CN101708499B - 飞灰和含砷废物共同稳定的方法 - Google Patents
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Abstract
飞灰和含砷废物共同稳定的方法，涉及一种将两种危险废弃物共同稳定的处理工艺。先将飞灰与含砷废物按干基质量比1∶20～40的配比依次加入釜式反应器，再加固体重量的10％～40％的调节液，常温下机械搅拌混合反应5～30min，反应后混合废物体积减少10％～30％，且产物稳定化特征大大改善。本发明利用飞灰的粒径小、比表面积大、Ca含量高、强碱性、凝胶活性等物化特征稳定含砷废物中的砷，同时飞灰中Pb、Se、Cd、Ni等重金属的迁移能力也明显降低，符合危险废物填埋场进场标准，以废治废，大大降低了处理成本，且设备简单，具有可观的经济、社会和环境效益。可广泛推广应用于飞灰与含砷工业废物处理稳定化。
Description
技术领域
飞灰和含砷废物共同稳定的方法，涉及一种将两种危险废弃物共同稳定的处理工艺，属于危险废物稳定化处理的技术领域。
背景技术
岩土层中As主要以硫化物的形式夹杂在金、铜、铅、锌、锡、镍、钴矿中。随着采矿、冶金行业的持续发展，产生了大量的含砷废物。例如，我国每开采1t金会产生1732～20829 t的砷。2003年，我国砷渣的年产量已经达到5万t，此外，还有超过20万t堆置于土地，给环境带来极大的危害。为了应对该问题，近年来发展了一系列的固化、稳定化技术，主要通过添加一定量的稳定剂，如水泥、石灰、铁盐、铝盐等，通过吸附、包裹、沉淀作用稳定废物中的As，但这些稳定剂本身价格较高，且稳定后废物的增容比大，造成了含砷废物处理的高成本问题。
另一方面，固体废物焚烧处理技术已在我国得到了广泛的应用，然而每焚烧1吨固体废物会产生30～50kg的飞灰。飞灰因富含重金属和二恶英，被视为危险废物。常用处理处置方法有两种：一是将其经过固化稳定化处理后进入卫生填埋场；二是对其进行资源化利用，如添加一定比例的飞灰作为建筑材料等。飞灰的处理处置存在成本高，环境负荷大，资源化技术尚不成熟的问题。
由此，本发明针对现阶段飞灰与含砷废物处理处置的问题，开发了一种含砷废物与飞灰共同稳定的处埋技术，该方法充分利用含砷废物和飞灰自身的特点，以废治废，具有重要的经济、社会和环境效益。
发明内容
本发明的目的在于提出一种含砷废物与飞灰共同稳定的方法，以解决常规方法的增容比大、高成本等问题，以废治废。
本发明所使用的飞灰属于危险废物，与含砷废物混合处理过程中，As污染潜力降低，飞灰本身的重金属污染能得到控制，同时两者混合、加水搅拌之后，混合废物的体积减少约10％～30％，该技术应用前景广阔、成本低廉、实用性强，以废治废，符合可持续发展战略。具体技术方案是：
先将飞灰与含砷废物按干基质量比1∶20～40的配比依次加入釜式反应器，外加飞灰与含砷废物质量10％～40％的调节液，控制混合物的pH大于或等于10，常温下机械搅拌反应5～30min，混匀得到的固体再进行安全处理处置；
所述的含砷废物为开采、焙烧、冶炼含砷矿石和生产含砷产品过程中产生的含砷固体废物，砷含量在5％～30％。
所述的飞灰为固体废物焚烧厂热回收利用系统和烟气净化系统残余物，属于危险废物，焚烧厂所处理的固体废物包括城市生活垃圾、一般工业废物及医疗和化学工业产生的适用于焚烧处理的危险废物。
所述的调节液可采用开采、焙烧、冶炼含砷矿石和生产含砷产品过程中产生的废水，及其它源产生的工业废水，调节液pH大于7，COD小于300mg/L。
所述的控制飞灰和含砷废物混合物pH大于或等于10，是通过增加飞灰用量或外加石灰而实现的，其用量为混合物重量的0～1％。
所述的浸出浓度采用我国固体废物浸出毒性浸出方法——醋酸缓冲溶液法(HJ/T 300-2007)分析。与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
1.本发明相比含砷废物与飞灰的常规处理方法而言，按磷酸盐+水泥法固化稳定化飞灰，单独处理1吨飞灰成本约为500元，增容比1.2～1.5，含砷废物现无合适处理方式，成本难以测算，但污染风险极高；采用飞灰、含砷废物共同稳定技术，处理每吨废物成本约100元左右，且可减容10％～30％，相比增容比大的单独处理工艺，在目前土地资源紧缺的大环境下，该技术大大了降低危险废物体积，节约库容，节省土地，经济效益高。
2.本发明相比于含砷废物无法处理的现状，提供了一种处理处置新技术，可缓解含砷废物随意堆置、排放环境污染的现状，降低了含砷废物的环境风险，具有环境和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的适用范围。
实施例1
处理对象为某化工厂含砷尾矿渣和某城市生活垃圾焚烧厂烟气净化系统飞灰。该砷渣呈黄色泥状，测试其含水率、pH、氧化还原电位，分析其主要元素组成、矿物组成和重金属浸出毒性，结果如下：砷渣含水率81.4％，pH 1.53，氧化还原电位-84mV，X射线衍射仪(XRD)检测砷主要以As2O3形式存在，X射线荧光光谱仪(XRF)测得砷渣主要组成元素为As、S、Cd，采用我国固体废物浸出毒性浸出方法——醋酸缓冲溶液法(HJ/T 300-2007)浸出、电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)测金属离子浓度，得As的浸出浓度1501.5mg/L，Cd的浸出浓度31.3mg/L，其余金属离子的浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准。
飞灰取自某城市生活垃圾焚烧厂烟气净化系统，该厂采用机械炉排炉焚烧工艺和半干法+活性炭吸附+袋式除尘烟气净化工艺。飞灰pH 11.76，含水率4％，采用我国固体废物浸出毒性浸出方法——醋酸缓冲溶液法(HJ/T 300-2007)浸出、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测定飞灰中Pb的浸出浓度12.74mg/L、Cd的浸出浓度0.24mg/L，其余金属离子的浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准。
将1公斤砷渣与20公斤飞灰，加入釜式反应器，添加调节液混合，控制调节液与飞灰和砷渣混合固体的质量比为1∶9，常温下机械搅拌30min至均匀，得到的混合物采用我国固体废物浸出毒性浸出方法——醋酸缓冲溶液法(HJ/T300-2007)浸出，电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测定金属离子浓度，表明经过化学反应，飞灰和砷渣稳定后的混合物中Pb、Se、Cd、Ni等重金属的浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准，飞灰本身的重金属污染得到控制，同时砷渣中As浸出浓度降低至33.6mg/L，与未处理比较浸出浓度下降97.6％。此外其它金属离子的浸出浓度未见超标。结果表明，飞灰砷渣可实现共同稳定。具体稳定化结果如表1。
实施例2
飞灰与砷渣的性质和配比与实施例1相同。加入调节液，控制调节液与飞灰和砷渣混合固体的质量比为4∶6，常温下机械搅拌5min至均匀。用与实施例1相同的方法测得混合物中Pb、Se、Cd、Ni等重金属的浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准，飞灰本身的重金属污染得到控制，同时砷渣中As浸出浓度降低至28.3mg/L，与未处理比较浸出浓度下降98.1％。此外其它金属离子的浸出浓度未见超标。结果表明，飞灰砷渣可实现共同稳定。具体稳定化结果如表1。
实施例3
飞灰与砷渣的性质与实施例1相同。按照1公斤砷渣与40公斤飞灰的配比，加入釜式反应器，添加调节液，控制调节液与飞灰和砷渣混合固体的质量比为4∶6，常温下机械搅拌30min至均匀。用与实施例1相同的方法测得混合物中Pb、Se、Cd、Ni等重金属浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准，飞灰本身的重金属污染得到控制，同时砷渣中As浸出浓度降低至12.2mg/L，与未处理比较浸出浓度下降99.2％。此外其它金属离子的浸出浓度未见超标。结果表明，飞灰砷渣可实现共同稳定。具体稳定化结果如表1。
表1实施例1-3各工艺配比参数和As、Cd稳定效果
Claims (5)
1.飞灰和含砷废物共同稳定的方法，其特征在于：先将飞灰与含砷废物按干基质量比1∶20～40的配比依次加入釜式反应器，再加入调节液搅拌，调节液的加入量为飞灰与含砷废物质量的10％～40％，并控制混合物pH大于或等于10，在常温下搅拌反应5～30min，得到固体体积减少10％～30％的混合物，经检测，该混合物中As的浸出浓度下降98％，Pb、Se、Cd、Ni的浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准；
所述的调节液是开采、焙烧、冶炼含砷矿石和生产含砷产品过程中产生的废水，及其它工业废水，应用时应满足pH大于7，COD小于300mg/L的要求。
2.根据权利要求1所述的飞灰和含砷废物共同稳定的方法，其特征在于，所述的含砷废物为开采、焙烧、冶炼含砷矿石和生产含砷产品过程中产生的含砷固体废物，砷含量在5％～30％。
3.根据权利要求1所述的飞灰和含砷废物共同稳定的方法，其特征在于，所述的飞灰为固体废物焚烧厂热回收利用系统和烟气净化系统残余物，其中固体废物焚烧厂热回收利用系统处理的固体废物包括城市生活垃圾、一般工业废物及医疗和化学工业产生的适用于焚烧处理的危险废物。
4.根据权利要求1所述的飞灰和含砷废物共同稳定的方法，其特征在于，所述的飞灰和含砷废物混合物pH大于或等于10是通过增加飞灰用量或外加石灰而实现的，增加或外加物用量为混合物重量的0～1％。
5.根据权利要求1所述的飞灰和含砷废物共同稳定的方法，其特征在于，浸出浓度采用我国固体废物浸出毒性浸出方法——醋酸缓冲溶液法HJ/T300-2007分析。
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