一种大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法技术

本发明专利技术公开了一种大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法，即将大宗固体废物在电动处理装置的固废室中与电解液混合，混合液中污染物和有价组分在电动力学作用下迁移至不同的电极室中形成酸液和碱液，酸液和碱液分别由液泵泵入酸液再生罐、碱液再生罐中，酸液中的有价盐类在酸液再生罐中结晶分离，碱液中的有价金属在碱液再生罐中吸附回收，在酸液再生罐、碱液再生罐中经多级处理后的酸液和碱液进入调节池中均混调节后，喷淋至电动处理装置的固废室中循环再利用；本发明专利技术方法以电解液循环工艺耦合电动力学处理大宗固废，处理后的固废有害杂质在土壤化利用的标准范围内，实现了大宗固废土壤化过程有害杂质浸出与有价元素提取的高值处理。取的高值处理。取的高值处理。

【技术实现步骤摘要】
一种大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法


[0001]本专利技术属于大宗固废无害化处理与资源化利用领域，具体涉及一种大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法。

技术介绍

[0002]2021年，我国大宗固废产生量约66.5亿吨，综合利用量约37.8亿吨，综合利用率约57%。随着中国经济的转型升级与发展，产生的磷石膏和磷尾矿等工业固体废物无论从数量上还是从种类上都在迅速增多。2019年，我国196个大、中城市一般工业固体废物产生量达13.8亿吨，其中尾矿10.3亿吨、磷尾矿和磷石膏达7500万吨以上。
[0003]大量堆积的固体废物直接造成了土地浪费和资源浪费，并带来潜在的环境风险，是工业及经济高质量发展的主要制约因素。磷矿中大量的磷、氟和重金属除了在浮选工艺进入磷尾矿外，这些物质在湿法工艺过程中进入到磷石膏等废物钟，对周围的土壤、水和大气造成了严重的环境污染。同时，硝酸法湿法磷酸生产工艺清洁加工的一般可能性和可取性已被认识到，具有较好的发展前景。硝酸石膏为硝酸法湿法磷酸工艺副产酸浸渣，伴随有大量 P、F和重金属，若不处理可能会对人体健康与环境造成危害。在储存过程中PO
43
‑
淋失到水体中造成水体富营养化并导致磷资源浪费。磷尾矿、磷石膏、硝酸酸浸磷渣、赤泥等含氟固废的增加会增加人体摄入氟过量的风险，抑制人体的酶过程，扰乱钙磷代谢并引发系列氟疾病。
[0004]含重金属尾矿、磷石膏以及赤泥等固体废物目前以固化稳定化后堆存为主，重金属、氟仍有再释放风险，且大量有价元素与固废本身得不到充分利用。目前尾矿有价组分再选工艺包括分步浮选、矿热炉提取、超临界提纯等，这些技术以提取有价组分为主，未考虑到再选完后固废的综合利用消纳。
[0005]近年来，重金属污染土壤中有害组分去除的土壤修复研究与技术快速发展。“一种重金属污染土壤电动
‑
固化联合修复方法”(CN202210330669.1)将重金属污染土壤置于阴极室和阳极室之间，通电进行电动修复；与阴极室相邻的一部分重金属污染土壤中添加有赤泥和粉煤灰固化剂有利于实现重金属污染场地原位修复。“电动
‑
淋洗联合修复复合重金属污染土壤的装置及方法”(CN 114769306 A)以电动
‑
淋洗联用技术修复重金属污染土壤，对重金属Pb、Cd的去除率分别达80％、70％。采用电动
‑
淋洗联用技术，先淋洗，后电动力，大大缩短了修复时间和提高了重金属去除率。然而，上述两项专利技术去除重金属的同时，对土壤中钙、钾、铵等营养性元素的影响尚未清楚，对大宗固废清洁化处理的效果仍不可知。
[0006]大宗固体废物的综合处理与资源化利用是国内工矿企业急需解决的问题。随着技术的进步，磷石膏、矿山含重金属尾矿经改性后有望作为新型材料用于生态修复和工程充填，但目前资源回收协同污染物去除的国土空间生态修复新材料、新工艺在国内依然稀缺，难以满足生态发展的需要。因此，是否可以对赤泥、磷石膏、磷尾矿、含重金属尾矿等大宗固废进行清洁化处理，使其中的有价组分和重金属、氟等从固废分离出来实现高值化处理。处理后的固体废物大量用作土壤调理剂、有机肥、土壤基质等土壤化材料，满足相关用土要求
和标准，是本领域突破大宗固废大量消纳与高值化利用亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]针对现有大宗固废土壤化过程中阴离子和阳离子型污染物共存、有价组分回收效率低以及无害化程度低等问题，本专利技术提供了一种能高效选择性分离固废中有害杂质和有价组分并实现固废清洁化的方法，该方法是以大宗固体废物为原料，将大宗固体废物在电动处理装置的固废室中与电解液混合，基于离子基团电荷差异混合液中污染物和有价组分在电迁移、电渗流、电解等电动力学作用下迁移至不同的电极室中形成酸液和碱液，酸液和碱液分别由液泵泵入酸液再生罐、碱液再生罐中，酸液中的有价盐类在酸液再生罐中结晶分离，碱液中的有价金属在碱液再生罐中吸附回收，在酸液再生罐、碱液再生罐中经多级处理后的酸液（含大量H
+
）和碱液（含大量OH
‑
）进入调节池中均混调节后，喷淋至电动处理装置的固废室中循环再利用。
[0008]所述电动处理装置包括密封壳体，壳体内腔室由阳极板、阴极板分隔为阳极室、固废室、阴极室，阴极板和阳极板位于固废室的一侧设置有筛网，壳体顶部开有氧气出口、氢气出口，底部两侧开有酸液出口、碱液出口，阳极板、阴极板分别与电源连接，酸液出口、碱液出口分别与酸液再生罐、碱液再生罐连接，壳体内顶部设置有喷淋器且位于固废室上方。
[0009]阳极室和阴极室的容积相同，阳极室或阴极室是固废室容积的1/4～1/2；阳极板或阴极板带孔，放置筛网、阳极板或阴极板的是3块带孔绝缘隔板形成的2个卡槽，带孔绝缘隔板（亚克力、玻璃或PVC）上孔的孔径≤2mm，孔面积为板面积的45%～75%；筛网为304不锈钢网、尼龙网、铝合金网、钛合金网中的一种，目数为200～400目；阳极板、阴极板与直流电源连接为固废室提供0.2～3.0 V/cm的电场，电动处理时间为6～168小时。
[0010]所述大宗固废为磷尾矿、磷石膏、硝酸酸浸磷渣、水淬磷渣、赤泥、铜尾矿中的一种，粒径≤2mm。
[0011]所述大宗固废与电解液混合的比例为1:1～3，电解液为纯水、柠檬酸溶液、乙酸溶液、腐殖酸溶液、十二烷基苯磺酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氨水中的一种，质量浓度为0.5
‑
18%。
[0012]所述酸液再生罐包括罐体，罐体内从上至下设置有过滤层Ⅰ、重金属回收层，重金属回收层下方设置有喷雾器，喷雾器下方、过滤层Ⅰ底部、重金属回收层底部分别设置有1～5层孔径为0.01～10μm的微孔滤膜，罐体顶部开有进液口，底部开有出液口，罐体下部一侧开有阴离子回收口并位于喷雾器下方的微孔滤膜上方，底部出液口与调节池连接；碱液再生罐包括罐体，罐体内从上至下设置有过滤层Ⅱ、氟离子回收层、阳离子回收层，过滤层Ⅱ、氟离子回收层、阳离子回收层底部分别设置1～5层堆叠的孔径为0.01～10μm的微孔滤膜，罐体顶部开有进液口，底部开有出液口，底部出液口与调节池连接，调节池与喷淋器连通。
[0013]所述过滤层Ⅰ或过滤层Ⅱ的过滤材料为硅藻土、陶粒、石英砂、煤渣、珍珠岩中的一种或多种，有效粒径为0.25～2.5mm，不均匀系数为1.3～2.5；重金属回收层中材料为大孔强酸性阳离子交换树脂、活性炭、Zr
‑
MC吸附剂、Fe3O4@SiO2纳米材料、二异丙醇胺基有机螯合剂、Fe(III)
‑
Gr纳米材料中的一种或多种；喷雾器喷施的溶液为冰乙酸、乙二醇、甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇中的一种或多种，喷量为酸液的0.2～0.8倍；氟离子回收层中材料为活
性氧化铝、羟基磷灰石、碳基磷灰石、骨碳、褐煤吸附剂中的一种或多种；阳离子回收层中材料为大孔强酸性阳离子交换树脂、活性炭、沸石、膨润土中的一种或多种。
[0014]电动处理装置运行时，固废室中的溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法，其特征在于：将大宗固体废物在电动处理装置的固废室中与电解液混合，基于离子基团电荷差异混合液中污染物和有价组分在电动力学作用下迁移至不同的电极室中形成酸液和碱液，酸液和碱液分别由液泵泵入酸液再生罐、碱液再生罐中，酸液中的有价盐类在酸液再生罐中结晶分离，碱液中的有价金属在碱液再生罐中吸附回收，在酸液再生罐、碱液再生罐中经多级处理后的酸液和碱液进入调节池中均混调节后，喷淋至电动处理装置的固废室中循环再利用。2.根据权利要求1所述的大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法，其特征在于：电动处理装置包括密封壳体，壳体内腔室由阳极板、阴极板分隔为阳极室、固废室、阴极室，阴极板和阳极板位于固废室的一侧设置有筛网，壳体顶部开有氧气出口（9）、氢气出口（10），底部两侧开有酸液出口、碱液出口，阳极板、阴极板分别与电源连接，酸液出口、碱液出口分别与酸液再生罐、碱液再生罐连接，壳体内顶部设置有喷淋器（11）且位于固废室上方。3.根据权利要求2所述的大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法，其特征在于：阳极室和阴极室的容积相同，阳极室或阴极室是固废室容积的1/4～1/2；阳极板或阴极板带孔，放置筛网、阳极板或阴极板的是3块带孔绝缘隔板形成的2个卡槽，带孔绝缘隔板上孔的孔径≤2mm，孔面积为板面积的45%～75%；筛网为304不锈钢网、尼龙网、铝合金网、钛合金网中的一种，目数为200～400目。4.根据权利要求1所述的大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法，其特征在于：大宗固废为磷尾矿、磷石膏、硝酸酸浸磷渣、水淬磷渣、赤泥、铜尾矿中的一种，粒径≤2mm。5.根据权利要求1所述的大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法，其特征在于：大宗固废与电解液的质量比为1:1～3，电解液为纯水、柠檬酸溶液、乙酸溶液、腐殖酸溶液、十二烷基苯磺酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、氨水中的一种。6.据权利要求1所述的大宗固废土壤化有价组分高值化分离的方法，其特征在于：在调...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿广飞，陈帮金，吴丰辉，李志顺成，李军燕，金彩悦，李海林，刘欣欣，李应丽，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：