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工業(yè)重金屬固體廢渣的處理方法

 郭東俊 2019-09-02
專利名稱:工業(yè)重金屬固體廢渣的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及工業(yè)重金屬固體廢渣的處理方法,屬環(huán)境保護(hù)工程及環(huán)境化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
另外,垃圾焚燒是城市生活垃圾處理的一個(gè)重要手段,但焚燒過程將產(chǎn)生大量的飛灰和底灰。目前,上海2座年處理30萬噸的垃圾焚燒廠已投入運(yùn)行,按國外垃圾焚燒廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算,60萬噸垃圾焚燒后將產(chǎn)生12萬噸飛灰(簡稱MSW飛灰)。按原設(shè)計(jì)方案,這些飛灰將被填埋處理。MSW飛灰中含有許多有害的鉛、鉻、鋅和汞等重金屬,如這些飛灰未經(jīng)處理予以填埋,填埋液在地下土壤中的滲漏將對人類生存的生態(tài)圈構(gòu)成威脅。所以,對于MSW飛灰應(yīng)加以利用并安全處理。
另一方面,工業(yè)過程排放的固體廢物有相當(dāng)部分屬于含有重金屬的危險(xiǎn)廢物,同樣這些危險(xiǎn)廢物在填埋前也必須予以安全處理。
一般來說,用水泥穩(wěn)定固化的方法是安全處理危害廢物的基本方法,在高堿性的硅酸鹽水泥體系水化過程中,一些有害重金屬通過與水泥主要水化相CSH(CaO.SiO2.nH2O)的物理化學(xué)作用被束縛穩(wěn)定在水泥固化基質(zhì)重。鑒于水泥固化法具有經(jīng)濟(jì)易操作等優(yōu)點(diǎn),這種固化基質(zhì)已在國外的危險(xiǎn)廢物處理中得到廣泛應(yīng)用。同時(shí),為克服傳統(tǒng)的水泥固化基質(zhì)的高空隙、高滲透性及對、鉛、砷、汞、鉻等重金屬固化效率低等問題,也開始著手作多種改進(jìn)型水泥固化基質(zhì)的研究工作。
國外的改進(jìn)型水泥固化基質(zhì)的專利主要集中于四類發(fā)明(1)硅酸鹽水泥摻加混合材(如硅質(zhì)、礦渣、粉煤灰)系列;(2)硅酸鹽水泥和水玻璃添加劑復(fù)合系列;(3)硅酸鹽水泥和一些還原劑復(fù)合系列;(4)石灰硅質(zhì)混合材復(fù)合系列。但是,應(yīng)用這些改進(jìn)型的水泥固化基質(zhì)于危險(xiǎn)廢物填埋預(yù)處理的實(shí)際工程仍未解決(1)固化基質(zhì)增容比較高(2)固化基質(zhì)對重金屬高價(jià)陽離子的陰離子團(tuán)固化效果弱的問題。
本發(fā)明的一種工業(yè)重金屬固體廢渣的處理方法,該方法實(shí)質(zhì)上為水泥穩(wěn)定固化法,其特征在于采用新型水泥固化基質(zhì),即采用以城市垃圾焚燒飛灰為主要組成的水泥固化基質(zhì),固化基質(zhì)的組份及配比為城市垃圾焚燒飛灰70-90wt%,含鋁添加劑3-10wt%,鈣質(zhì)控制劑7-20wt%將按上述配方配好的垃圾焚燒飛灰基的固化其質(zhì)與需作處理的工業(yè)重金屬固體廢渣或污泥共同混合,加適量水,攪拌均勻,然后成型制成水泥塊石固化體,接著常溫養(yǎng)護(hù)三日,最后埋入填埋場。
上述的城市垃圾焚燒飛灰為含有富鈣低硅元素成分;所述的含鋁添加劑為富鋁粘土、富鋁天然礦物、富鋁工業(yè)廢渣;所述的鈣質(zhì)控制劑為硅酸鹽水泥、石灰、富鈣工業(yè)廢渣。
上述的水泥塊石固化體是垃圾焚燒飛灰基的固化基質(zhì)和工業(yè)重金屬固體廢渣共同混合制成,此兩者的適當(dāng)配合比例為1∶1-1.5∶1。
本發(fā)明的新型水泥固化基質(zhì),采用城市垃圾焚燒飛灰為主要原料,其優(yōu)點(diǎn)不言而喻,可有效處理大量的城市廢物、有利于環(huán)境保護(hù)。再者,本發(fā)明可更進(jìn)一步處理工業(yè)重金屬固體廢渣或污泥,雙管齊下,一舉兩得,是一種有效的新穎的環(huán)境保護(hù)措施。
本發(fā)明方法的作用和原理可敘述如下城市垃圾焚燒飛灰(MSW)的主要化學(xué)成分具有富鈣低硅、富氯、富硫的特點(diǎn),在其與含鋁含鈣物質(zhì)混合及水化水合過程中,形成CaO-SiO2-Al2O3-CaCl2-10H2O體系,且形成水鋁鈣石類礦物,它包括Afm相(3C3A.CaSO4.10H2O)、Friedel相(3C3A.CaCl2.10H2O)、Aft相(3C3A.3CaSO4.32H2O)和CSH相(CaO.SiO2.nH2O),依據(jù)Friedel相和Aft相固熔體結(jié)構(gòu)分析結(jié)果,可知該兩相是能有效穩(wěn)定重金屬陽離子和陰離子團(tuán)的潛在礦物質(zhì)。飛灰中的氯離子可形成層狀結(jié)構(gòu)的Friedel相,而硫酸根離子則易形成對重金屬有強(qiáng)束縛作用的Afm相和Aft相。這說明通過MSW飛灰基材料組的調(diào)控,可實(shí)現(xiàn)CSH相-Friedel相-Afm相的共存,合理的固化基質(zhì)相的匹配設(shè)計(jì),如CSH相、Friedel相、Afm相的復(fù)合,可望有效安全處理各類重金屬。CSH相-Friedel相-Afm相的復(fù)合是新的一類固化基質(zhì)礦物主導(dǎo)相。
實(shí)施例一先按規(guī)定配方制取水泥固化基質(zhì)。固化基質(zhì)的組份及配比為城市垃圾焚燒飛灰80wt%,含鋁添加劑4wt%,鈣質(zhì)控制劑16wt%。
水泥塊石固化體是垃圾焚燒飛灰基的固化基質(zhì)和工業(yè)重金屬固體廢渣的適當(dāng)配合比例為1.5∶1。
制取水泥塊石固化體(干基)1000公斤。按上述配比配制固化基質(zhì)600公斤,其中城市垃圾焚燒飛灰為480公斤,活化鋁粉為24公斤,石灰粉為96公斤。
然后再放入被處理廢渣電鍍重金屬鉻污泥400公斤。
上述物質(zhì)稱重都以干基計(jì)量。
將上述各物質(zhì)的混合物加適量水后進(jìn)行機(jī)械攪拌,然后成型制成水泥塊石固化體,在常溫下養(yǎng)護(hù)三日,最后即可將該含有固化物重金屬有害物質(zhì)埋入填埋場,作最后處理。
本發(fā)明方法與過去傳統(tǒng)的水泥固化基質(zhì)相比如下傳統(tǒng)水泥固化基質(zhì)的配比為普通525水泥600公斤,電鍍重金屬鉻污泥400公斤。
本發(fā)明方法的實(shí)施例中,其固化體中,水泥的用量為零,而活化鋁粉和石灰粉共120公斤,取代了普通525水泥,因此其體積增容比降低80%。
另外,TCLP鉻離子浸出率也比傳統(tǒng)水泥固化體降低4倍。這些都是本發(fā)明方法的明顯優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)重金屬固體廢渣的處理方法,該方法實(shí)質(zhì)上為水泥穩(wěn)定固化法,其特征在于采用新型水泥固化基質(zhì),即采用以城市垃圾焚燒飛灰為主要組成的水泥固化基質(zhì),固化基質(zhì)的組份及配比為城市垃圾焚燒飛灰70-90wt%,含鋁添加劑3-10wt%,鈣質(zhì)控制劑7-20wt%;將按上述配方配好的垃圾焚燒飛灰基的固化其質(zhì)與需作處理的工業(yè)重金屬固體廢渣或污泥共同混合,加適量水,攪拌均勻,然后成型制成水泥塊石固化體,接著常溫養(yǎng)護(hù)三日,最后埋入填埋場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)重金屬固體廢渣的處理方法,其特征在于所述的城市垃圾焚燒飛灰為含有富鈣低硅元素成分;所述的含鋁添加劑為富鋁粘土、富鋁天然礦物、富鋁工業(yè)廢渣;所述的鈣質(zhì)控制劑為硅酸鹽水泥、石灰、富鈣工業(yè)廢渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)重金屬固體廢渣的處理方法,其特征在于水泥塊石固化體是垃圾焚燒飛灰基的固化基質(zhì)和工業(yè)重金屬固體廢渣共同混合制成,此兩者的適當(dāng)配合比例為1∶1-1.5∶1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工業(yè)重金屬固體廢物的處理方法,該方法實(shí)質(zhì)上為水泥穩(wěn)定固化法,其特征在于采用新型水泥固化基質(zhì),即采用以城市垃圾焚燒飛灰為主要組成的水泥固化基質(zhì),固化基質(zhì)的組份及配比為城市垃圾焚燒飛灰70-90wt%,含鋁添加劑3-10wt%,鈣質(zhì)控制劑7-20wt%;將按上述配方配好的垃圾焚燒飛灰基的固化基質(zhì)與需作處理的工業(yè)重金屬固體廢渣或污泥共同混合,加適量水,攪拌均勻,然后成型制成水泥塊石固化體,接著常溫養(yǎng)護(hù)三日,最后埋入填埋場。本方法既可利用和處理城市垃圾飛灰又可處理有害的工業(yè)重金屬廢渣,為一舉兩得的有效環(huán)保措施。
文檔編號B09B3/00GK1457939SQ03116879
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者錢光人 申請人:上海大學(xué)

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