權利要求

1.含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0～3.0的弱酸性水溶液進行逆流浸出，得到酸浸渣；

(2)將酸浸渣加入堿性溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至6～8后再加入氧化劑進行氧化，得到氧化后的堿性洗滌渣；

(3)將氧化后的堿性洗滌渣加入水和鈣化劑攪拌鈣化15min-30min后，加入促凝劑繼續(xù)攪拌10min-15min，再加入水泥攪拌30min-60min，得到膠凝材料；將膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護10-15天，得到一次固化渣；氧化后的堿性洗滌渣、鈣化劑、水泥、促凝劑的質(zhì)量比為(0.4～0.6)∶(0.1～0.2)∶(0.3～0.5)∶(0.05～0.1)，水灰比為0.45-0.50；

(4)將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌30min-60min，再重復步驟(3)制作膠凝材料的過程后進行二次固化，將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護30-35天，得到二次固化渣；一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量比為(0.3～0.4)∶(0.5～0.6)∶(0.05～0.1)，水灰比為0.45-0.50；

(5)將二次固化渣進行毒性檢測和強度檢測，再破碎至粒度小于10mm后進行礦山填充。

2.根據(jù)權利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為：Ni 1.5％-3.0％、Co 0.02％-0.060％、Cu 0.8％-2.0％、As 0.5％-2.5％、Pb 0.16％-0.2％、Fe 20％-50％。

3.根據(jù)權利要求2所述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(1)中弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為(3～5):1；將含鎳鐵渣固廢用弱酸性水溶液進行3級～5級逆流浸出，浸出時間為30min～120min。

4.根據(jù)權利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(2)中堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為5％-10％，堿性溶液中溶質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中一種或多種；步驟(2)中氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水的一種或多種。

5.根據(jù)權利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(3)中鈣化劑為碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣的一種或多種；促凝劑為水玻璃、聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的一種或多種；水泥為硅酸鹽水泥。

6.根據(jù)權利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(4)中向破碎后的一次固化渣中加入的水泥為硅酸鹽水泥，砂子為粒度小于5mm的天然砂。

7.根據(jù)權利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(5)中將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進行礦山填充，二次固化渣代替棒磨砂的比例為20％-30％，填充時二次固化渣的質(zhì)量濃度為75％～80％。

8.根據(jù)權利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(5)中二次固化渣的水浸液中As<2.5mg/L、Ni<15mg/L、Cu<75mg/L，二次固化渣的強度大于5Mpa。

說明書

技術領域

本發(fā)明屬于鎳鈷冶煉過程產(chǎn)生的含鎳鐵渣固體廢棄物的無害化處理和利用技術領域，具體涉及含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法。

背景技術

鎳鈷濕法冶煉過程每年產(chǎn)出的除鐵尾料數(shù)量巨大，多為含Ni、Co等有價金屬及Pb、Zn、As等重金屬的鐵渣。這些渣再次返回火法熔煉可回收其中的有價金屬，但增加了冶煉能耗和生產(chǎn)成本，且鎳鈷主金屬的直收率低；同時這些尾料的不斷循環(huán)還會導致系統(tǒng)內(nèi)Pb、As等雜質(zhì)元素的富集，對后續(xù)的生產(chǎn)過程造成影響。而且這些除鐵尾料中含有Pb、As等有害元素屬于固廢渣，不能直接填埋。目前，鎳鈷冶煉廠均會選擇就近建設渣場將這些渣堆存，占用了土地資源，而且鎳鐵渣中的一些重金屬在自然堆存條件下會不斷溶出，污染地下水和土壤，造成環(huán)境污染。所以，如何處理鎳鈷濕法冶煉中產(chǎn)出鎳鐵渣是現(xiàn)今亟待解決的問題。

鎳鈷濕法冶煉過程產(chǎn)出的鎳鐵渣中有價金屬含量為Ni 1.5-3.0％、Co0.02-0.060％、Cu 0.8-2.0％，有害元素As 0.5-2.5％，Pb 0.16-0.2％，主要金屬鐵含量為20-50％。傳統(tǒng)工藝處理此種含鎳鐵渣一般采用火法工藝或濕法工藝?；鸱üに囀菍⒋嗽祷鼗鸱ㄏ到y(tǒng)熔煉，使鐵進入火法鐵渣中，砷鉛等有害元素進入煙氣分離，鎳銅等有價金屬可進入鎳锍等，但此工藝存在有價金屬回收率低，能耗和成本高，且煙氣等污染環(huán)境的問題。濕法工藝處理時首先將有價金屬鎳銅鈷回收，并分離砷，實現(xiàn)有價金屬、砷和鐵的分離，過程可采用浸出、有機溶劑萃取等方法，但此工藝存在浸出液凈化難度大、操作費用高等問題。除此之外，采用傳統(tǒng)方法處理含鎳鐵渣固廢，仍可得到大量的固體渣，此部分渣一般運于尾礦壩等地，繼續(xù)占用土地資源，還可不同程度的造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容

針對鎳鈷濕法冶煉過程產(chǎn)出的大量除鐵尾料堆存占用土地資源、造成有價金屬流失和重金屬污染環(huán)境的問題，本發(fā)明提供一種工藝簡單、處理成本低，并能將鐵渣資源化利用、無毒無害化的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法。

本發(fā)明采用以下技術方案：

一種含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0～3.0的弱酸性水溶液進行逆流浸出，得到酸浸渣；

(2)將酸浸渣加入堿性溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至6～8后再加入氧化劑進行氧化，得到氧化后的堿性洗滌渣；

(3)將氧化后的堿性洗滌渣加入水和鈣化劑攪拌鈣化15min-30min后，加入促凝劑繼續(xù)攪拌10min-15min，再加入水泥攪拌30min-60min，得到膠凝材料；將膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護10-15天，得到一次固化渣；氧化后的堿性洗滌渣、鈣化劑、水泥、促凝劑的質(zhì)量比為(0.4～0.6)∶(0.1～0.2)∶(0.3～0.5)∶(0.05～0.1)，水灰比為0.45-0.50；

(4)將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌30min-60min，再重復步驟(3)制作膠凝材料的過程后進行二次固化，將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護30-35天，得到二次固化渣；一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量比為(0.3～0.4)∶(0.5～0.6)∶(0.05～0.1)，水灰比為0.45-0.50；

(5)將二次固化渣進行毒性檢測和強度檢測，再破碎至粒度小于10mm后進行礦山填充。

根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為：Ni 1.5％-3.0％、Co 0.02％-0.060％、Cu 0.8％-2.0％、As0.5％-2.5％、Pb 0.16％-0.2％、Fe 20％-50％。

根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(1)中弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為(3～5):1；將含鎳鐵渣固廢用弱酸性水溶液進行3級～5級逆流浸出，浸出時間為30min～120min。

根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(2)中堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為5％-10％，堿性溶液中溶質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中一種或多種；步驟(2)中氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水的一種或多種。

根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(3)中鈣化劑為碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣的一種或多種；促凝劑為水玻璃、聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的一種或多種；水泥為硅酸鹽水泥。

根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(4)中向破碎后的一次固化渣中加入的水泥為硅酸鹽水泥，砂子為粒度小于5mm的天然砂。

根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(5)中將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進行礦山填充，二次固化渣代替棒磨砂的比例為20％-30％，填充時二次固化渣的質(zhì)量濃度為75％～80％。

根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，其特征在于，步驟(5)中二次固化渣的水浸液中As<2.5mg/L、Ni<15mg/L、Cu<75mg/L，二次固化渣的強度大于5Mpa。

本發(fā)明的有益技術效果：針對現(xiàn)有鎳鈷濕法冶煉過程中產(chǎn)生的含鎳鐵渣固廢物料處理存在的問題，本發(fā)明通過逆流洗滌-堿性氧化-兩次固化-礦山充填多工藝步驟的配合，使長期堆積的含鎳鐵渣固廢中有價金屬得到回收，以提高鎳鈷銅冶煉過程中金屬回收率，并將渣中有害元素無害化處理后回歸于大自然，固廢渣經(jīng)過處理可用于礦山填充，節(jié)省了硫化鎳礦開采的成本，無需浪費有限的土地資源進行填埋，既節(jié)省了寶貴的土地資源又提供了大量的礦山填充物料，使大量的廢棄鐵渣得到最大資源化的有效利用，是一種綠色環(huán)保處理含鎳鐵渣的方法。本發(fā)明工藝簡單，可操作性強，真正意義上實現(xiàn)了含鎳鐵渣固廢的無害化處理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本發(fā)明的一種含鎳鐵渣固廢的無害化處理方法，包括以下步驟：

(1)將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0～3.0的弱酸性水溶液進行3級～5級逆流浸出，使含鎳鐵渣固廢渣中有價金屬含量降至Ni 0.25％、Co 0.003％、Cu 1.05％及以下。弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為(3～5):1，浸出時間為30min～120min，得到酸浸渣。含鎳鐵渣固廢為鎳鈷濕法冶煉過程中長期堆積的固廢，含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為：Ni 1.5％-3.0％、Co0.02％-0.060％、Cu 0.8％-2.0％、As 0.5％-2.5％、Pb0.16％-0.2％、Fe 20％-50％。

(2)將酸浸渣加入質(zhì)量百分比濃度為5％-10％的堿性溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至6～8后再加入氧化劑進行氧化，得到氧化后的堿性洗滌渣；堿性溶液中溶質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中一種或多種；氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水的一種或多種。

(3)將氧化后的堿性洗滌渣加入漿料攪拌機中，加入水和鈣化劑攪拌鈣化15min-30min后，加入促凝劑繼續(xù)攪拌10min-15min，再加入水泥攪拌30min-60min，這樣使渣凝聚成整體膠凝材料；鈣化劑為碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣的一種或多種；促凝劑為水玻璃、聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的一種或多種；水泥為普通硅酸鹽水泥。將膠凝材料在制磚機壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護10-15天，得到一次固化渣；氧化后的堿性洗滌渣、鈣化劑、水泥、促凝劑的質(zhì)量比為(0.4～0.6)∶(0.1～0.2)∶(0.3～0.5)∶(0.05～0.1)，水灰比為0.45-0.50。

(4)將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌30min-60min，再重復步驟(3)制作膠凝材料的過程后進行二次固化，將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護30-35天，得到二次固化渣；一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量比為(0.3～0.4)∶(0.5～0.6)∶(0.05～0.1)，水灰比為0.45-0.50；向破碎后的一次固化渣中加入的水泥為普通硅酸鹽水泥，砂子為粒度小于5mm的天然砂。含鎳鐵渣固廢堿性氧化后固化采用了兩次固化工藝，保證了固化渣中重金屬的固化程度和固化渣的抗壓強度。

(5)將二次固化渣進行毒性檢測和強度檢測，二次固化渣毒性檢測要求二次固化渣的水浸液中As<2.5mg/L、Ni<15mg/L、Cu<75mg/L，二次固化渣強度檢測要求二次固化渣的強度大于5Mpa。再將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后進行礦山填充。將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進行礦山填充，實現(xiàn)固體廢渣的資源化利用。二次固化渣代替棒磨砂的比例為20％-30％，填充時二次固化渣的質(zhì)量濃度為75％～80％。

實施例1

取某鎳廠渣場長期堆存的含鎳鐵渣固廢10kg，含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為：含Ni 2.320％、Co 0.06％、Cu 1.400％、Fe 23.780％、As 1.65％、Pb 0.18％。

在常溫下，將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0的弱酸性水溶液進行3級逆流浸出，弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為3:1，浸出時間為30min，得到酸浸渣。酸浸渣中含Ni0.24％、Co 0.003％、Cu 1.03％、Fe 23.98％、As 1.78％、Pb 0.2％。

將酸浸渣加入質(zhì)量百分比濃度為5％的氫氧化鈉溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至7.5后再加入0.5kg雙氧水進行氧化，得到氧化后的堿性洗滌渣。

將氧化后的堿性洗滌渣加入漿料攪拌機中加入13L水，加入2.5kg生石灰攪拌均勻后鈣化30min后，加入1kg聚合硫酸鐵、0.8kg水玻璃、1.4g聚丙烯酰胺，充分攪拌10min之后再加入水泥8kg攪拌45min，得到膠凝材料。將膠凝材料在制磚機壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護10天，得到一次固化渣。

將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌30min，再重復上述制作膠凝材料的過程后進行二次固化，將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護35天，得到二次固化渣；一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量分別為20kg、34kg、3kg，水為26L。

將二次固化渣進行強度檢測和毒性檢測，抗壓強度為11.15Mp，達到強度要求，二次固化渣經(jīng)過水浸測試，浸出液中含Ni 0.22mg/L，Co未檢出，Cu0.120mg/L，F(xiàn)e 0.167mg/L，Pb<0.1mg/L，As<0.5mg/L，符合國家標準。

將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進行礦山填充，二次固化渣代替棒磨砂的比例為30％，填充時二次固化渣的質(zhì)量濃度為77％。

實施例2

取某鎳廠渣場長期堆存的含鎳鐵渣固廢20kg，含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為：Ni 1.52％、Co 0.06％、Cu 0.92％、Fe 45％、As 0.55％、Pb 0.17％。

在常溫下，將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0的弱酸性水溶液進行4級逆流浸出，弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為3:1，浸出時間為30min，得到酸浸渣。酸浸渣中含Ni0.23％、Co 0.003％、Cu 0.82％、Fe 41.58％、As 0.68％、Pb0.19％。

將酸浸渣加入質(zhì)量百分比濃度為8％的氫氧化鈉溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至7.5后再加入1.0kg雙氧水進行氧化，得到氧化后的堿性洗滌渣。

將氧化后的堿性洗滌渣加入漿料攪拌機中加入25L水，加入5kg生石灰攪拌均勻后鈣化30min后，加入2kg PFS、1.6kg水玻璃、2.8g PAM，充分攪拌15min之后再加入水泥15kg攪拌45min，得到膠凝材料。將膠凝材料在制磚機壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護12天，得到一次固化渣。

將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌45min，再重復上述制作膠凝材料的過程后進行二次固化，將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護33天，得到二次固化渣；一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量分別為40kg、55kg、5kg，水為50L。

將二次固化渣進行強度檢測和毒性檢測，抗壓強度為11.25Mp，達到強度要求，二次固化渣經(jīng)過水浸測試，浸出液中含Ni 0.145mg/L，Co 0.03mg/L，Cu0.092mg/L，F(xiàn)e0.161mg/L，Pb<0.1mg/L，As<0.5mg/L，符合國家標準。

將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進行礦山填充，二次固化渣代替棒磨砂的比例為25％，填充時二次固化渣的質(zhì)量濃度為78％。

實施例3

取某鎳廠渣場長期堆存的含鎳鐵渣固廢30kg，含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為：含Ni 3.43％、Co 0.03％、Cu 2.04％、Fe 20.82％、As 2.1％、Pb 0.19％。

在常溫下，將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0的弱酸性水溶液進行5級逆流浸出，弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為3:1，浸出時間為30min，得到酸浸渣。酸浸渣中含Ni0.23％、Co 0.002％、Cu 1.05％、Fe 26.50％、As 2.44％、Pb 0.2％。

將酸浸渣加入質(zhì)量百分比濃度為10％的氫氧化鈉溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至7.5后再加入1.5kg雙氧水進行氧化，得到氧化后的堿性洗滌渣。

將氧化后的堿性洗滌渣加入漿料攪拌機中加入38L水，加入10kg生石灰攪拌均勻后鈣化30min后，加入3kg PFS、2.3kg水玻璃、4.2g PAM，充分攪拌15min之后再加入水泥28kg攪拌60min，得到膠凝材料。將膠凝材料在制磚機壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護15天，得到一次固化渣。

將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌60min，再重復上述制作膠凝材料的過程后進行二次固化，將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護35天，得到二次固化渣；一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量分別為60kg、130kg、10kg，水為95L。

將二次固化渣進行強度檢測和毒性檢測，抗壓強度為11.15Mp，達到強度要求，二次固化渣經(jīng)過水浸測試，浸出液中含Ni 0.053mg/L，Co未檢出，Cu0.048mg/L，F(xiàn)e 0.11mg/L，Pb<0.1mg/L，As<0.5mg/L，符合國家標準。

將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進行礦山填充，二次固化渣代替棒磨砂的比例為20％，填充時二次固化渣的質(zhì)量濃度為76％。