CN103755169B

CN103755169B - 一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法

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Publication number: CN103755169B
Application number: CN201310732103.2A
Authority: CN
Inventors: 吴学勇; 张涛; 尚江涛; 牛学奎; 王金华; 毕廷涛
Original assignee: YUNNAN INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL SCIENCE (KUNMING CHINA INTERNATIONAL RESEARCH CENTER FOR PLATEAU LAKE)
Current assignee: YUNNAN INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL SCIENCE (KUNMING CHINA INTERNATIONAL RESEARCH CENTER FOR PLATEAU LAKE)
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: CN103755169A

Abstract

本发明一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，属于固体废物及危险废物处理、处置技术领域。所述方法包括下述步骤：(1)、将含砷废渣与水泥生料混合，得到制备水泥熟料的原料，其中含砷废渣占原料的重量百分比为0.6～4.0％；(2)、将步骤(1)混合后的原料送入水泥回转窑中制备得到含砷的水泥熟料。本发明具有通过现有的干法水泥回转窑系统处置含砷废渣以利于含砷废渣的无害化、资源化利用并有效控制了含砷废渣的潜在环境污染风险及其无害化处置过程的二次污染，环境效益及经济效益明显的优点。

Description

一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法

技术领域

本发明属于固体废物及危险废物处理、处置技术领域，具体涉及一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，更具体的涉及一种利用现有干法水泥生产线生产水泥的同时处置含砷废渣，实现含砷废渣无害化、资源化利用的方法。

背景技术

砷是一种以有毒而著名的类金属，并有许多的同素异形体。砷元素广泛的存在于自然界，砷与其化合物被运用较为广泛，随着砷的大量生产，也产生大量的含砷废渣(又称含砷废物)，其长期堆存、雨水淋溶造成了严重的环境问题。目前含砷废渣在云南、广东等几个省份均有大量遗留废渣，另外在全国部分省份仍有大量新增含砷废渣，其经济、环保处置已经成为很多地方迫在眉睫的重大问题。对于含砷废渣的处置方法研究较多的有安全填埋、固化稳定化、湿法处理、火法焚烧等。

安全填埋、固化稳定化法具有投资少、工艺简单、运行费用低等特点，但该两种方法均需要进行填埋，而填埋厂址选择困难，减量化效果差、易对环境造成污染等缺点，难以实现真正意义上的环保处置。

湿法处理具有能耗低、效果好等优点，但同时处理看流程较长，附带废水、废气处理设施多，处理成本高且处置后的废渣仍面临最终处置的问题，因此推广应用潜力不足。

火法焚烧法可以使含砷废渣可以使废渣达到最大程度的减量化及无害化，并可回收部分砷资源，但含砷废渣的砷含量一般较低且总量较大，单纯的火法挥发焚烧存在仍存在缺点：

1、能源消耗大，由于砷的挥发温度在600～800℃，因此需要添加燃料才能实现砷的挥发，方可达到含砷废渣的无害化处置目的，所以能耗较高。

2、二次污染严重，含砷废物在焚烧的过程中砷以化合物粉尘的形式在收尘系统中得以收集，但目前单纯的含砷废渣的焚烧处置设备不可避免的在尾气中有少量排放，同时也会存在一定的无组织排放，对周边环境造成污染并对操作人员健康造成损害。

3、未实现最终处置，处置后的废渣仍需要进一步处置，含砷废渣处理后，废渣中可能还残存有微量砷或其它有害元素，长期堆置不加以最终处置，雨水淋溶会仍可能造成重金属污染。

发明内容

针对目前利用单纯火法焚烧处置过程中存在的主要问题，本发明所解决的技术问题是提供一种生产水泥的同时处置含砷废渣的方法，达到含砷废渣无害化、资源化利用，减少环境污染的目的。

本发明的目的在于公开了一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，包括下述步骤：

(1)、将含砷废渣与水泥生料混合，得到制备水泥熟料的原料，其中含砷废渣占原料的重量百分比为0.6～4.0％；

(2)、将步骤(1)混合后的原料送入水泥回转窑中制备得到含砷的水泥熟料。

上述技术方案所述的一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，其中，步骤(2)中水泥回转窑中的条件为：窑头温度为900～1100℃，窑尾温度为1050℃，转速为4.1r／min，物料在窑内燃烧停留30min以上。

上述技术方案所述的一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，其中，步骤(1)的原料由以下重量百分比的物质组成：含砷废渣0.6％～4.0％、石灰石80.12％～81.92％、砂岩7.26％～8.65％、硫铁矿渣1.93％～2.23％、红土3.60％和磷渣3.0％。

上述技术方案所述的一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，其中，步骤(1)的原料由以下重量百分比的物质组成：含砷废渣0.6％、石灰石81.92％、砂岩8.65％、硫铁矿渣2.23％、红土3.60％和磷渣3.0％。

上述技术方案所述的一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，其中，步骤(1)的原料由以下重量百分比的物质组成：含砷废渣2.0％、石灰石81.12％、砂岩8.25％、硫铁矿渣2.03％、红土3.60％和磷渣3.0％。

上述技术方案所述的一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，其中，步骤(1)的原料由以下重量百分比的物质组成：含砷废渣4.0％、石灰石80.12％、砂岩7.26％、硫铁矿渣1.93％、红土3.60％和磷渣3.0％。

本发明提供一种利用水泥回转窑处理含砷废渣的综合利用的技术，通过现有的干法水泥回转窑系统处置含砷废渣以利于含砷废渣的无害化、资源化利用并有效控制了含砷废渣的潜在环境污染风险及其无害化处置过程的二次污染，环境效益及经济效益明显。

本发明处理含砷废渣的原理为：本发明的含砷废渣在窑内逆气流历经1300℃高温区，使得85％以上的砷被固溶在水泥熟料晶格内，砷固溶原理是：受水泥窑窑内高热气流的分解作用，矿物粉尘和砷金属微粒被充分分解，生成离子电子云团，带正电荷的金属离子与带负电荷的矿物离子在系统高温催化作用下充分化合之后，进入回转窑煅烧，最终大部分砷离子取代部分Fe和Al而分布在中间矿物中将其固溶于水泥熟料中。少量砷粉尘随烟气进入到收尘系统中进一步被收集，再进一步返回窑内循环最终被固溶到水泥熟料中。极少量砷随烟气达标排出。水泥熟料再经后期配制即可得到水泥产品，从而实现含砷废渣的无害化处置并可得到符合品质要求的水泥产品。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明与单纯的火法挥发焚烧工艺不同，其可以有效利用水泥回转窑的高温区及特殊的气氛条件将砷固到水泥熟料晶格中，降低了砷的活性，可实现含砷废渣的彻底无害化处置，同时也彻底利用了废渣中的其他成分，避免了对环境造成二次污染。

2、本发明是在利用现有干法水泥回转窑生产线的基础上实现含砷废渣的无害化资源化处置的，操控方法简单易行，工艺过程主要是对物料配比、操作条件等进行调整即可实现，对生产设施等几乎没有改动，可有效降低了含砷废渣的处置成本，同时也可实现含砷废渣的大规模无害化资源化处置。

3、本发明在实施过程中充分利用水泥回转窑的全负压操作系统，可以有效控制处置过程中无组织排放，降低因无组织排放造成的环境污染，同时对处置操作人员的身体健康起到很好的保障作用，更为环保化、人性化。

附图说明

1、图1为本发明水泥回转窑处置含砷废渣的方法的工艺流程图。

具体实施方式：

为使本发明的技术方案便于理解，以下结合附图1对本发明一种水泥回转窑处置含砷废渣的方法作进一步的说明。

请参阅图1所示，含砷废渣水泥窑处置系统大体分为5个单元：含砷废渣预处理单元、其他原辅料预处理单元、水泥窑焙烧处置单元、烟气治理单元及水泥配置单元。具体处置过程如下：含砷废渣首先经破碎均化处理后送到配料库暂存，通过计量与其它物料如石灰石、红土、砂岩等按比例配好后送至生料磨粉磨后送生料均化库均化处理，然后经输送机从窑尾送入到回转窑进行高温焙烧处理焙烧后熟料进入到篦冷机降温后熟料送至熟料库进一步配料成水泥。回转窑烟气通过增湿塔降温后通过布袋除尘器除尘后经烟囱排空。收尘器产生的烟尘进一步返回窑内循环从而实现烟尘内的砷的最终固溶。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：由水泥回转窑处理含砷废渣的方法：

原料1：含砷废渣

含砷废渣的主要成分见下表：

原料2：石灰石81.92％、砂岩8.65％、硫铁矿渣2.23％、红土3.60％、磷渣3.0％。

实施方法：

在维持水泥窑操作条件为窑尾温度：1050℃，窑头温度：900～1100℃，转速：4.1r／min操作条件下，按含砷废渣占生料(原料1与原料2的总和)重量百分比为0.6％将含砷废渣经送料器均匀输送到生料磨粉磨与原料2配料后送至回转窑内，生产烧制水泥熟料，采用X射线衍射仪对处置后的水泥熟料进行衍射定量测定，熟料砷含量在212.08mg／kg～231.64mg／kg之间。采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ／T299-2007)对影响水泥产品的安全性指标砷进行毒性浸出实验，浸出浓度低于检出值0.0001L(远小于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)浸出毒性鉴别标准值：5mg／L)；3天抗压强度在13.1MPa～14.1MPa之间，3天抗折强度在2.9MPa～3.3MPa之间，各项指标均符合《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中表3复合硅酸盐水泥32.5(P.C32.5水泥)3天抗压强度≥10MPa、3天抗折强度≥2.5MPa的相关要求。

实施例2：由水泥回转窑处理含砷废渣的方法：

原料1：含砷废渣

含砷废渣的主要成分见下表

原料2：石灰石81.12％、砂岩8.25％、硫铁矿渣2.03％、红土3.60％、磷渣3.0％。

实施方法：

在维持水泥窑操作条件为窑尾温度：1050℃，窑头温度：900～1100℃，转速：4.1r／min操作条件下，按含砷废渣占生料(原料1与原料2的总和)重量百分比为2.0％将含砷废渣经送料器均匀输送到生料磨粉磨与原料2配料后送至回转窑内，生产烧制水泥熟料，采用X射线衍射仪对处置后的水泥熟料进行衍射定量测定，熟料砷含量在230.70mg／kg～378.68mg／kg。采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ／T299-2007)对影响水泥产品的安全性指标砷进行毒性浸出实验，浸出浓度低于检出值0.0001L(远小于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)浸出毒性鉴别标准值：5mg／L)；3天抗压强度在13.3MPa～13.9MPa之间，3天抗折强度在3.0MPa～3.1MPa之间，各项指标均符合《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中表3复合硅酸盐水泥32.5(P.C32.5水泥)3天抗压强度≥10MPa、3天抗折强度≥2.5MPa的相关要求。

实施例3：由水泥回转窑处理含砷废渣的方法：

原料1：含砷废渣

含砷废渣的主要成分见下表

原料2：石灰石80.12％、砂岩7.26％、硫铁矿渣1.93％、红土3.60％、磷渣3.0％。

实施方法：

在维持水泥窑操作条件为窑尾温度：1050℃，窑头温度：900～1100℃，转速：4.1r／min操作条件下，按含砷废渣占生料(原料1与原料2的总和)重量百分比为4.0％将采用X射线衍射仪对处置后的水泥熟料进行衍射定量测定，熟料中砷含量在196.57mg／kg～218.70mg／kg之间。采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ／T299-2007)对影响水泥产品的安全性指标砷进行毒性浸出实验，浸出浓度低于检出值0.0001L(远小于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)浸出毒性鉴别标准值：5mg／L)；3天抗压强度在13.1MPa～14.1MPa之间，3天抗折强度在2.9MPa～3.3MPa之间，各项指标均符合《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)中表3复合硅酸盐水泥32.5(P.C32.5水泥)3天抗压强度≥10MPa、3天抗折强度≥2.5MPa的相关要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上和实质上的限制，凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用以上所揭示的技术内容，而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims

1.一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，包括下述步骤：

(1)、将含砷废渣与水泥生料混合，得到制备水泥熟料的原料，其中含砷废渣占原料的重量百分比为0.6～4.0％；所述原料由以下重量百分比的物质组成：含砷废渣0.6％～4.0％、石灰石80.12％～81.92％、砂岩7.26％～8.65％、硫铁矿渣1.93％～2.23％、红土3.60％和磷渣3.0％；

(2)、将步骤(1)混合后的原料送入水泥回转窑中制备得到含砷的水泥熟料；水泥回转窑中的条件为：窑头温度为900～1100℃，窑尾温度为1050℃，转速为4.1r/min，物料在窑内燃烧停留30min以上。

2.根据权利要求1所述的一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，其特征在于，步骤(1)的原料由以下重量百分比的物质组成：含砷废渣0.6％、石灰石81.92％、砂岩8.65％、硫铁矿渣2.23％、红土3.60％和磷渣3.0％。

3.根据权利要求1所述的一种由水泥回转窑处理含砷废渣的方法，其特征在于，步骤(1)的原料由以下重量百分比的物质组成：含砷废渣2.0％、石灰石81.12％、砂岩8.25％、硫铁矿渣2.03％、红土3.60％和磷渣3.0％。