CN105439507B - 含镉废渣固化体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含镉废渣固化体及其制备方法。所述含镉废渣固化体包括含镉废渣100份、固化剂50～80份、镉渣处理剂10～20份、骨料50～500份、稳定剂0.8～4份和水200～700份组成，其中，固化剂是水泥和黄土的混合物，镉渣处理剂是粉煤灰、窑灰、电石渣、石灰石中的一种或两种以上的任意混合物，骨料为石英砂和冶金炉渣中的一种或两种混合物，稳定剂为腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素中的一种或两种以上的任意混合物。本发明通过加入适量的黄土、粉煤灰、窑灰、电石渣、石灰石等，可降低水泥的用量以降低固化处理成本，同时加入一定量的石灰石能有效减少固化块镉离子的浸出浓度，增大固化能力。

Description

含镉废渣固化体及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及工业固体废物无害化处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种含镉废渣固化体及其制备方法。

【背景技术】

从80年代开始，我国经济进入快速增长时期，工业固体废物产生量和堆积量呈逐年增长的趋势。1992年工业起工业固废年产量均在6亿吨以上，2000年之后年产量已经超过10亿吨，预计到2015年中国工业企业(包括乡镇企业)的固体废物和危险废物的产生量将分别达到23.1亿吨和0.57亿吨，我国历年堆积的工业废渣多达70多亿吨，占用土地100多万亩。固体废物的种类繁多，成分复杂，数量巨大，是环境的主要污染源之一，其危害程度已不亚于水污染和大气污染的程度。

镉化合物是一类对生物体有高度毒害作用的化学物质。人体的镉中毒主要是通过消化道与呼吸道摄取被镉污染的水、食物、空气而引起的。镉在人体内的积蓄作用，潜伏期可长达10～30年。据报道，当水中镉超过0.2mg/L时，居民长期饮水和从食物中摄取含镉物质，可引起“骨痛病”。动物实验表明，小白鼠最少致死量为50mg/kg，进入人体和温血动物的镉，主要累积在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼中。使肾脏器官等发生病变，并影响人的正常活动。造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症。镉对鱼类和其他水生物也有强烈的毒性作用。其毒性最大的为可溶性氯化镉，当质量浓度为0.001mg/L时。对鱼类和水生物就能产生致死作用。氯化镉对农作物生长危害也很大，其临界质量浓度为1.0mg/L，灌溉水中含镉0.04mg/L时可出现明显污染，水中镉质量浓度为0.1mg/L时，就可抑制水体自净作用。故对灌溉水质、渔业水质以及地面水水质标准对镉的浓度都有严格规定。

锌冶炼过程所产生的废渣中常含镉、砷等有毒重金属元素。在废渣的堆存和处理过程中，由于溶解、渗流作用，部分重金属会向周围的土壤、水体迁移释放，形成重金属污染。国内外对冶炼废渣处理的主要方法包括综合回收、固化填埋和资源化利用。由于废渣物相结构复杂、有价金属含量偏低，综合回收和资源化利用的技术难度较大，成本偏高，故安全填埋仍是重金属冶炼废渣的处置方法之一。水泥固化法是一种较为成熟的有害废物处理方法，但若使用纯水泥或高比例水泥固化方案，成本较高。

所以有必要提供一种对改进的水泥固化法来处理含镉废渣，降低水泥的用量以降低处理成本。

【发明内容】

为解决上述固化法处理含镉废渣成本太高的技术问题，本发明提供一种低成本含镉废渣的处理方式，通过加入黄土、粉煤灰等廉价的原料代替水泥将含镉废渣稳定固化成含镉废渣固化体，再将含镉废渣固化体填埋以达到安全处理含镉废渣的目的。

本发明提供一种含镉废渣固化体，它由含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、骨料、稳定剂和水组成，各组分的重量比为：含镉废渣100份，固化剂50～80份，镉渣处理剂10～20份，骨料50～500份，稳定剂0.8～4份，水200～700份，其中，所述固化剂是水泥和黄土的混合物，所述镉渣处理剂是粉煤灰和石灰石两者组成的混合物或者粉煤灰、窑灰、电石渣和石灰石四种成分组成的混合物，所述骨料为石英砂和冶金炉渣中的一种或两种混合物，所述稳定剂为腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素中的一种或两种以上的任意混合物。

在本发明提供的含镉废渣固化体一较佳实施例中，所述固化剂中的水泥和黄土的重量比为1.5～2。

在本发明提供的含镉废渣固化体一较佳实施例中，所述含镉废渣为锌矿冶炼废渣，含镉、铅、铁、锰、铁及锌元素，其中镉的含量为0.75～2.0％。

本发明同时提供一种应用上文所述含镉废渣固化体的制备方法，包括

步骤一、含镉废渣制备：将含镉废渣经过破碎、筛分处理后，按重量比取100份颗粒粒径不超过0.2毫米的含镉废渣；

步骤二、固化剂制备：提供水泥和黄土原料，经筛分处理后，按重量比取50～80份颗粒粒径不超过0.2毫米的固化剂；

步骤三、镉渣处理剂制备：提供粉煤灰和石灰石的混合物或者粉煤灰、窑灰、电石渣和石灰石四种成分组成的混合物，经筛分处理后，按重量比取10～20份颗粒料径不超过0.2毫米的镉渣处理剂；

步骤四、骨料制备：提供石英砂和冶金炉渣中的一种或两种混合物，经破碎、筛分处理后，按重量比取50～500份颗粒料径不超过0.2毫米的骨料；

步骤五、稳定剂制备：按重量比取0.8～4份腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素中的一种或两种以上的任意混合物，加入到10～20份的水中搅拌混合均合，配制成为稳定剂水溶液；

步骤六、将制备好的所述含镉废渣、所述固化剂、所述镉渣处理剂、所述骨料及所述稳定剂一并输送至双轴螺旋搅拌机，在搅拌状态下，按重量比取200～700份水，并采用计量泵输送至双轴螺旋搅拌机，搅拌5～15分钟，再通过加入聚合氯化铝，将混合物料的pH控制到5.8～6.5，得到含镉废渣混合物料；

步骤七、将所述含镉废渣混合物料加入到砌块成型模具中，在常温、常压下，采用成型工艺，经振动、压制成型后，静置12～30小时，进行保湿自然养护20～30天，得到含镉废渣固化体。

在本发明提供的含镉废渣固化体的制备方法一较佳实施例中，所述固化剂中的水泥和黄土的重量比介于1.5～2之间。

在本发明提供的含镉废渣固化体的制备方法一较佳实施例中，所述含镉废渣为锌矿冶炼废渣，含镉、铅、铁、锰、铁及锌元素，其中镉的含量为0.75～2.0％。

相较于现有技术，本发明提供的含镉废渣固化体及其制备方法具有以下有益效果：

一、通过加入适量的黄土、粉煤灰、窑灰、电石渣、石灰石等，可降低水泥的用量，以降低固化处理成本，同时加入一定量的石灰石能有效减少固化块镉离子的浸出浓度，增大固化能力；

二、固化工艺简单，原材料都是低成本材料，且不用高温烧结，易产业化，同时在固化过程中不会产生二次废渣、废水和废气，环保且更加安全有效；

三、将含镉废渣物料的pH控制到5.8～6.5，保湿自然养护20～30天均有利于增强固化效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明提供的含镉废渣固化体的制备方法的工艺流程图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的含镉废渣为湖南省某冶冶炼公司提供的锌矿冶炼废渣，含镉、铅、铁、锰、铁及锌元素，其中镉的含量为0.75～2.0％。

实施例1：该含镉废渣固化体由含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、稳定剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含镉废渣100份，固化剂50份，镉渣处理剂20份，骨料200份，稳定剂4份，水300份，其中，所述固化剂是水泥和黄土的混合物，所述镉渣处理剂是粉煤灰、石灰石、窑灰及电石渣的混合物，所述骨料为石英砂和冶金炉渣的混合物，所述稳定剂为腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素的混合物。

请参阅图1，是本发明提供的含镉废渣固化体的制备方法的工艺流程图。

所述含镉废渣固化体的制备方法如下：

1、原料处理(物质计量单位均为质量份)

1)含镉废渣制备

将含镉废渣破碎、筛分，取100份颗粒粒径不超过0.2毫米的含镉废渣；

2)固化剂制备

将水泥和黄土原料筛分，取50份颗粒粒径不超过0.2毫米的固化剂，其中水泥30份，为普通硅酸盐水泥，黄土20份；

3)镉渣处理剂制备

将粉煤灰、石灰石、窑灰及电石渣筛分，粉煤灰、石灰石、窑灰及电石渣各取5份且颗粒粒径均不超过0.2毫米；

4)骨料制备

将石英砂和冶金炉渣破碎、筛分，石英砂和冶金炉渣各取100份且颗粒料径均不超过0.2毫米的骨料；

5)稳定剂制备

按重量比取腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素各1份加入到15份的水中搅拌混合均合，配制成为稳定剂水溶液。

2、含镉废渣固化体的制备

在搅拌状态下，把上述含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、稳定剂、骨料及水，在双轴螺旋搅拌机中混合搅拌12分钟，并通过加入聚合氯化铝，将混合物料的pH控制到5.8～6.5之间；在常温、常压下，然后采用砌块成型模具压制成240×115×53mm的块体，静置24小时，进行保湿自然养护26天，成为含镉废渣固化体。

3、性能测试

上述含镉废渣固化体的镉浸出浓度为0.0612mg/L，低于GB5085.3-2007危险废物鉴别标准中规定的固体废物危险特性技术指标中镉尝浓度的限值，所述含镉废渣固化体的毒性浸出安全指标符合填埋要求。

4、将含镉废渣固化体进行填埋。

实施例2：该含镉废渣固化体由含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、稳定剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含镉废渣100份，固化剂60份，镉渣处理剂10份，骨料300份，稳定剂1.2份，水400份，其中，所述固化剂是水泥和黄土的混合物，所述镉渣处理剂是粉煤灰和石灰石的混合物，所述骨料为石英砂和冶金炉渣的混合物，所述稳定剂为腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素的混合物。

请再次参阅图1，是本发明提供的含镉废渣固化体的制备方法的工艺流程图。

该含镉废渣固化体的制备方法如下：

1、原料处理(物质计量单位均为质量份)

1)含镉废渣制备

将含镉废渣破碎、筛分，取100份颗粒粒径不超过0.2毫米的含镉废渣；

2)固化剂制备

将水泥和黄土原料筛分，取60份颗粒粒径不超过0.2毫米的固化剂，其中水泥40份，为普通硅酸盐水泥，黄土20份；

3)镉渣处理剂制备

将粉煤灰、石灰石筛分，粉煤灰和石灰石各取5份且颗粒料径均不超过0.2毫米；

4)骨料制备

将石英砂和冶金炉渣破碎、筛分，石英砂取100份及冶金炉渣取200份，且所述石英砂和冶金炉渣颗粒料径均不超过0.2毫米的骨料；

5)稳定剂制备

取腐植酸钠0.6份、木质纤维素0.2份、矿物纤维素0.2份和合成纤维素0.2份合成纤维素加入到15份水中搅拌混合均合，配制成为稳定剂水溶液。

2、含镉废渣固化体的制备

在搅拌状态下，把上述含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、稳定剂、骨料及水，在双轴螺旋搅拌机中混合搅拌12分钟，并通过加入聚合氯化铝，将混合物料的pH控制到5.8～6.5；在常温、常压下，然后采用砌块成型模具压制成240×115×53mm的块体，静置24小时，进行保湿自然养护26天，成为含镉废渣固化体。

3、性能测试

上述含镉废渣固化体的镉浸出浓度为0.0598mg/L，低于GB5085.3-2007危险废物鉴别标准中规定的固体废物危险特性技术指标中镉尝浓度的限值，所述含镉废渣固化体的毒性浸出安全指标符合填埋要求。

4、将含镉废渣固化体进行填埋。

实施例3：该含镉废渣固化体由含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、稳定剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含镉废渣100份，固化剂70份，镉渣处理剂15份，骨料500份，稳定剂2.5份，水700份，其中，所述固化剂是水泥和黄土的混合物，所述镉渣处理剂是粉煤灰、石灰石、窑灰及电石渣的混合物，所述骨料为石英砂和冶金炉渣的混合物，所述稳定剂为腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素的混合物。

请再次参阅图1，是本发明提供的含镉废渣固化体的制备方法的工艺流程图。

该含镉废渣固化体的制备方法如下：

1、原料处理(物质计量单位均为质量份)

1)含镉废渣制备

将含镉废渣破碎、筛分，取100份颗粒粒径不超过0.2毫米的含镉废渣；

2)固化剂制备

将水泥和黄土原料筛分，取70份颗粒粒径不超过0.2毫米的固化剂，其中水泥45份，为普通硅酸盐水泥，黄土25份；

3)镉渣处理剂制备

将粉煤灰、石灰石、窑灰及电石渣筛分，取颗粒料径均不超过0.2毫米的15份镉渣处理剂，其中粉煤灰5份、石灰石3份、窑灰3份及电石渣2份；

4)骨料制备

将石英砂和冶金炉渣破碎、筛分，石英砂取200份及冶金炉渣取300份，且所述石英砂和冶金炉渣颗粒料径均不超过0.2毫米的骨料；

5)稳定剂制备

取腐植酸钠1.0份、木质纤维素0.5份、矿物纤维素0.4份和合成纤维素0.6份合成纤维素加入到10份的水中搅拌混合均合，配制成为稳定剂水溶液。

2、含镉废渣固化体的制备

在搅拌状态下，把上述含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、稳定剂、骨料及水，在双轴螺旋搅拌机中混合搅拌12分钟，并通过加入聚合氯化铝，将混合物料的pH控制到5.8～6.5；在常温、常压下，然后采用砌块成型模具压制成240×115×53mm的块体，静置24小时，进行保湿自然养护26天，成为含镉废渣固化体。

3、性能测试

上述含镉废渣固化体的镉浸出浓度为0.0606mg/L，低于GB5085.3-2007危险废物鉴别标准中规定的固体废物危险特性技术指标中镉尝浓度的限值，所述含镉废渣固化体的毒性浸出安全指标符合填埋要求。

4、将含镉废渣固化体进行填埋。

实施例4：该含镉废渣固化体由含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、稳定剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含镉废渣100份，固化剂80份，镉渣处理剂18份，骨料50份，稳定剂0.8份，水200份，其中，所述固化剂是水泥和黄土的混合物，所述镉渣处理剂是粉煤灰和石灰石的混合物，所述骨料为冶金炉渣，所述稳定剂为合成纤维素。

请再次参阅图1，是本发明提供的含镉废渣固化体的制备方法的工艺流程图。

该含镉废渣固化体的制备方法如下：

1、原料处理(物质计量单位均为质量份)

1)含镉废渣制备

将含镉废渣破碎、筛分，取100份颗粒粒径不超过0.2毫米的含镉废渣；

2)固化剂制备

将水泥和黄土原料筛分，取80份颗粒粒径不超过0.2毫米的固化剂，其中水泥50份，为普通硅酸盐水泥，黄土30份；

3)镉渣处理剂制备

将粉煤灰、石灰石筛分，粉煤灰取10份，石灰石取8份，所述粉煤灰和所述石灰石的颗粒料径均不超过0.2毫米；

4)骨料制备

将冶金炉渣破碎、筛分，取50份颗粒料径不超过0.2毫米的冶金炉渣；

5)稳定剂制备

按重量比取0.8份合成纤维素加入到10份的水中搅拌混合均合，配制成为稳定剂水溶液。

2、含镉废渣固化体的制备

在搅拌状态下，把上述含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、稳定剂、骨料及水，在双轴螺旋搅拌机中混合搅拌12分钟，并通过加入聚合氯化铝，将混合物料的pH控制到5.8～6.5；在常温、常压下，然后采用砌块成型模具压制成240×115×53mm的块体，静置24小时，进行保湿自然养护26天，成为含镉废渣固化体。

3、性能测试

上述含镉废渣固化体的镉浸出浓度为0.0582mg/L，低于GB5085.3-2007危险废物鉴别标准中规定的固体废物危险特性技术指标中镉尝浓度的限值，所述含镉废渣固化体的毒性浸出安全指标符合填埋要求。

4、将含镉废渣固化体进行填埋。

本发明提供的含镉废渣固化体及其制备方法具有以下有益效果：

一、通过加入适量的黄土、粉煤灰、窑灰、电石渣、石灰石等，可降低水泥的用量，以降低固化处理成本，同时加入一定量的石灰石能有效减少固化块镉离子的浸出浓度，增大固化能力；

二、固化工艺简单，原材料都是低成本材料，且不用高温烧结，易产业化，同时在固化过程中不会产生二次废渣、废水和废气，环保且更加安全有效；

三、将含镉废渣物料的pH控制至5.8～6.5，保湿自然养护20～30天均有利于增强固化效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含镉废渣固化体，其特征在于，它由含镉废渣、固化剂、镉渣处理剂、骨料、稳定剂和水组成，各组分的重量比为：含镉废渣100份，固化剂50～80份，镉渣处理剂10～20份，骨料50～500份，稳定剂0.8～4份，水200～700份，其中，所述固化剂是水泥和黄土的混合物，所述镉渣处理剂是粉煤灰和石灰石两者组成的混合物或者粉煤灰、窑灰、电石渣和石灰石四种成分组成的混合物，所述骨料为石英砂和冶金炉渣中的一种或两种混合物，所述稳定剂为腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素中的一种或两种以上的任意混合物。

2.根据权利要求1所述的含镉废渣固化体，其特征在于，所述固化剂中水泥和黄土的重量比为1.5～2。

3.根据权利要求1所述的含镉废渣固化体，其特征在于，所述含镉废渣为锌矿冶炼废渣，含镉、铅、铁、锰、铁及锌元素，其中镉的含量为0.75～2.0％。

4.一种如权利要求1-3中任一所述含镉废渣固化体的制备方法，其特征在于：包括

步骤一、含镉废渣制备：将含镉废渣经过破碎、筛分处理后，按重量比取100份颗粒粒径不超过0.2毫米的含镉废渣；

步骤二、固化剂制备：提供水泥和黄土原料，经筛分处理后，按重量比取50～80份颗粒粒径不超过0.2毫米的固化剂；

步骤三、镉渣处理剂制备：提供粉煤灰和石灰石的混合物或者粉煤灰、窑灰、电石渣和石灰石四种成分组成的混合物，经筛分处理后，按重量比取10～20份颗粒料径不超过0.2毫米的镉渣处理剂；

步骤四、骨料制备：提供石英砂和冶金炉渣中的一种或两种混合物，经破碎、筛分处理后，按重量比取50～500份颗粒料径不超过0.2毫米的骨料；

步骤五、稳定剂制备：按重量比取0.8～4份腐植酸钠、木质纤维素、矿物纤维素和合成纤维素中的一种或两种以上的任意混合物，加入到10～20份的水中搅拌混合均合，配制成为稳定剂水溶液；

步骤六、将制备好的所述含镉废渣、所述固化剂、所述镉渣处理剂、所述骨料及所述稳定剂一并输送至双轴螺旋搅拌机，在搅拌状态下，按重量比取200～700份水，并采用计量泵输送至双轴螺旋搅拌机，搅拌5～15分钟，再通过加入聚合氯化铝，将混合物料的pH控制到5.8～6.5，得到含镉废渣混合物料；

步骤七、将所述含镉废渣混合物料加入到砌块成型模具中，在常温、常压下，采用成型工艺，经振动、压制成型后，静置12～30小时，进行保湿自然养护20～30天，得到含镉废渣固化体。

5.根据权利要求4所述含镉废渣固化体的制备方法，其特征在于，所述固化剂中的水泥和黄土的重量比介于1.5～2之间。

6.根据权利要求4所述含镉废渣固化体的制备方法，其特征在于，所述含镉废渣为锌矿冶炼废渣，含镉、铅、铁、锰、铁及锌元素，其中镉的含量为0.75～2.0％。