CN104801532A

CN104801532A - 一种用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备及方法

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Publication number: CN104801532A
Application number: CN201510222361.5A
Authority: CN
Inventors: 李勇; 杜成琼; 左莉娜; 黎慧娟; 黄华; 龚波爱; 吴霞
Original assignee: Hunan Central-South Water Utilities Environmental Protection Technology Co Ltd; PowerChina Zhongnan Engineering Corp Ltd
Current assignee: Hunan Central-South Water Utilities Environmental Protection Technology Co Ltd; PowerChina Zhongnan Engineering Corp Ltd
Priority date: 2015-05-05
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明公开了一种用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备及方法，所述设备包括进料斗、通过A输送机与进料斗连接的给料机、通过B输送机与给料机连接的破碎机；所述进料斗下部设有电振阀；所述A输送机前段设有悬挂式电磁铁；所述破碎机通过C输送机与计量斗连接；所述给料机还通过D输送机与计量斗连接；所述计量斗与搅拌机连接；所述设备还包括药剂仓；所述药剂仓顶部设有除尘装置；所述药剂仓通过E输送机与搅拌机连接；所述设备还包括与计量斗连接的计量控制系统，所述计量控制系统还与C输送机、E输送机和水泵连接。所述方法与设备联合，发挥设备的高效性，稳定化程度高，效果好，可以对含重金属土壤进行稳定化，降低重金属在土壤中的浸出毒性，减少对环境的二次污染。

Description

一种用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备及方法

技术领域

本发明涉及一种用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备及方法。

背景技术

重金属是指比重等于或者大于5.0的金属，如Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等；As是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故在讨论重金属时往往包括砷，有的则直接将其包括在重金属范围内。重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。由于人类活动将重金属加入到生态环境中，使生态环境中重金属明显高于原生含量，造成生态环境质量恶化的现象。

我国矿产资源较为丰富，矿产开采历史较为久远，由于对环境保护的意识不足，矿产开采在对空气、水体造成污染的同时，遗留下来的含重金属废渣也成为了环境破坏的重大隐患。随着雨水淋溶等外部环境变化，废渣中的重金属极有可能会迁移到附近的土壤、水体或者地下水中，从而造成二次污染。

含重金属废渣污染已进入集中多发期，对居民身体健康和农产品安全构成严重威胁，但是目前实际工程应用针对于废渣稳定化处理的专用工程化成套设备非常少见。另外，处理中不同药剂对重金属的作用机理不同，现有的技术基本是对土壤中单一的重金属去除进行研究，但是我国许多土壤存在复合重金属污染，土壤中多种重金属超标，有些药剂针对于某一种金属效果比较显著，而对于复合重金属的其他重金属去除效果不明显。

发明内容

本发明旨在提供一种专门用于土壤重金属稳定化处理的工程化设备，为我国土壤重金属处理的工程化应用提供手段，防止土壤中重金属的二次污染。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备包括进料斗、通过A输送机与进料斗连接的给料机、通过B输送机与给料机连接的破碎机；所述进料斗下部设有电振阀；所述A输送机前段设有悬挂式电磁铁；所述破碎机通过C输送机与计量斗连接；所述给料机还通过D输送机与计量斗连接；所述计量斗与搅拌机连接；所述设备还包括药剂仓；所述药剂仓顶部设有除尘装置；所述药剂仓通过E输送机与搅拌机连接；所述设备还包括与计量斗连接的计量控制系统，所述计量控制系统还与C输送机、E输送机和水泵连接。

其中，所述搅拌机为双卧轴混凝土搅拌机。所述A输送机、B输送机、C输送机、D输送机为带式输送机；所述E输送机为螺旋输送机。所述计量斗内装有固体计量秤和液体计量秤。所述破碎机为颚式破碎机。所述给料机为棒条式振动给料机。

基于上述设备进行含重金属废渣稳定化处理的方法包括如下步骤：

(1)将废渣送至进料斗，上料至A输送机，通过A输送机前段的悬挂式磁铁去除废渣中的废铁，然后送入给料机；

(2)将经过给料机的粒径大于50mm的废渣送入破碎机破碎，经破碎后的粒径小于50mm的废渣和经过给料机的粒径小于50mm的废渣通过计量斗后送入搅拌机搅拌；

(3)将储存在药剂仓内的药剂送入搅拌机，对废渣进行稳定化处理；

(4)将经稳定化处理的废渣从搅拌机排出。

其中，步骤(3)所述药剂由药剂A和药剂B组成；所述药剂A由如下重量百分比的组分组成：磷酸盐20—60％，矿物质10—60％，氯化物2—20％；所述磷酸盐为磷酸氢钙、磷酸二氢钾、磷酸、磷酸三钠、磷酸铵中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述氯化物为氯化钾、氯化钠中的至少一种；添加的药剂A的重量为废渣重量的3—10％；所述药剂B由如下重量百分比的组分组成：氯化物5—40％，矿物质10—50％，硫化物10—40％；所述氯化物为氯化铁、氯化钾、氯化钠中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述硫化物为硫化钠、硫化钙、硫化亚铁、多硫化钾、多硫化钙、硫酸铝、二硫代氨基甲酸盐衍生物中的至少一种；添加的药剂B的重量为废渣重量的0—6％。

下面结合原理对本发明作进一步说明：

本发明所述用于含重金属废渣稳定化的工程化设备包括预处理系统、稳定化系统、稳定剂投加系统和电控系统。

所述预处理系统包括进料斗、给料机、破碎机及输送机A、B、C与D。所述进料斗分上下两层，下层仓为称量仓，并加有振动装置，进料斗下部设电振阀一台，控制废渣进料速度；所述给料机为棒条式振动给料机，所述给料机机筛为50mm；所述破碎机为复摆鄂式破碎机；所述输送机为皮带输送机，其中一台输送机机头卸料点配1台悬挂式电磁铁。

所述稳定剂投加系统包括计量斗、药剂仓、输送机E、水泵及输水管道。所述计量斗内装有固体计量秤和液体计量秤；所述仓筒内存放稳定化剂，带仓顶除尘装置；所述输送机为螺旋输送机。

所述稳定化系统包括搅拌机。所述搅拌机为双卧轴混凝土搅拌机。

所述电控系统包括电控箱，电控箱中设有控制器。所述控制器分别与所述预处理系统、稳定化系统、稳定剂投加系统相连。废渣、水和药剂的进料计量在电控箱内的计量控制系统的控制下投加，计量控制系统可控制稳定化设备和稳定剂投加设备内螺旋输送机和皮带输送机的启闭。计量控制系统与计量斗中的固体计量秤与液体计量秤。先由固体计量秤计量废渣的量，达到量的要求后，自动关闭废渣输送机开关，自动打开药剂输送机的开关，输送到装有废渣的计量秤重，计量秤中的累积重量达到设定值时关闭药剂输送机开关，自动打开给水水泵开关，水进入液体计量秤中达到设定值后，自动关闭水泵开关，电控系统控制搅拌器的开关进行搅动，搅拌器进行搅动，搅拌器搅拌时间达到设定值后，自动关闭搅拌器，输出处理后的废渣。

本发明工作过程如下：

采用铲车将废渣送至进料斗，上料至A输送机，A输送机前段装有悬挂式磁铁，去除废渣中的铁钉等废铁。进料斗底部电振阀控制废渣进入棒条式振动给料机，棒条式振动给料机筛上大于50mm粒径的废渣经B输送机进入颚式破碎机破碎，破碎后小于50mm粒径的废渣以及棒条式振动给料机筛下小于50mm粒径的废渣分别由C输送机及D输送机输送至搅拌机上部的计量斗，计量斗中的计量控制阀控制废渣进入搅拌机。药剂储存在药剂仓内，药剂通过螺旋输送机定量送至搅拌机，回用水通过回用水管道送至搅拌机，搅拌计量控制系统统一控制废渣、各种药剂及水的配加和搅拌机稳定化搅拌作业，药剂投加配比根据污染物的污染程度进行调整。经过稳定化搅拌的废渣由搅拌机底部的卸料口直接出料，出料直接由自卸汽车受料后运至废渣填场场进行回填。其中废渣场产生的部分含重金属废水直接回用进入搅拌机作为添加水使用。废渣直接在废渣填场养护。搅拌后的出料需进行毒性浸出检验，并根据检验结果及时调整药剂配比，确保回填废渣达到填埋标准。本发明中所述药剂A与药剂B根据土壤的污染情况可以单独使用也可以混合使用，一般情况下单独使用药剂A。比如待稳定化的含复合重金属的土壤中含有较多的砷、铅等金属，因药剂B对于含砷、铅等重金属土壤的稳定化效果针对性比较强，当单独使用药剂A所需投加量比较大时即可以添加药剂B混合后使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、进料斗下部设置有电振阀，通过电振阀阀门的开启幅度可以控制废渣进入皮带输送机的运动轨迹，从而可以使废渣以特定速度均匀进入棒条式振动给料机，以提高振动给料机的筛分效率。

2、在预处理前设计了悬挂式电磁铁。由于现在的很多金属废渣是矿区遗留下来的，这些矿区的废渣可能会存在可以回收的铁等金属物质，通过悬挂电磁铁通过铁与磁铁的磁极相互作用可以将一定量的铁分离出来，有利于废渣中废铁的提炼，废铁可以得到回收利用，带来了一定经济效益；当废渣中没有可回收的废铁时，所述悬挂式电磁铁可以拆卸，有利于节约能源。

3、稳定剂投加系统带有除尘装置，除尘装置中含有滤芯，颗粒较大的灰尘在仓顶除尘装置中因重力作用沉降下来，颗粒小的灰尘附着在装置中的滤芯中，气体经仓顶除尘装置后，其中的粉尘即被截留，减少废渣稳定化过程带来的二次污染。

4、现有技术中，计量控制一般是由皮带秤秤量药剂，由涡流流量计控制水的量，废渣和药剂是分别通过不同的计量称称量后再一起搅拌；本发明的计量装置为自动控制装置，计量控制系统控制稳定化设备和稳定剂投加设备内螺旋输送机和皮带输送机的启闭，自动化程度高，减少人力；可以将废渣与药剂分别加入同一个计量秤中再一起搅拌。

5、使用所述药剂，一方面可以通过AB药剂的有效配比提高土壤中复合重金属(同时含有多种不同重金属)的稳定效果，另一方面通过实验确定药剂A与药剂B的配比，可以现场配比出适用于不同浓度的重金属土壤，操作简单，适用于现场工程应用。本发明的方法与设备联合，发挥设备的高效性，稳定化程度高，效果好。

总之，采用本发明所述的设备及方法，可以对含重金属土壤进行稳定化，降低重金属在土壤中的浸出毒性，减少对环境的二次污染。而且本发明结构简单、使用方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1-废渣；2-进料斗；3-电振阀；4-悬挂式电磁铁；5-A输送机；6-给料机；7-B输送机；8-破碎机进料斗；9-破碎机；10-C输送机；11-D输送机；12-计量斗；13-搅拌机；14-E输送机；15-药剂仓；16-除尘装置；17-电控箱。

具体实施方式

参见图1，所述用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备包括进料斗2、通过A输送机5与进料斗2连接的给料机6、通过B输送机7与给料机6连接的破碎机9；所述进料斗2下部设有电振阀3；所述A输送机5前段设有悬挂式电磁铁4；所述破碎机9通过C输送机10与计量斗12连接；所述给料机6还通过D输送机11与计量斗12连接；所述计量斗12与搅拌机13连接；所述设备还包括药剂仓15；所述药剂仓15顶部设有除尘装置16；所述药剂仓15通过E输送机14与搅拌机13连接；所述设备还包括与计量斗12连接的计量控制系统，所述计量控制系统还与C输送机10、E输送机14和水泵连接。

其中，所述搅拌机13为双卧轴混凝土搅拌机。所述A输送机5、B输送机7、C输送机10、D输送机11为带式输送机；所述E输送机14为螺旋输送机。所述破碎机9为颚式破碎机。所述给料机6为棒条式振动给料机。所述计量斗12中设有固体计量秤和液体计量秤。破碎机9进料口设有破碎机进料斗8，所述用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备还包括作为电控系统的电控箱17。

以实施例1所述的设备对湖南一矿区遗留重金属废渣进行稳定化处理。该地区需稳定化的废渣为4.18万立方，需进行废渣处理的平均堆积密度为1.6/m³，含水率范围为1.5—3.5％，粒径主要以20—2mm的分布约占85％左右，且存在存在铅、砷、镉复合污染。经过小试及结合大规模工程施工的实际操作条件和设备特点确定得到添加稳定化药剂A为1.5％，稳定化药剂B为0.5％，调节废渣含水率50—60％后进行搅拌，搅拌时间3min，放置5d后即可；所述药剂A由如下重量百分比的组分组成：磷酸盐20—60％，矿物质10—60％，氯化物2—20％；所述磷酸盐为磷酸氢钙、磷酸二氢钾、磷酸、磷酸三钠、磷酸铵中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述氯化物为氯化钾、氯化钠中的至少一种；所述药剂B由如下重量百分比的组分组成：氯化物5—40％，矿物质10—50％，硫化物10—40％；所述氯化物为氯化铁、氯化钾、氯化钠中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述硫化物为硫化钠、硫化钙、硫化亚铁、多硫化钾、多硫化钙、硫酸铝、二硫代氨基甲酸盐衍生物中的至少一种。在实施过程中，采用常用的硫化物与铁系物对土壤进行同等条件下的对比试验，通过对比发现采用本申请所用药剂重金属浸出浓度不仅能满足标准，同时浸出浓度也非常低，而常用的硫化物与铁系物进行稳定化，其中砷与镉的浸出浓度要远远高于本申请所用药剂，且铅仍未达到《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)，见表1。

表1两种药剂稳定化处理结果对比单位：mg/L

Claims

1.一种用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备，其特征在于，所述设备包括进料斗(2)、通过A输送机(5)与进料斗(2)连接的给料机(6)、通过B输送机(7)与给料机(6)连接的破碎机(9)；所述进料斗(2)下部设有电振阀(3)；所述A输送机(5)前段设有悬挂式电磁铁(4)；所述破碎机(9)通过C输送机(10)与计量斗(12)连接；所述给料机(6)还通过D输送机(11)与计量斗(12)连接；所述计量斗(12)与搅拌机(13)连接；所述设备还包括药剂仓(15)；所述药剂仓(15)顶部设有除尘装置(16)；所述药剂仓(15)通过E输送机(14)与搅拌机(13)连接；所述设备还包括与计量斗(12)连接的计量控制系统，所述计量控制系统还与C输送机(10)、E输送机(14)和水泵连接。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述搅拌机(13)为双卧轴混凝土搅拌机。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述A输送机(5)、B输送机(7)、C输送机(10)、D输送机(11)为带式输送机；所述E输送机(14)为螺旋输送机。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述破碎机(9)为颚式破碎机。所述给料机(6)为棒条式振动给料机。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述计量斗(12)中设有固体计量秤和液体计量秤。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述设备进行含重金属废渣稳定化处理的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(4)将经稳定化处理的废渣从搅拌机排出。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述药剂由药剂A和药剂B组成；所述药剂A由如下重量百分比的组分组成：磷酸盐20—60％，矿物质10—60％，氯化物2—20％；所述磷酸盐为磷酸氢钙、磷酸二氢钾、磷酸、磷酸三钠、磷酸铵中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述氯化物为氯化钾、氯化钠中的至少一种；添加的药剂A的重量为废渣重量的3—10％；所述药剂B由如下重量百分比的组分组成：氯化物5—40％，矿物质10—50％，硫化物10—40％；所述氯化物为氯化铁、氯化钾、氯化钠中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述硫化物为硫化钠、硫化钙、硫化亚铁、多硫化钾、多硫化钙、硫酸铝、二硫代氨基甲酸盐衍生物中的至少一种；添加的药剂B的重量为废渣重量的0—6％。

8.一种用于含重金属废渣稳定化处理的药剂，其特征在于，所述药剂由药剂A和药剂B组成；所述药剂A由如下重量百分比的组分组成：磷酸盐20—60％，矿物质10—60％，氯化物2—20％；所述磷酸盐为磷酸氢钙、磷酸二氢钾、磷酸、磷酸三钠、磷酸铵中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述氯化物为氯化钾、氯化钠中的至少一种；添加的药剂A的重量为废渣重量的3—10％；所述药剂B由如下重量百分比的组分组成：氯化物5—40％，矿物质10—50％，硫化物10—40％；所述氯化物为氯化铁、氯化钾、氯化钠中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述硫化物为硫化钠、硫化钙、硫化亚铁、多硫化钾、多硫化钙、硫酸铝、二硫代氨基甲酸盐衍生物中的至少一种；添加的药剂B的重量为废渣重量的0—6％。