废处理；
（4）将步骤（3）中的浸出液进行离子交换，调节溶液pH在1-4，加入P204、TBP和煤油作为萃取剂，提取溶剂中的含钒离子；
（5）将步骤（4）中的有机相溶液进行反萃取处理，加入无机酸作为反萃取剂，得到高浓度的含钒水溶液；
（6）向步骤（5）中的含钒水溶液中加入氯化铵，溶液中五价钒以多钒酸铵形式沉淀，过滤沉淀；
（7）对步骤（6）中五价钒沉淀进行灼烧处理，制得五氧化二钒。
2.如权利要求1所述的烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，其特征在于，所述步骤（1）中回收钒所用的污泥为烟气脱硫污泥，所述喷淋液为脱硫喷淋液。
3.如权利要求1所述的烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中的酸性浸提剂为硫酸。
4.如权利要求1所述的烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，其特征在于，所述步骤（3）中控制混合液温度为60-90度，反应时间为30-60min。
5.如权利要求1所述的烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，其特征在于，步骤（4）中萃取剂的配比为P204、TBP和煤油的体积比为18:6:76，并控制反应pH在2-3之间。
6.如权利要求1所述的烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，其特征在于，所述步骤（5）中反相萃取的萃取剂选择为2mol/L的盐酸或硫酸。
7.如权利要求1或5所述的烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，其特征在于，所述步骤（5）中反相萃取的萃取剂选择为2mol/L的盐酸，用量以溶质的量计算，为含钒质量的3-5倍。
8.如权利要求1所述的烟气脱硫污泥中回收贵重金属钒的工艺，其特征在于，步骤（3）中的浸提为多级浸提，多级浸取的工艺路线是，将预处理工序中获得的固体粉末浸取后固液分离，上清液送去中和；下层污泥暂不排出；此时用新配置的浸取液对所述的下层污泥进行第二次浸取，浸取完毕后静置，上清液泵出储存，用于下一批进料的第一次浸取；向压滤获得的滤液和泥饼洗涤液中补加浸取剂和调节剂，配置新的浸取液，用于下一批进料的第二次浸取；如此反复。
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