[发明专利]利用磁选后的钢渣尾渣去除水中金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业废水处理及固体废弃物资源化利用领域，涉及一种利用磁选后的钢渣尾渣对重金属离子废水的处理技术。

背景技术

近年来，随着社会的发展，重金属污染已经成为了社会发展所带来的一把不能忽视的利剑，深深的影响着环境保护，尤其是水环境保护的研究发展方向。重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。重金属离子主要来自有色冶炼、电镀、化工、印染、矿业等行业，且作为污染物质排入环境后，不能被微生物所降解，只能发生形态间的相互转化及分散和富集，并且沿生物链传递富集，最终由水产品和植物进入人体，危及人类身体健康。例如，镉是一种人体的非必需元素，具有生物毒性，长期摄入会致使镉在体内蓄积，可导致呼吸道和肝、肾等方面的疾病，引发“痛痛病”。2011年4月初，我国首个“十二五”专项规划——《重金属污染综合防治“十二五”规划》获得国务院正式批复，防治规划力求控制5种重金属，5种重金属分别为：铅、汞、镉、铬、砷。因此，对于废水中的重金属的治理已经到了不容忽视的地步。用于处理水中重金属离子的方法有很多，如：生物技术修复法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法、吸附絮凝法等，但是由于这些方法的处理成本普遍偏高，应用到实际的废水处理当中时受到限制，因此寻找一种经济实用的水处理材料迫在眉睫。

钢渣是炼钢过程中排出的熔渣，即在炼钢过程中利用空气或氧气去氧化炉料（主要是生铁）中的碳、硅、锰、磷等元素，并在高温下与熔剂（主要是石灰石）起反应形成的熔渣，其构成主要包括：金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料和炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢铁性质而专门加入的造渣材料等。故常说：炼钢的过程就是一个造渣的过程。钢渣的主要化学成份有CaO、SiO₂、FeO、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO等，随着碱度不同钢渣中主体矿物相有所差别，但其组成基本恒定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用磁选后的钢渣尾渣对水中的重金属离子进行去除的方法，本发明能够有效地去除水中的重金属离子，降低水中重金属离子带来的危害，且使用后不会对环境产生二次污染。

实现本发明目的的技术解决方案为：

（1）    将磁选后的钢渣尾渣进行研磨、干燥、筛选，备用；

（2）    将（1）所述的钢渣尾渣按比例投加到重金属离子废水的反应器中；

（3）    使钢渣尾渣与重金属离子废水充分反应混合；

（4）    固液分离出尾渣，得到处理后出水；

步骤（1）中钢渣来源包括转炉钢渣、平炉钢渣和电炉钢渣。磁选后经研磨、干燥、筛选的钢渣尾渣研磨后粒径应在5~500目之间。

步骤（2）中所述的投加比例应在1:1~1:500（按重金属:钢渣尾渣重量比计）之间，在不同条件下，为提高处理效果，增大尾渣与重金属离子的投加比例。本方法适用于各种初始浓度的重金属离子废水的处理，所述的重金属离子包括：镉、铜、锌、铅、铬等金属离子。且在处理过程中可以调节pH值和温度在适宜范围。

步骤（3）中反应过程可采用动态连续或者静态间歇过程，包括振荡和搅拌等方法混合，反应时间在1h~36h之间。

步骤（4）中固液分离的方法包括沉淀、离心、过滤等方法，且沉淀时间在30~900min之间，并分离或回收反应后的尾渣。

本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明选用的为经过磁选铁后抛弃的钢渣尾渣，其中含铁量少，成本更为低廉，来源更加广泛。

因钢渣尾渣中的主要成分为CaO、Al₂O₃、MgO等金属氧化物，当其置于水中易生成氢氧根离子，使溶液成碱性。且水中的重金属离子可与氢氧根离子形成稳定的氢氧化物沉淀，因此可利用尾渣的这种混凝沉淀作用来去除废水中的部分重金属离子。另外，钢渣疏松多孔，比表面积大，具有一定的吸附能力，故钢渣尾渣还是一种很好的吸附处理剂。另外，钢渣尾渣还具有比重大，沉降性能好的特点，故使用后便于回收，不易产生二次污染。综合钢渣尾渣所具有的这些物理化学性质，利用钢渣尾渣去除废水中的重金属离子是一种行之有效的办法。除此之外，钢渣本身即是一种固体废物，利用钢渣处理废水，使其达到排放要求，并实现“以废治废”的目的，以及良好的经济和环保效益。