【文章內容簡介】 . 制磚試驗本試驗是將廢渣或廢渣和煤灰的混合物與水泥、砂摻合制成固化體，并檢驗其抗折強度和抗壓強度是否達到建筑用磚的標準。將原料分成兩部分，一部分是砂，另一部分是水泥、廢渣和煤灰，這兩部分的質量比恒定取1:1，改變廢渣和煤灰在水泥中所占的比例進行試驗，以確定制磚的最佳配方。固化體的制作方法如下：按比例稱好物料，連水一起倒入攪拌機中攪拌3min，然后用GZYY型水泥膠沙震動臺把混合物填充到長方形模具中，要求填充好后的團塊端面剛好與模具的頂端齊平，連模具置于空氣中風干。每種配方要求做六個固化體，分成兩組，待風干7天和28天時測試強度。試驗結果見表個114。表114 制磚試驗結果編號渣/ g水泥/g砂/g煤灰/g抗折強度/載荷/KN抗壓強度/MPa7天28天7天28天7天28天G1544865400G2108432540000G3162378540000G41524030045（上述試驗中由于模具原因G4固化體28天抗壓強度抗折強度沒測出。） 由表114可知，GG2和G3中的廢渣量分別占水泥量的10%、20%和30%，G1的物理學性能均衡且優(yōu)于后兩者，且達到425型普通硅酸鹽水泥的強度要求[6]。G4中廢渣和煤灰總量占水泥量的25%，抗壓強度達到粉煤灰磚的強度要求[6]。對G4固化體做酸浸、堿浸和水浸的浸出試驗，結果如表115所示。表115 G4固化體浸出試驗結果浸出液pH值Cu濃度/Cu浸出率/％Ni濃度/Ni浸出率/％Cr濃度/Cr浸出率/％Ph=4Ph=8Ph=7本試驗證明了廢渣制磚的可行性，提出配方為“廢渣:水泥:砂:煤灰=:40:50:（百分比）”，同時也證明了可用廢渣取代一部分水泥作建筑材料，達到節(jié)省水泥、降低成本的目的。4. 原料消耗、成本及生產(chǎn)效益估算通過驗證流程試驗及固化試驗后，我們對實驗所原材料的消耗、成本及生產(chǎn)效益進行估算，估算分別按Ａ污泥和Ｂ污泥作原料所做的試驗的平均值計算，編號為WA和WB。結果見表116和表117。表116 處理500g濕污泥所消耗的原材料量/g編號H2SO4NaClO3Na2CO3NaHCO3NaOHNaFFe水泥砂WA少量WB少量表117 處理1噸混合污泥成本估算表原料名稱原料單價/原料用量 /kg原料單耗 /元WAWBWAWB硫酸氯酸鈉碳酸氫鈉碳酸鈉氟化鈉鐵屑水泥砂合計根據(jù)試驗結果，銅的回收率按95%計，鎳的回收率按72%計，海綿銅單價為1萬元/噸，處理1噸試驗采用的混合污泥所得產(chǎn)品的量及其產(chǎn)值如表118示。表118 產(chǎn)值估算表編號1噸污泥中的量銅粉、NiSO4回收量及其產(chǎn)值合計/元Cu /%Cu/kgNi /%Ni/kgCu/kg產(chǎn)值/元NiSO4/kg產(chǎn)值/元WAWB由表117和表118可知使用車試驗所述的方法處理1噸電鍍污泥可取得近5000元的收益搬得環(huán)境效益又取得經(jīng)濟效益，因此這個方法是值得推廣的。五. 結 論通過對東范金暉和興業(yè)兩家電鍍廠電鍍污泥進行驗證流程試驗和固化制磚試驗得出一下結論：1．對污泥進行綜合回收試驗結果表明，采用本試驗所述的工藝流程可以綜合處理不同成分的含銅鎳鉻混合污泥，銅的回收率達95%，%，鎳的回收率達72%，%，基本上可達到電鍍工業(yè)二級標準。證明本研究采用的工藝是可行的，并且具有適應性廣等優(yōu)點。2．用NaHCO3+NaOH代替單一NaOH沉淀不僅可以解決過濾困難的問題，而且容易制得合格的產(chǎn)品。3．對產(chǎn)生的廢渣進行固化處理的最佳配比為“廢渣:水泥:砂:煤灰=1:2::”，用煤灰作添加劑可提高固化效果，減少水泥和砂的用量。4．制磚試驗初步探索結果是以“廢渣:水泥:砂:煤灰＝:40:50:”，符合粉煤灰磚的強度要求，可用于造非承重墻體磚。同時試驗可得出的另一結論是廢渣摻入水泥中代替部分水泥同樣可達到普通水泥的強度要求。第二章　工藝過程物料衡算物料衡算的主要原始數(shù)據(jù)：1．原污泥特性：年供污泥量8000萬噸，污泥含水量入為出85%，折合干污泥量1200噸/年：干污泥含銅8%，含鎳10%：2．綜合利用處理指標：銅回收率95%（計算時取而代之90%）：鎳回收率85%（計算時取80%）。產(chǎn)品海綿銅含銅95%，%。一. 調漿過程計算：經(jīng)實驗可得液固比L：S＝，其調漿效果較好。干污泥量1200噸/年，則每天污泥量為：1200000Kg/300天=4000Kg/天，固泥漿水量為：4000Kg=22700Kg=固礦漿體積為：+4/= m3二. 溶解過程計算：當加入濃H2SO42000L，PH=1時，污泥中的有價金屬基本被溶解，并且浸出率隨硫酸加入量的增加而增加。固得出起溶解液中干污泥量為2400Kg，=；+。三. 酸浸出過程計算：已知銅的浸出率為95%，鎳的浸出率為95%，鉻的浸出率大于82%。（1） 浸出液中含銅金屬量：400=380Kg；含鎳金屬量：600=570Kg m3。（2），有干污泥量為2400Kg， 固浸出渣含水量為：= 剩余的銅為400=20Kg；剩余的鎳為600=30Kg。 其礦漿體積為：+。浸出過程主要反應方程式如下：Cu(OH)2＋＝CuSO4＋2H2ONi(OH)2＋H2SO4＝NiSO4＋2H2O2Cr(OH)3＋3H2SO4＝Cr2(SO4)3＋6H2OCu(OH)2＋H2SO4＝CaSO4＋2H2O四. 置換銅過程計算：置換銅是把浸出液中的銅是使用廉價易得的鐵屑，得到價格較高的海綿銅的過程，其反應為：CuSO4＋Fe＝Cu↓＋FeSO4 CuSO4　～　Fe 1mol 1mol 根據(jù)置換銅實驗表42得： 可解得生成干污泥量為置換出的銅質量380g ,，溶液中鎳質量不變。則可得出其溶液過濾前含水量為：=。＋= m3。過濾后得出海綿銅與置換液(1) 由表42可知置換液的含鎳的質量為570g ,其干污泥質量為0 , m3(2) 由表42可知海綿銅中干污泥量為400Kg , ,。　則可求出其水量為: =。也可求出其礦漿體積為: +。海綿銅再加入稀硫酸浸泡洗滌后再過濾可得成品海綿銅。五. 凈化過程計算：凈化過程主要方程式: 1. 除鐵離子方程式:6FeSO4＋NalClO3＋3H2SO4＝NaCl＋3Fe2 (SO4) 3＋3H2O3Fe2 (SO4) 3＋6H2O＝6Fe(OH)SO4＋3H2SO44Fe(OH)SO4＋4H2O＝2Fe2 (OH) 4SO4＋2H2OH2SO4＋Na2CO3＝Na2SO4＋H2O＋CO22Fe(OH)SO4＋2Fe2(OH)4SO4＋Na2SO4＋2H2O＝Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓＋H2SO4 2. 除鉻離子方程式: Cr2(SO4) 3＋NaClO3+ H2SO4＝H2CrO4＋NaCl+ Na2SO4＋H2OCrO42+2Fe3＋=Fe2(CrO4) 3 3. 除Ca2＋離子方程式: Ca2＋＋2NH4F＝CaF2＋2NF4＋由凈化實驗表43可見 ,置換液經(jīng)過凈化除雜后溶液中Fe, Cr, Ca, Cu基本被留出浸出液中被除去，而Ni被大量留在凈化液中。浸出渣中的雜質以較穩(wěn)定化合物地形式存在，在水中不易溶出，在經(jīng)固化處理可以完全消除污泥中的有害組分，達到無污染。根據(jù)凈化試驗表43得：凈化反應后的干污泥量為1000Kg。（未過濾）則可求得該過濾洗滌前的溶液含水量為：1000Kg=；+1/=過濾洗滌后有含鎳凈化液與凈化渣。(1) 凈化渣中含未過濾前干污泥為1000Kg，液固比為0 .18。 可得凈化渣的含水量為：1000=；礦漿體積為：+1/= m3。經(jīng)凈化實驗得凈化渣中有原溶液含鎳量的10%，則含鎳量為570Kg10%=57Kg。(2) 。 m3。含鎳凈化液的鎳的質量為：570Kg57Kg=513Kg。六. 制取硫酸鎳過程計算 1. 沉淀鎳經(jīng)凈化后的硫酸鎳溶液不宜直接蒸發(fā)結晶，因為鎳的濃度低，通常為30mg/L。此外凈化液中還含有大量Na2SO4，它會與硫酸鎳同時結晶析出，影響NiSO4的純度。所以根據(jù)制取硫酸鎳試驗及表44，45得出，用NaHCO3+NaOH代替單一的NaOH沉淀效果比較好，各方面結果均衡，并且解決過濾困難的問題。 計算Ni沉淀的各種數(shù)據(jù)：已知生成NiCO3﹒2Ni(OH)2﹒4H2O，得出其計算式： NiCO3﹒2Ni(OH)2﹒4H2O ～ Ni金屬﹒ 377 59LKg 513KgL=377513/59=1276Kg（1）過濾洗滌前：由制取硫酸鎳試驗及表44，45及計算得知，干污泥質量為1276Kg。 19=；+。（2）過濾洗滌后： 由制取硫酸鎳試驗及表44，45及計算得知，干污泥質量為1276Kg，，生成固體為堿式碳酸鎳（NiCO3﹒2Ni(OH)2﹒4H2O）。=；+。 2. 溶解鎳由溶解實驗可知：干污泥質量為1276Kg，，=；+。 3. 鎳溶液的蒸發(fā)結晶已知生成NiSO4﹒6H2O，得出其計算式： NiSO4﹒6H2O ～ Ni金屬 263 59 XKg 513Kg X=513263/59=2488Kg ，且已知其干污泥量為2488Kg，=；+。 結晶后鎳金屬以NiSO4﹒6H2O析出，鎳的總回收率為85%，回收的鎳金屬質量為513Kg。第三章　工藝的主要設備計算本設計技術指標如下：年處理能力：8000噸／年日處理能力：27噸／日(一年生產(chǎn)300天)廠區(qū)占地面積：6500m2一. 浸出過程的主要設備設計：1. 浸出槽的設計：〈1〉 設計計算：污泥進料及混合30min，加酸浸出60min，卸料時間30min，共停留120min，考慮連續(xù)生產(chǎn)的需要，浸出槽的數(shù)量取2個，每天工作一班，每班生產(chǎn)單4批，一年按300工作日計算：，則單個浸出槽的容積應為：6425L/2=3213L〈2〉 設備選型：采用浸出槽的型號與規(guī)格：自制，磚砌。浸出槽的尺寸（mm）：內徑高=20001200浸出槽的實際容積為：101012=3768L浸出槽的負荷率為3213/3768=殼體材料采用A3F，內壁搪玻璃襯里防腐蝕．(帶攪拌器)2. 攪拌器的設計：〈1〉 設計計算：〈2〉 設備選型：－3－17減速比17.配套電機選用BJO2－41－4T2型防爆型電動機，標稱功率4kW額定轉速1440轉／min．選用槳式攪拌器(HG5－220－65)公稱直徑D=700材料采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)．聯(lián)軸器選用夾殼式聯(lián)軸器(HG5－213－65)公稱直徑D=55材料采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)．攪拌器軸自行設計制造，材料采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)減速機架自行設計制造．進料斗自行設計制造，材料采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)3. 浸出液過濾設備：〈1〉 設計計算： 已知浸出過濾的工作制度為1班/天，需要過濾的浸出液體積為25700L，則每班需要過濾的浸出液體積也為25700L/班，浸出過濾液含干污泥質量為2400Kg，每班過濾浸出液含干污泥質量為2400Kg/班。 由過濾實驗可知，則其濾餅的體積為2400/=1412L，即濾餅：重量/體積（Kg/L/班）=2400/1412；選用2臺過濾機，每臺過濾機每班過濾4次，則每臺過濾機每次濾餅重量/體積（Kg/L/臺?次）=300/177〈2〉 設備選型： 已知每臺過濾機每班過濾次數(shù)為4次，過濾時間2小時，洗滌時間0小時。選用板框壓濾機，其型號為BMS30635/25。二. 置換過程的主要設備設計：1. 進料泵設計：揚程約為15米；已知該泵每天工作會8小時，則該泵的所需流量為：。選用F型耐腐蝕泵，其型號為：40F26A型： m3/h。2. 置換槽設計：〈1〉 設計計算：進料時間30min，