CN101732823A - 一种解毒铬渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种解毒铬渣的方法，将铬渣与核桃壳经过干燥和磨碎，在陶瓷坩埚中按一定比例装入铬渣和核桃壳，并混合均匀，然后将坩埚放入微波炉中，坩埚周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，待温度升到700～1000℃后，保温10～20min关闭微波炉，5～10min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr6+浓度，并折算为浸出的六价铬质量占样品铬渣质量的百分数，从而计算出解毒率。本发明利用核桃壳中的C还原铬渣，两种废渣均得到充分利用，节约资源并变废为宝。提高化学产率的特点，从而降低生产成本。步骤简单，操作简便，进一步减少生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用微波加热方法，使核桃壳和铬渣反应来解毒铬渣的技术，属于环境保护以及“三废”治理领域。
背景技术
铬渣是铬盐生产过程中的废渣。我国对铬盐的生产多采用纯碱焙烧法，在金属铬或铬盐生产过程中，将磨细的铬铁矿、白云石与纯碱等，把混合料加入回转窑内氧化焙烧使铬铁矿中的三氧化二铬绝大都分转化成铬酸钠，残余的固体废渣，就是铬渣。铬渣中的有害成分主要是四水铬酸钠、铬酸钙等六价铬的化合物。六价铬有很强的氧化性和流动性，毒性很强，可影响地下水和地表水的质量，破坏土壤的原有结构和土壤的生态系统，对人体和动植物都有危害。
我国铬盐生产中，每生产1t的红矾钠将排出1.7～4.2t铬渣，每生产1t的金属铬约排出10t铬渣。据调查，全国每年新排放铬渣约60万t，历年累计堆存铬渣量达600万t，经过解毒处理或综合利用的不足17％，严重污染土壤1250多万t。铬渣中除含有钙、镁、铁、硅、铝元素外，还含有一定量反应不完全的Cr2O3，1～3％水溶性铬酸钠和酸溶性铬酸钙，含铬废渣是最危险的固体废物，会对周围环境造成持续性的污染。
铬渣的污染控制与治理，以及铬资源的综合利用问题，在国内外都极为重视。我国国家发改委和环保总局已提出铬渣污染治理的新规化，要求2010年实现铬盐清洁生产，2012年基本完成铬渣污染堆场的治理与生态恢复，这对生产铬盐的化工企业是一个严峻的挑战，但对于企业推进循环经济，实现清洁生产也是机遇。迄今为止，在铬盐的生产中，铬渣的产生还无法避免，一些工艺的改进只做到了减量化的效果，再加上历年堆存积累的废渣，含铬废渣的处理仍然是防止和消除铬污染的重要方面。从推进循环经济发展、充分利用宝贵的铬资源、实现清洁生产和可持续发展角度出发，在铬和铬盐的生产、使用中，都还有许多问题有待解决。从资源化的角度出发，铬渣的处理，目前多数较为可行的方案中，以铬由六价还原为三价的解毒和固化(制砖，生产铸石和水泥)为主。
核桃是世界重要的油料、干果树种之一，是世界所公认的良好生态、经济型树种，在我国广为种植，其中，云南是我国著名的核桃主产区之一，核桃年产量居全国之首。2002年全世界核桃的总产量为130万吨左右，中国年产量为34万吨，产生的核桃壳也在十几万吨左右。
核桃壳的化学成分多为含碳物质，每100g含灰分0.663g、水分9.59g、苯醇抽出物3.71g、木质素38.05g、纤维素30.88g、半纤维素27.26g。过去核桃作为干果销售，其果壳难以回收利用，而现在许多核桃被深加工利用，所产生的大量集中的核桃壳却被丢弃或焚烧，造成资源的极大浪费。因此，加强对核桃壳的综合利用，避免核桃壳资源的浪费，生产附加值高的产品，不仅可以有效地处理固体废弃物，而且能够变废为宝，提高经济收入。
在公开号为CN101112647中公开了一种铬渣除毒处理工艺。用水将氯化钡溶解稀释成溶液、碳酸钡溶解稀释成悬浮液，与铬渣同时放入球磨机内混磨，混磨时将铬渣粉碎，铬渣中的六价铬在粉碎过程中不断的溶出，与溶液中钡离子反应，生成不溶于水的铬酸钡；处理后的铬渣中的三价铬不易还原成六价铬，处理完成后的铬渣与水泥、石灰、砂石混合用于路基稳定土。
在公开号为CN1962096中公开了一种化学-生物耦合还原铬渣中六价铬的铬渣处理方法。主要是将铬渣湿法粉碎，在粉碎过程中向体系中添加含有酸和化学还原剂的溶液，控制体系的pH值，降低溶液中的六价铬浓度；将经过湿法粉碎的液固混合物转移到另一反应器中，继续添加酸和化学还原剂，再搅拌一定时间，进一步将六价铬还原；向固液混合体系中接种厌氧菌，然后进行堆浸。
在公开号为CN101234238A中公开了一种用一氧化碳解毒铬渣的方法属于将生产红矾钠铬渣中的六价铬离子Cr6+还原成三价铬离子Cr3+的技术领域。为了用铬渣和煤混合物在高温中产生更多的CO把铬渣中的六价铬离子Cr6+还原成三价铬离子Cr3+，把铬渣和煤挤压成密度为1.5×103～5.5×103Kg/m3，厚度为5～50mm的铬渣煤坯块进行锻烧，锻烧完后用乙醇溶液进行水淬。
在公开号为CN1066296A中公开了一种铬渣综合除毒法，是将铬渣加水湿磨成浆，与稀盐酸反应，并先后使滤液与含钡添加剂，硫酸或硫酸镁。石灰乳或碳酸钠反应，实现多种元素的综合提取利用。所用盐酸可以实现循环使用，滤渣可用于炼铁、制砖。本法可使格渣彻底永久性地除毒并实现全渣资源化综合利用。本法采用化工生产通用工艺设备，易于操作，投资少，治理成本低，具有良好的环境效益和经济效益。
上述的方法存在以下缺点：
(1)处理工艺复杂，反应时间长，操作难度加大，导致生产成本增加；
(2)部分发明工艺中所需温度高，反应时间长，还存在二次废水的治理问题，大大提高了生产成本；
(3)生产过程中需用到化学试剂，生产成本提高。
发明内容
本发明的目的是利用微波加热的方法，使核桃壳中的C和铬渣发生氧化还原反应，在高温条件下将铬渣中Cr6+化合物在介质中被还原为Cr3+化合物，将毒性较大的Cr6+还原为低毒的Cr3+，从而达到铬渣无害化的目的。
本发明的目的是这样实现的：
1、主要原材料：
(1)本发明所用铬渣为铬工业生产的浸出渣，铬渣中Cr6+含量及其它化学成分和含量见表1。
表1 铬渣化学成分及含量(质量％)
(2)干燥：将铬渣与核桃壳分别在温度控制在100～115℃的烘干箱中烘干至水分小于8wt％，时间为1.5～2小时；冷却后磨碎分别过80～100目筛。
2、技术方案
在陶瓷坩埚中按一定比例装入铬渣和核桃壳，并混合均匀，然后将坩埚放入微波炉中，坩埚周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，待温度升到700～1000℃后，保温10～20min关闭微波炉，5～10min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr6+浓度，并折算为浸出的六价铬质量占样品铬渣质量的百分数，从而计算出解毒率。
在还原分解过程中主要发生的反应方程为：
2C+O2→2CO (1)
3CO+2CrO3→Cr2O3+3CO2 (2)
CO2+C→2CO (3)
本发明的方法利用铬渣和核桃壳都具有良好的微波吸收性能，在微波辐照下，具有加热速度快，热损失小，加热均匀的特点。另外由于微波辐照具有激活极性分子、改变物质性状、加速化学反应、提高化学产率的特性，使其在无机固相反应的应用方面获得了较大进展。整个工艺为铬渣和核桃壳的合理利用提供了新的途径，解决了铬渣大量堆存的问题，保护环境。
本发明的主要优点有：
(1)利用核桃壳中的C还原铬渣，两种废渣均得到充分利用，节约资源并变废为宝。
(2)微波辐照具有加热快、热耗小、加热均匀、激活极性分子、改变物质性状、加速化学反应、提高化学产率的特点，从而降低生产成本。
(3)步骤简单，操作简便，进一步减少生产成本。
附图说明
图1核桃壳微波解毒铬渣流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的保护范围并不限制在这些实例。
本发明的主要原材料：
(1)本发明所用铬渣为铬工业生产的浸出渣，铬渣中Cr6+含量及其它化学成分和含量见表1。
表1 铬渣化学成分及含量(质量％)
(2)干燥：将铬渣与核桃壳分别在温度控制在100～115℃的烘干箱中烘干至水分小于8wt％，时间为1.5～2小时；冷却后磨碎分别过80～100目筛。
实施例1：
在陶瓷坩埚中装入10g铬渣和1.0g核桃壳，并混合均匀，然后反应器放入微波炉中，反应器周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，升温到700℃，保温20min后关闭微波炉，5min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr6+浓度，计算得Cr6+解毒率为99.012％。
实施例2：
在陶瓷坩埚中装入10g铬渣和2.0g核桃壳，并混合均匀，然后反应器放入微波炉中，反应器周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，升温到800℃，保温15min后关闭微波炉，5min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr6+浓度，计算得Cr6+解毒率为99.117％。
实施例3：
在陶瓷坩埚中装入10g铬渣和5.0g核桃壳，并混合均匀，然后反应器放入微波炉中，反应器周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，升温到900℃，保温10min后关闭微波炉，5min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr6+浓度，计算得Cr6+解毒率为99.258％。
实施例4：
在陶瓷坩埚中装入10g铬渣和7.5g核桃壳，并混合均匀，然后反应器放入微波炉中，反应器周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，升温到1000℃，保温10min后关闭微波炉，5min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr6+浓度，计算得Cr6+解毒率为99.374％。
Claims (3)
1.一种解毒铬渣的方法，其特征在于含有以下步骤：
将铬渣与核桃壳经过干燥和磨碎后，在陶瓷坩埚中按比例装入铬渣和核桃壳，并混合均匀，然后将坩埚放入微波炉中，坩埚周围用矿渣棉保温材料保温，将温度升到700～1000℃后，保温10～20min，关闭微波炉，5～10min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡后过滤，并将滤液定容至250ml。
2.根据权利要求1所述的一种解毒铬渣的方法，其特征在于：所述的铬渣为铬工业生产的浸出渣，所述的铬渣与核桃壳经过干燥和磨碎是指：将铬渣与核桃壳分别在温度控制在100～115℃的烘干箱中烘干至水分小于8wt％，时间为1.5～2小时；冷却后磨碎分别过80～100目筛。
3.根据权利要求1所述的一种解毒铬渣的方法，其特征在于：所述的浸泡的时间是24小时。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103272362A (zh) * | 2013-05-11 | 2013-09-04 | 乐山师范学院 | 一种利用四氯化硅解毒铬渣中六价铬的方法 |
| CN111437561A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-07-24 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种基于机械化学强化的铬渣湿法解毒方法 |
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2009
- 2009-12-14 CN CN200910218346A patent/CN101732823A/zh active Pending
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