CN104844126B - 一体化解毒固化铬渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一体化解毒固化铬渣的方法。首先取铬渣和高炉矿渣并干燥细化，将氢氧化钠和水玻璃以质量比1:1.5～4混合制成复合激发剂，将硫化钠和硫酸亚铁以质量比1:1混合制成复合还原剂。按照质量计，取细化后的高炉矿渣34～57份、铬渣34～57份、复合激发剂3～9份、复合还原剂2～6份混合，并以液固质量比0.23～0.27：1加入水将高炉矿渣、铬渣、复合激发剂、复合还原剂进行搅拌均匀，再进行入模、固化、脱模及养护，即完成解毒固化铬渣的固化体。该方法制备的固化体具有良好的力学性能，不仅能减少高炉矿渣堆存产生的环境问题，还能有效阻止铬渣中铬离子的浸出行为。
Description
技术领域
本发明属于矿渣资源综合利用及无害化处理领域，涉及一种铬渣解毒方法，具体涉及一种一体化解毒固化铬渣的方法。
背景技术
铬渣是化工及冶金部门生产金属铬和铬盐过程中产生的工业固体废弃物，是由铬铁矿加入纯碱、白云石和石灰石等在1100～1200℃高温下焙烧后，用水浸取出其中的可溶性盐后残余的固体废渣。通常，在我国铬盐生产中，每生产1t铬盐将排出2～3t铬渣，每生产lt金属铬会排出7t左右铬渣，我国作为一个铬盐生产大国，全国年排放铬渣约20万t，历年堆存的铬渣量已超过300万t。铬渣的堆积占用了大量的土地，如果不加以治理任意排放，经雨水淋洗后浸出的酸溶性和水溶性六价铬进入水源，将会污染水质和土壤，从而危害到人体健康。铬渣污染的事故报道已经很多，而且大型环境违法案件中便有铬渣的污染，不仅我国长期受铬渣污染的困扰，日本、美国等发达国家乃至全世界都受其困扰。由于铬渣不能及时治理，一些冶金行业和铬盐行业不得不出现关、停、并、转的情况。由此造成的经济损失巨大，而且我国每年在铬渣防护和管理方面的经费也是十分可观的。
对于铬渣的处理，以往多集中在把有毒的六价铬还原为三价铬的研究上，也取得了一定的成果，例如用铬渣替代石灰石炼铁等，但是同大量堆积的铬渣相比用这种处理方法处理掉的铬渣就显得微不足道了。目前，利用固化剂将含重金属的废物固封在固化体中，防止重金属的扩散，这是对含重金属废物的主要处理方法。例如用硅酸盐水泥固化铬渣在国内外也有研究，虽然水泥固化法工艺设备简单，材料来源广以及价格便宜，设备的运行费用也较低，但是水泥固化法也有很多不可忽略的问题。水泥固化体的增容比较严重，是原体积的1.5～2.0倍，水泥固化体中重金属的浸出率也比较高。因此，需要寻求一种更加有效处理铬渣的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种一体化解毒固化铬渣的方法，利用铬渣和高炉矿渣，在复合激发剂和复合还原剂的作用下制备固化体，从而完成铬渣的解毒固化一体化。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一体化解毒固化铬渣的方法，包括以下步骤：
1)、取铬渣和高炉矿渣并干燥细化；
2)、按照质量计，取步骤1)细化后的铬渣34～57份、步骤1)细化后的高炉矿渣34～57份、复合激发剂3～9份、复合还原剂2～6份，以液固质量比0.23～0.27：1加入水并混合均匀，再进行入模、固化、脱模及养护，所述复合激发剂为氢氧化钠和水玻璃以质量比1:1.5～4混合制成，复合还原剂为硫化钠和硫酸亚铁以质量比1:1混合制成。
进一步，步骤1)细化后铬渣和高炉矿渣粒度为小于100目。
进一步，步骤2)所述复合激发剂氢氧化钠和水玻璃质量比为1:2.3。
进一步，步骤2)所述水玻璃模数为3.0。
进一步，步骤2)配料时铬渣质量份为51份、高炉矿渣质量份为34份、复合激发剂质量份为9份、复合还原剂质量份为6份。
进一步，步骤2)中所述养护条件为温度25℃，相对湿度90％以上。
铬渣的化学成分为:二氧化硅占4～30％，三氧化二铝占5～10％，氧化钙占26～44％，氧化镁占8～36％,三氧化二铁占2～11％，六氧化二铬(Cr2O6)占0.6～0.8％和重铬酸钠(Na2Cr2O7)占1％左右等。铬渣所含主要矿物有方镁石(MgO)、硅酸钙(2CaO·SiO2)、布氏石(4CaO·Al2O3·Fe2O3)和1～10％的残余铬铁矿等。
高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，是一种易熔混合物，高炉矿渣是由脉石、灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成的，是一种易熔混合物。从化学成分来看，高炉矿渣是属于硅酸盐质材料。高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，是一种易熔混合物。
本发明的有益效果在于：(1)本发明在氢氧化钠和水玻璃复合激发剂的作用下，使用硫化钠和硫酸亚铁复合还原剂，在固化体固化过程中一次性对铬渣中的六价铬进行解毒并固定，工艺过程简单，并且不会留下残渣；(2)本发明制备的以氢氧化钠和水玻璃混合组成的复合激发剂，运用此激发剂可以使矿渣中玻璃态硅氧网络迅速解离，加速水化反应，使得固化体形成一种强度倍增的胶凝体系，进而实现对解毒之后的铬离子更完全的固封作用，并且这种方法对铬渣的固化量大，浸出毒性低。
附图说明、
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为固化体制备流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1不同质量份对固化作用影响
将铬渣和高炉矿渣干燥并细化，细化后铬渣和高炉矿渣粒度为200目，将氢氧化钠和水玻璃以质量比1:1.5混合制成复合激发剂，将硫化钠和硫酸亚铁以质量比1:1混合制成复合还原剂。以质量份计(38份、57份、3份、2份)、(45份、45份、6份、4份)、(51份、34份、9份、6份)分别取上述细化后的铬渣、高炉矿渣、复合激发剂、复合还原剂混合，再以液固质量比0.25：1加入水并搅拌均匀，再依次入模、固化、脱模并在温度25℃，相对湿度90％以上条件下进行养护28天，分别得到解毒固化铬渣的固化体，制备步骤如图1。按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》分别对试件块进行抗压强度测定，按HJ/T299-2007《固体废物-浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》分别对试件块进行浸出毒性测定，六价铬浸出浓度按照GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》进行测定与判定，所测数据见表1。
表1试件的单轴抗压强度和六价铬浸出毒性值
从表1可以看出，三组条件下，试件28天单轴抗压强度均大于20MPa，六价铬浸出毒性均远远低于GB5085.3-2007危险废物判别值5.0mg/L。
实施例2复合激发剂中氢氧化钠和水玻璃的不同质量比对固化作用的影响
将铬渣和高炉矿渣干燥并细化，细化后铬渣和高炉矿渣粒度为200目，将氢氧化钠和水玻璃分别以质量比1:1.5、1:2.3、1:4混合制成复合激发剂，将硫化钠和硫酸亚铁以质量比1:1混合制成复合还原剂。取细化后的铬渣38份、高炉矿渣57份、复合激发剂3份、复合还原剂2份混合，再以液固质量比0.25：1加入水并搅拌均匀，再依次入模、固化、脱模并在温度25℃，相对湿度90％以上条件下进行养护28天，分别得到解毒固化铬渣的固化体，制备步骤如图1。按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》分别对试件块进行抗压强度测定，按HJ/T299-2007《固体废物-浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》分别对试件块进行浸出毒性测定，六价铬浸出浓度按照GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》进行测定与判定，所测数据见表2。
表2氢氧化钠和水玻璃的不同质量比条件下的单轴抗压强度和六价铬浸出毒性值
从表2可看出，三组条件下，试件28天单轴抗压强度均大于20MPa，六价铬浸出毒性均低于GB5085.3-2007危险废物判别值5.0mg/L。
实施例3不同液固比对固化作用的影响
将铬渣和高炉矿渣干燥并细化，细化后铬渣和高炉矿渣粒度为200目，将氢氧化钠和水玻璃分别以质量比1：2.3混合制成复合激发剂，将硫化钠和硫酸亚铁以质量比1:1混合制成复合还原剂。取细化后的铬渣38份、高炉矿渣57份、复合激发剂3份、复合还原剂2份混合，再以液固质量比0.23：1、0.25：1、0.27：1加入水并搅拌均匀，再依次入模、固化、脱模并在温度25℃，相对湿度90％以上条件下进行养护28天，分别得到解毒固化铬渣的固化体，制备步骤如图1。按GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》分别对试件块进行抗压强度测定，按HJ/T299-2007《固体废物-浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》分别对试件块进行浸出毒性测定，六价铬浸出浓度按照GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》进行测定与判定，所测数据见表3。
表3试件在不同液固比条件下的单轴抗压强度和六价铬浸出毒性值
| 实验编号 | 液固比 | 单轴抗压强度MPa | 六价铬浸出毒性mg/L |
| 1 | 0.23：1 | 21.45 | 0.083 |
| 2 | 0.25：1 | 24.32 | 0.064 |
| 3 | 0.27：1 | 20.68 | 0.112 |
从表3可以发现，三组条件下，试件28天单轴抗压强度均大于20MPa，六价铬浸出毒性均低于GB5085.3-2007危险废物判别值5.0mg/L。
通过上述实施例可以发现本发明制备的以氢氧化钠和水玻璃混合组成的复合激发剂，运用此激发剂可以使矿渣中玻璃态硅氧网络迅速解离，加速水化反应，使得固化体形成一种强度倍增的胶凝体系，进而实现对解毒之后的铬离子更完全的固封作用，并且这种方法对铬渣的固化量大，浸出毒性低，使用硫化钠和硫酸亚铁复合还原剂，在固化体固化过程中一次性对铬渣中的六价铬进行解毒并固定，工艺过程简单。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (5)
1.一体化解毒固化铬渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、取铬渣和高炉矿渣并干燥细化；
2）、按照质量计，取步骤1）细化后的铬渣34～57份、步骤1）细化后的高炉矿渣34～57份、复合激发剂3～9份、复合还原剂2～6份，以液固质量比0.23~0.27：1加入水并混合均匀，再进行入模、固化、脱模及养护，所述复合激发剂为氢氧化钠和水玻璃以质量比1:1.5～4混合制成，复合还原剂为硫化钠和硫酸亚铁以质量比1:1混合制成；步骤2）所述水玻璃模数为3.0。
2.根据权利要求1所述一体化解毒固化铬渣的方法，其特征在于：步骤1）细化后铬渣和高炉矿渣粒度为小于100目。
3.根据权利要求1所述一体化解毒固化铬渣的方法，其特征在于：步骤2）所述复合激发剂氢氧化钠和水玻璃质量比为1:2.3。
4.根据权利要求1所述一体化解毒固化铬渣的方法，其特征在于：步骤2）配料时铬渣质量份为 51份、高炉矿渣质量份为34份、复合激发剂质量份为9份、复合还原剂质量份为6份。
5.根据权利要求1所述一体化解毒固化铬渣的方法，其特征在于：步骤2）中所述养护条件为温度25℃，相对湿度90%以上。
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| "铬渣稳定化/固化处理技术研究";黄玉柱;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技Ⅰ辑》;20021215;第34页 * |
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