CN103866137B - 一种重金属废石膏减量化无害化资源处置方法 - Google Patents

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Abstract

一种重金属废石膏减量化无害化资源处置方法,属于循环经济和环境保护技术领域。以含重金属的废石膏为原料,经冶炼熔剂制备、铅冶炼、烟化、胶凝复合等工序实现重金属废石膏的减量化无害化和资源化。冶炼熔剂制备过程产生的含硫烟气进入制酸系统,重金属粉尘进入相应的重金属处理系统;铅冶炼过程产生含硫烟气进入制酸系统,产生的重金属粉尘进入相应的重金属处理系统;烟化产生的烟尘返回铅冶炼系统;制酸系统产生的二次重金属废石膏重新返回冶炼熔剂制备工序。最终将得到硫酸、28天抗压强度高于30MPa及满足重金属浸毒标准的地质聚合物胶凝材料,实现了重金属废石膏的减量化无害化处理及烟化渣的资源化利用。本发明工艺简单、生产过程稳定、环保。

Description

一种重金属废石膏减量化无害化资源处置方法
技术领域
本发明提供了重金属废石膏制备铅冶炼熔剂、搭配炼铅、铅渣烟化、烟化渣制备地质聚合物等工序及技术,属于循环经济和环境保护技术领域。
背景技术
随着现代工业的发展,排放出的副产物石膏堆存量与日俱增,以株洲清水塘工业区为例,截至2013年,重金属废石膏已经达到20多万吨,目前并没有得到有效的综合利用,占地堆存近百亩,造成湘江水体严重污染,资源极大浪费,迫切需要开发新的资源化处理及工业化技术。于是人们开始重视工业副产石膏的综合利用问题,一些专家提出了利用这些副产石膏取代天然石膏作为原料来生产硫酸的想法。
目前废石膏的综合再利用主要集中在以下三个方面:第一是在建筑领域的应用[砖瓦世界,2008,(2):23-2],主要是将废石膏作为粉刷石膏、石膏板、石膏砌块等进行直接利用;第二是在水泥领域中的应用[中国建材,1995,(7):27-2;化学工业与工程技术,2003,(3):18-20;水泥,2007,8:16-1;复合改磷石膏做水泥调凝剂的研究(学位论文),2007;CementandConcreteResearch,1989,19(3):377-384],主要是利用废石膏制备水泥和水泥缓凝剂。第三是在农业领域的应用[PlantandSoil,1997,192:37-48],主要是利用废石膏作为土壤改良剂和肥料使用,其中土壤改良剂是利用废石膏对苏打盐碱地钠离子的交换作用,而肥料是利用废石膏与碳酸铵肥料作用增加硫营养成分。重金属废石膏在建筑领域的应用最关键且最困难的问题是重金属废石膏中含有一定量的重金属,直接将其作为建材原料或掺料使用时,没有针对其中重金属进行处置,将造成直接或者潜在的重金属污染,因此,制备建筑材料再利用方式无法满足重金属废石膏处置的要求。今年3月1日即将实施的《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》和《中华人民共和国国家标准水泥工业大气污染物排放标准》,将对水泥窑协同处置固体废物提出更高的要求,重金属废石膏在制硫酸联产水泥或水泥调凝剂方面将受到严格限制,因此,水泥方面应用方法也将无法满足重金属废石膏的处置要求。而在农业方面的应用,重金属废石膏的重金属将制约其推广应用。综上所述,目前废石膏综合再利用方法无法满足重金属废石膏的处置,重金属废石膏无害化处置方法的研究已经刻不容缓。
废石膏中含有丰富的钙和硫,钙和硫的综合利用方面研究成为当今热点。不少学者研究了废石膏在不同气氛[EnvironmentalScience&Technology.2010,12(33):144-148]以及不同还原剂[J.Chem.Thermodynamics,2013,57:39–45;chemicalengineeringresearchanddesign,2011,89:2736–2741]作用下的分解特性,通过加入一定量的还原剂或置于低氧气氛(还原气氛或氮气保护气氛)中加热以降低废石膏的分解温度,并试图将此应用于工业化生产中。但传统主流的处理方法存在主要问题如下:(1)烧结温度高,气氛要求苛刻,传统理论和实践证明,石膏在1600℃左右才能分解,加入煤等还原剂或低氧弱还原气氛并氮气保护气氛下其分解温度仍达到1100℃以上;(2)尾气中SO2浓度低,收集难度提高,增加了环保投资,由于在氮气保护气氛及还原气氛下分解,降低了尾气中SO2浓度;(3)推广困难,缺乏科学理论研究、生产条件苛刻以及反应过程的不可控性,绝大多数废石膏再利用产物都不能达到国家标注,导致废石膏不能充分利用;(4)分解过程中容易生成副产物硫,造成设备结渣、粘结、堵塞等问题。因此,无需还原物质和保护气氛的废石膏分解工艺,是废石膏钙硫资源化的趋势。
铅冶炼工业中,需要大量的石灰作为造渣剂,同时具有完备的制酸系统和重金属处理系统(烟气、粉尘、废液),重金属废石膏分解得到的二氧化硫烟气可进入制酸系统进行硫综合利用,而分解得到的氧化钙成分可作为铅冶炼造渣剂,分解过程产生的重金属烟气和粉尘可进入相应的重金属处理系统,避免产生重金属的二次污染。因此,将重金属废石膏作为炼铅造渣剂开发利用的资源重新利用起来具有深远意义,避免了其对环境的二次污染,实现了变废为宝,具有良好的经济效益和显著的环境效益。
炼铅渣通过烟化处理得到的烟化渣其主要元素为Si、Ca、Fe和O,同时还含有Zn、Pb、Cr和Cu等重金属元素,其重金属元素总含量将达到5%以上,如果直接应用于建筑或者铺路,将对环境造成二次污染。地质聚合物是一种由硅氧四面体和铝氧四面体聚合的具有非晶态和准晶态特征的三维网络凝胶体。在很多方面可以作为水泥的替代剂。与水泥在重金属固化方面相比,地质聚合物有如下优点:(1)早期强度高,力学性能好;(2)耐酸碱腐蚀;(3)绿色节能,环境友好;(4)重金属固定效果好,地聚合物的结构是由环状分子链构成的“类晶体”结构,环状分子之间结合形成密闭的空腔(笼状),可以把金属离子和其他毒性物质分割包围在空腔内,同时骨架中的铝离子也能吸附重金属离子。
发明内容
本发明的目的是针对重金属废石膏直接制备建筑材料存在重金属超标,碳热还原制备硫酸存在反应温度高、反应气氛苛刻等问题,提出采用废玻璃协同处理工艺,降低对反应温度、反应气氛等要求,制备冶炼熔剂预烧料和硫酸,制得的冶炼溶剂预烧料和其他熔剂一起进行搭配铅冶炼,生成的炼铅渣经过烟化处理后,所得的重金属烟化渣用于制备地质聚合物胶凝材料,从而实现废渣的无害化和资源化。本发明中制酸过程产生的二次重金属废石膏可以重新返回到冶炼熔剂制备工序,使得重金属废石膏真正意义上的减量化。冶炼熔剂制备工序和铅冶炼工序产生的重金属粉尘进入到铅冶炼系统配套的重金属处理系统,烟化工序产生的烟尘返回到铅冶炼工序,避免重金属的二次污染,使得处理过程真正的无害化。
本发明以重金属废石膏为原料,经冶炼熔剂制备、铅冶炼、烟化和胶凝复合等工序,最终将得到硫酸和地质聚合物胶凝材料;具体包括以下步骤:
(1)冶炼熔剂制备:将干燥后的重金属废石膏与废玻璃进行球磨混合,球磨混合物中SiO2/CaO(质量比)=1:1~3:1,在热处理炉中进行热处理,热处理温度为800℃~1100℃,热处理时间为0.5h~2h,热处理气氛为空气,得到冶炼熔剂预烧料,热处理产生的含硫烟气进入制酸系统,制得硫酸并产生二次重金属废石膏,二次重金属废石膏重新进入冶炼熔剂制备工序,热处理过程产生的重金属粉尘进入铅冶炼配套的重金属处理系统;
(2)铅冶炼:将步骤(1)得到的冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料球磨混合,其他冶炼熔剂为石灰石、石英砂、铁屑的几种混合物,当冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料三者球磨混合时,冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂的混合料与炼铅原料两者间的质量比为10:100~15:100;球磨混合物中SiO2:Fe(质量比)=0.8~1.0,SiO2:CaO(质量比)=1.50~1.65,置于炼铅炉中进行铅冶炼,得到炼铅渣,铅冶炼过程产生的含硫烟气和重金属粉尘分别进入制酸系统和重金属处理系统;
(3)烟化:将步骤(2)中得到的炼铅渣置于烟化炉中进行烟化处理,产生烟化渣,烟化过程产生的烟尘进入铅冶炼工序;
(4)胶凝复合:将步骤(3)得到的烟化渣用机械方法磨料至体积中位径小于100μm,加入激发剂溶液搅拌5~20min,转移至模具中成型并养护,得到硫酸和地质聚合物胶凝材料;激发剂溶液:烟化渣质量比=0.40~0.56;其中激发剂溶液由NaOH、H2O、水合硅酸钠即Na2O·nSiO2·mH2O组成,激发剂溶液中溶质以Na2O和SiO2计算,激发剂溶液中SiO2占10~18wt%,Na2O占6~25wt%,激发剂溶液中水合硅酸钠的Na2O含量在满足SiO2占10~18wt%的前提下,如仍不足6~25wt%,则加入NaOH,以满足Na+的需求。养护分为低温养护阶段和高温养护阶段,其中低温养护阶段养护温度为30~40℃,养护时间1~24h,相对湿度20~80%,高温养护阶段养护温度为60~90℃,养护时间1~24h,相对湿度20~80%。
本发明的优点在于:提出采用废玻璃协同处理方法,以重金属废石膏与废玻璃作为主要原料,于较低温度(玻璃态转变温度)普通气氛下反应,使得反应控制过程由完全的固-固反应变成由固-液反应主导。使得重金属废石膏能在较低温度普通气氛下发生分解,降低重金属废石膏对反应温度、气氛等条件的要求。制备得到的地质聚合物符合浸毒标准并应用于建筑材料。因此,本发明具有工艺简单、生产过程稳定、环保的特点,具有广泛的经济、环境和社会效益。
附图说明
图1为一种重金属废石膏减量化无害化资源处置方法工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
将干燥后的重金属废石膏与废玻璃进行球磨混合,球磨混合物中SiO2/CaO(质量比)=1:1,在热处理炉中进行热处理,热处理温度为800℃,热处理时间为0.5h,热处理气氛为空气,得到冶炼熔剂预烧料,热处理产生的含硫烟气进入制酸系统,制得硫酸并产生二次重金属废石膏,二次重金属废石膏重新进入冶炼熔剂制备工序,热处理过程产生的重金属粉尘进入铅冶炼配套的重金属处理系统;将冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料球磨混合,其他冶炼熔剂为石灰石、石英砂、铁屑的几种混合物,当冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料三者球磨混合时,冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂的混合料与炼铅原料两者间的质量比为10:100;球磨混合物中SiO2:Fe(质量比)=0.8,SiO2:CaO(质量比)=1.50,置于炼铅炉中进行铅冶炼,得到炼铅渣,铅冶炼过程产生的含硫烟气和重金属粉尘分别进入制酸系统和重金属处理系统将炼铅渣置于烟化炉中进行烟化处理,产生烟化渣,烟化过程产生的烟尘进入铅冶炼工序;将烟化渣用机械方法磨料至体积中位径为90±10μm,加入激发剂溶液并搅拌5min,转移至模具中成型并养护,其中激发溶液由NaOH、H2O、水合硅酸钠(Na2O·nSiO2·mH2O)组成,激发剂溶液中溶质以Na2O(NaOH以Na2O计算)和SiO2计算,激发剂溶液中SiO2占10wt%,Na2O占25wt%,激发剂溶液:烟化渣(质量比)=0.50,在低温养护阶段养护温度30℃,养护时间1h,相对湿度20%,高温养护阶段养护温度60℃,养护时间2h,相对湿度20%;将养护后的地质聚合物在空气中放置至第28天,测其抗压强度为31.54MPa;将制备得到的地质聚合物破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》测其浸出液中各重金属离子浓度,Zn为0.146mg/L,Pb为0.054mg/L,Cu为0.154mg/L,Cr为0.032mg/L。
实施例2
将干燥后的重金属废石膏与废玻璃进行球磨混合,球磨混合物中SiO2/CaO(质量比)=3:1,在热处理炉中进行热处理,热处理温度为1100℃,热处理时间为2h,热处理气氛为空气,得到冶炼熔剂预烧料,热处理产生的含硫烟气进入制酸系统,制得硫酸并产生二次重金属废石膏,二次重金属废石膏重新进入冶炼熔剂制备工序,热处理过程产生的重金属粉尘进入铅冶炼配套的重金属处理系统;将冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料球磨混合,其他冶炼熔剂为石灰石、石英砂、铁屑的几种混合物,当冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料三者球磨混合时,冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂的混合料与炼铅原料两者间的质量比为15:100;球磨混合物中SiO2:Fe(质量比)=1.0,SiO2:CaO(质量比)=1.65,置于炼铅炉中进行铅冶炼,得到炼铅渣,铅冶炼过程产生的含硫烟气和重金属粉尘分别进入制酸系统和重金属处理系统;将炼铅渣置于烟化炉中进行烟化处理,产生烟化渣,烟化过程产生的烟尘进入铅冶炼工序;将烟化渣用机械方法磨料至体积中位径为70±10μm,加入激发剂溶液并搅拌10min,转移至模具中成型并养护,其中激发剂溶液由NaOH、H2O、水合硅酸钠(Na2O·nSiO2·mH2O)组成,激发剂溶液中溶质以Na2O(NaOH以Na2O计算)和SiO2计算,激发剂溶液中SiO2占12wt%,Na2O占25wt%,激发剂溶液:烟化渣(质量比)=0.56;低温养护阶段养护温度40℃,养护时间为10h,相对湿度为40%,高温养护阶段养护温度为65℃,养护时间为10h,相对湿度为30%;将养护后的地质聚合物在空气中放置至第28天,测其抗压强度为32.34MPa;将制备得到的地质聚合物破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》测其浸出液中各重金属离子浓度,Zn为0.174mg/L,Pb为0.044mg/L,Cu为0.186mg/L,Cr为0.042mg/L。
实施例3
将干燥后的重金属废石膏与废玻璃进行球磨混合,球磨混合物中SiO2/CaO(质量比)=2:1,在热处理炉中进行热处理,热处理温度为900℃,热处理时间为1h,热处理气氛为空气,得到冶炼熔剂预烧料,热处理产生的含硫烟气进入制酸系统,制得硫酸并产生二次重金属废石膏,二次重金属废石膏重新进入冶炼熔剂制备工序,热处理过程产生的重金属粉尘进入铅冶炼配套的重金属处理系统;将冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料球磨混合,其他冶炼熔剂为石灰石、石英砂、铁屑的几种混合物,当冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料三者球磨混合时,冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂的混合料与炼铅原料两者间的质量比为12:100;球磨混合物中SiO2:Fe(质量比)=0.9,SiO2:CaO(质量比)=1.6,置于炼铅炉中进行铅冶炼,得到炼铅渣,铅冶炼过程产生的含硫烟气和重金属粉尘分别进入制酸系统和重金属处理系统;将炼铅渣置于烟化炉中进行烟化处理,产生烟化渣,烟化过程产生的烟尘进入铅冶炼工序;将烟化渣用机械方法磨料至体积中位径为50±10μm,加入激发剂溶液并搅拌15min,转移至模具中成型并养护,其中激发剂溶液由NaOH、H2O、水合硅酸钠(Na2O·nSiO2·mH2O)组成,激发剂溶液中溶质以Na2O(NaOH以Na2O计算)和SiO2计算,激发剂溶液中SiO2占14wt%,Na2O占22wt%,激发剂溶液:烟化渣(质量比)=0.46,低温养护阶段养护温度为35℃,养护时间为24h,相对湿度为60%,高温养护阶段养护温度为85℃,养护时间为15h,相对湿度为60%;将养护后的地质聚合物在空气中放置至第28天,测其抗压强度为32.87MPa;将制备得到的地质聚合物破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》测其浸出液中各重金属离子浓度,Zn为0.134mg/L,Pb为0.034mg/L,Cu为0.196mg/L,Cr为0.048mg/L。
实施例4
将干燥后的重金属废石膏与废玻璃进行球磨混合,球磨混合物中SiO2/CaO(质量比)=1.5:1,在热处理炉中进行热处理,热处理温度为1000℃,热处理时间为1.5h,热处理气氛为空气,得到冶炼熔剂预烧料,热处理产生的含硫烟气进入制酸系统,制得硫酸并产生二次重金属废石膏,二次重金属废石膏重新进入冶炼熔剂制备工序,热处理过程产生的重金属粉尘进入铅冶炼配套的重金属处理系统;将冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料球磨混合,其他冶炼熔剂为石灰石、石英砂、铁屑的几种混合物,当冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料三者球磨混合时,冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂的混合料与炼铅原料两者间的质量比为14:100;球磨混合物中SiO2:Fe(质量比)=0.95,SiO2:CaO(质量比)=1.55,置于炼铅炉中进行铅冶炼,得到炼铅渣,铅冶炼过程产生的含硫烟气和重金属粉尘分别进入制酸系统和重金属处理系统;将炼铅渣置于烟化炉中进行烟化处理,产生烟化渣,烟化过程产生的烟尘进入铅冶炼工序;将烟化渣用机械方法磨料至体积中位径为50±10μm,加入激发剂溶液并搅拌10min,转移至模具中成型并养护,其中激发剂溶液由NaOH、H2O、水合硅酸钠(Na2O·nSiO2·mH2O)组成,激发剂溶液中溶质以Na2O(NaOH以Na2O计算)和SiO2计算,激发剂溶液中SiO2占16wt%,Na2O占17wt%,激发剂溶液:烟化渣(质量比)=0.43,低温养护阶段养护温度为38℃,养护时间为24h,相对湿度为80%,高温养护阶段养护温度为85℃,养护时间为20h,相对湿度为80%;将养护后的地质聚合物在空气中放置至第28天,测其抗压强度为36.56MPa;将制备得到的地质聚合物破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》测其浸出液中各重金属离子浓度,Zn为0.125mg/L,Pb为0.035mg/L,Cu为0.164mg/L,Cr为0.056mg/L。
实施例5
将干燥后的重金属废石膏与废玻璃进行球磨混合,球磨混合物中SiO2/CaO(质量比)=1.8:1,在热处理炉中进行热处理,热处理温度为1050℃,热处理时间为1.2h,热处理气氛为空气,得到冶炼熔剂预烧料,热处理产生的含硫烟气进入制酸系统,制得硫酸并产生二次重金属废石膏,二次重金属废石膏重新进入冶炼熔剂制备工序,热处理过程产生的重金属粉尘进入铅冶炼配套的重金属处理系统;将冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料球磨混合,其他冶炼熔剂为石灰石、石英砂、铁屑的几种混合物,当冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料三者球磨混合时,冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂的混合料与炼铅原料两者间的质量比为13:100;球磨混合物中SiO2:Fe(质量比)=0.95,SiO2:CaO(质量比)=1.63,置于炼铅炉中进行铅冶炼,得到炼铅渣,铅冶炼过程产生的含硫烟气和重金属粉尘分别进入制酸系统和重金属处理系统;将炼铅渣置于烟化炉中进行烟化处理,产生烟化渣,烟化过程产生的烟尘进入铅冶炼工序;将烟化渣用机械方法磨料至体积中位径为90±10μm,加入激发剂溶液并搅拌15min,转移至模具中成型并养护,其中激发剂溶液由NaOH、H2O、水合硅酸钠(Na2O·nSiO2·mH2O)组成,激发剂溶液中溶质以Na2O(NaOH以Na2O计算)和SiO2计算,激发剂溶液中SiO2占18wt%,Na2O占12wt%激发剂溶液:烟化渣(质量比)=0.40,低温养护阶段养护温度为35℃,养护时间为20h,相对湿度为40%,高温养护阶段养护温度为90℃,养护时间为24h,相对湿度为60%;将养护后的地质聚合物在空气中放置至第28天,测其抗压强度为35.93MPa;将制备得到的地质聚合物破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》测其浸出液中各重金属离子浓度,Zn为0.165mg/L,Pb为0.025mg/L,Cu为0.143mg/L,Cr为0.035mg/L。
实施例6
将干燥后的重金属废石膏与废玻璃进行球磨混合,球磨混合物中SiO2/CaO(质量比)=2.5:1,在热处理炉中进行热处理,热处理温度为950℃,热处理时间为1.5h,热处理气氛为空气,得到冶炼熔剂预烧料,热处理产生的含硫烟气进入制酸系统,制得硫酸并产生二次重金属废石膏,二次重金属废石膏重新进入冶炼熔剂制备工序,热处理过程产生的重金属粉尘进入铅冶炼配套的重金属处理系统;将冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料球磨混合,其他冶炼熔剂为石灰石、石英砂、铁屑的几种混合物,当冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料三者球磨混合时,冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂的混合料与炼铅原料两者间的质量比为12:100;球磨混合物中SiO2:Fe(质量比)=0.93,SiO2:CaO(质量比)=1.58,置于炼铅炉中进行铅冶炼,得到炼铅渣,铅冶炼过程产生的含硫烟气和重金属粉尘分别进入制酸系统和重金属处理系统;将炼铅渣置于烟化炉中进行烟化处理,产生烟化渣,烟化过程产生的烟尘进入铅冶炼工序;将烟化渣用机械方法磨料至体积中位径为50±10μm,加入激发剂溶液并搅拌20min,转移至模具中成型并养护,其中激发剂溶液由NaOH、H2O、水合硅酸钠(Na2O·nSiO2·mH2O)组成,激发剂溶液中溶质以Na2O(NaOH以Na2O计算)和SiO2计算,激发剂溶液中SiO2占18wt%、Na2O占6wt%,激发剂溶液:烟化渣(质量比)=0.50,低温养护阶段养护温度为37℃,养护时间为15h,相对湿度为40%,高温养护阶段养护温度为90℃,养护时间为24h,相对湿度为40%;将养护后的地质聚合物在空气中放置至第28天,测其抗压强度为33.76MPa;将制备得到的地质聚合物破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》测其浸出液中各重金属离子浓度,Zn为0.143mg/L,Pb为0.056mg/L,Cu为0.125mg/L,Cr为0.043mg/L。

Claims (4)

1.一种重金属废石膏减量化无害化资源处置方法,其特征在于:具体步骤如下:
(1)冶炼熔剂制备:将干燥后的重金属废石膏与废玻璃进行球磨混合,在热处理炉中进行热处理,得到冶炼熔剂预烧料,热处理产生的含硫烟气进入制酸系统,制得硫酸并产生二次重金属废石膏,二次重金属废石膏重新进入冶炼熔剂制备工序,热处理过程产生的重金属粉尘进入铅冶炼配套的重金属处理系统;
(2)铅冶炼:将步骤(1)得到的冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料球磨混合置于炼铅炉中进行铅冶炼,得到炼铅渣和铅冶炼过程产生的含硫烟气和重金属粉尘分别进入制酸系统和重金属处理系统;
(3)烟化:将步骤(2)中得到的炼铅渣置于烟化炉中进行烟化处理,产生烟化渣,烟化过程产生的烟尘进入铅冶炼工序;
(4)胶凝复合:将步骤(3)得到的烟化渣用机械方法磨料至体积中位径小于100μm,加入激发剂溶液搅拌5~20min,转移至模具中成型并养护,得到地质聚合物胶凝材料;激发剂溶液:烟化渣质量比=0.40~0.56;其中激发剂溶液由NaOH、H2O、水合硅酸钠即Na2O·nSiO2·mH2O组成,激发剂溶液中溶质以Na2O和SiO2计算,激发剂溶液中SiO2占10~18wt%,Na2O占6~25wt%,激发剂溶液中水合硅酸钠的Na2O含量在满足SiO2占10~18wt%的前提下,如仍不足6~25wt%,则加入NaOH,以满足Na+的需求。
2.如权利要求1所述的一种重金属废石膏减量化无害化资源处置方法,其特征在于,步骤(1)中重金属废石膏和废玻璃球磨混合物中SiO2/CaO质量比=1:1~3:1,热处理温度为800℃~1100℃,热处理时间为0.5h~2h,热处理气氛为空气。
3.如权利要求1所述的一种重金属废石膏减量化无害化资源处置方法,其特征在于,步骤(2)中其他冶炼熔剂为石灰石、石英砂、铁屑的几种混合物;当冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂和炼铅原料三者球磨混合时,冶炼熔剂预烧料、其他冶炼熔剂的混合料与炼铅原料两者间的质量比为10:100~15:100;球磨混合物中SiO2:Fe质量比=0.8~1.0,SiO2:CaO质量比=1.50~1.65。
4.如权利要求1所述的一种重金属废石膏减量化无害化资源处置方法,其特征在于,步骤(4)中养护分为低温养护阶段和高温养护阶段,其中低温养护阶段养护温度为30~40℃,养护时间为1~24h,相对湿度为20~80%,高温养护阶段养护温度为60~90℃,养护时间为1~24h,相对湿度为20~80%。
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