CN108751878A - 一种锌冶炼废渣的固化剂及固化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锌冶炼废渣的固化剂及固化处理工艺。所述的固化剂由下述重量配比的组分构成：生石灰5‑15、水泥10‑25、硫酸亚铁0‑25。所述的固化处理工艺包括以下步骤：1)按所述固化剂的配方称取各组分，备用；2)将需要进行固化处理的锌冶炼废渣加水调浆，得到浆化料，其中，水的加入量为使所得浆化料中锌冶炼废渣的浓度为30‑50wt％，锌冶炼废渣和固化剂的用量比为100：15‑65；3)在浆化料中依次加入生石灰、硫酸亚铁和水泥，搅拌均匀后浇注成型，经自然养护得到锌废渣固化体。本发明所述固化剂配方简单且对金属离子具有良好固化效果。

Description

一种锌冶炼废渣的固化剂及固化处理工艺

技术领域

本发明涉及一种锌冶炼废渣的固化剂及固化处理工艺，属于重金属废渣治理领域。

背景技术

锌是四大常见金属之一。锌广泛应用于镀锌产品的制造，最终应用到汽车、建筑、电气设备、家电、玩具及五金制造等行业。中国已成为世界锌消费的主力军，2015年，中国的精锌产量达618万吨，占全球精锌产量的44％，中国锌市的走向对世界锌市将产生决定性的影响。然而在锌产能飞速发展的同时，锌冶炼废渣的处理问题逐步凸显。目前世界上80％的锌采用湿法生产，湿法浸出渣中有锌、铁、锰、铅、镉、铬、铜、银、铟、铋等金属，同时由于生产过程中使用大量酸液，最终产生的废渣被定性为“危险废物”(HW48)。因此，如若处理不当，会对环境造成严重危害，因此对锌冶炼废渣进行无害化处理是目前亟待解决的问题。目前，对于锌冶炼废渣，主要处置方式为资源综合回收利用及填埋，而由于废渣属危险废物，因此填埋之前必须进行预处理，固化/稳定化是目前较为有效的方法之一。

固化/稳定化处理重金属污染是运用物理或化学方法将有毒重金属固定起来，或者将重金属转化成化学性质不活泼的形态，阻止其在环境中迁移、扩散等过程，从而降低重金属的毒害程度，其主要机理为吸附和离子交换作用、沉淀作用、表面络合及表面沉淀作用。公开号为CN105597262A的发明专利，公开了一种用于高浓度含砷废渣稳定固化的药剂，该药剂由以下质量组分组成：质量百分比浓度为10％的H₂O₂1-3份；FeSO₄·7H₂O 1-5份；CaO1-5份；矿渣水泥1-8份。该发明将含砷废渣经过H₂O₂处理将毒性较强的三价砷转化成毒性相对较弱的五价砷，且砷酸盐(AsO₄ ^3-)比亚砷酸(AsO₃ ^3-)更容易形成稳定的固体，同时，通过亚铁盐FeSO₄·7H₂O稳定化处理，以及采用CaO配合沉砷并调节废渣的pH值(碱性条件更有利于固体的生成)，更有利于固定砷，最后以矿渣水泥进行固化，达到稳定/固化砷的目的。公开号为CN103011726A的发明专利公开了一种铅锌冶炼废渣的固化处理工艺，具体是在铅锌冶炼废渣中加入表面活性剂、稳定剂、吸附剂和石灰搅拌均匀；在水硬性胶凝材料中，加入减水剂、活性掺和材料、河砂和水混合均匀；将预处理后的铅锌冶炼废渣加入到处理后的水硬性胶凝材料中，搅拌均匀后，成型，在室温条件下放置24h后，脱模，放入渣库中保存。以上发明对废渣中的金属离子均具有较好的固化效果好，但是，它们使用的固化药剂均较为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种配方简单且对金属离子具有良好固化效果的锌冶炼废渣的固化剂及固化处理工艺。

本发明所述的锌冶炼废渣的固化剂，它由下述重量配比的组分构成：

生石灰5-15、水泥10-25、硫酸亚铁0-25。

上述各组分的重量配比优选为：

生石灰8-12、水泥12-22、硫酸亚铁0-20。

当固化剂的组成中仅含有生石灰和水泥时，它们的重量配比优选为生石灰10和水泥20，这样可以获得更为良好的固化效果。

当固化剂的组成中进一步含有硫酸亚铁时，对铜、镉的固化/稳定化效果有一定程度提高，且可促进水化进程,提高固化体的强度。

本发明所述技术方案中，所述的水泥通常为P.O42.5水泥。所述的锌冶炼废渣是锌冶炼行业的重金属废渣，优选粒度为20-200目。所述的生石灰通常为工业氧化钙，优选粒度为100-200目。

本发明还提供一种锌冶炼废渣的固化处理工艺，包括以下步骤：

1)按上述固化剂的配方称取各组分，备用；

2)将需要进行固化处理的锌冶炼废渣加水调浆，得到浆化料，其中，水的加入量为使所得浆化料中锌冶炼废渣的浓度为30-50wt％，锌冶炼废渣和固化剂的用量比为100：15-65；

3)在浆化料中依次加入生石灰、硫酸亚铁和水泥，搅拌均匀后浇注成型，经自然养护得到锌废渣固化体。

上述固化处理工艺的步骤2)中，锌冶炼废渣和固化剂的用量比优选为100：15-40；当固化剂仅含有生石灰和水泥时，锌冶炼废渣和固化剂的用量比进一步优选为100：30。

与现有技术相比，本发明的特点在于：

1、固化剂仅由生石灰和水泥按特定比例组成即可对锌冶炼行业重金属废渣中的金属离子具有良好的固化效果。当固化剂的组成中加入适量硫酸亚铁时，对铜、镉的固化/稳定化效果有不同程度提高，且可促进水化进程,提高固化体的强度。

2、可同时对废渣中的铜、锌、镉、锰等金属离子进行固化/稳定化，申请人的实验表明，当采用本发明所述固化剂及工艺对锌冶炼废渣进行固化处后，采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)进行浸出实验，所有重金属浸出浓度均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)浓度限值，同时pH亦在7.0-12.0以内，满足安全填埋的要求。

3、固化在常温常压下进行，不需要人工加水养护，工艺简单。

4、采用本发明所述工艺对锌冶炼行业的重金属废渣进行固化处理，处理费用约为100元/吨(不包括填埋场的建设管理费用)，价格低廉，易于推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述，以更好地理解本发明的内容，但本发明并不限于以下实施例。

以下各实施例中涉及的1#废渣和2#废渣均为来自国内某锌冶炼公司进行锌冶炼后的重金属废渣，对上述重金属废渣进行化学分析，其化学组成及按《固体废物浸出毒性浸出方法——硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)进行浸出实验结果如下述表1所示：

表1：

注：pH无量纲。

实施例1

1)分别称取1#废渣(120目)100kg、生石灰12kg、P.O42.5水泥20kg，备用；

2)将1#废渣加水调浆，水的加入为控制所得浆化料中废渣的浓度为45wt％；

3)搅拌条件下向所得浆化料中加入生石灰，搅拌均匀后再加入水泥，搅拌均匀后倒入模具中，盖上塑料薄膜自然养护28天，得到锌废渣固化体。该固化体可进行填埋等常规后续处理。

对比例1

重复实施例1，不同的是：

步骤1)中，生石灰的用量为4kg。

对比例2

重复实施例1，不同的是：

步骤1)中，生石灰的用量为18kg。

实施例2

重复实施例1，不同的是：

步骤1)中，分别称取1#废渣(120目)100kg、生石灰12kg、P.O42.5水泥20kg、硫酸亚铁10kg，备用；

步骤3)中，在加入生石灰搅拌均匀后，先加入硫酸亚铁搅拌均匀，再加入水泥搅拌均匀。

实施例3

重复实施例1，不同的是：

步骤1)中，分别称取1#废渣(120目)100kg、生石灰12kg、P.O42.5水泥20kg、硫酸亚铁20kg，备用；

步骤3)中，在加入生石灰搅拌均匀后，先加入硫酸亚铁搅拌均匀，再加入水泥搅拌均匀。

实施例4

1)分别称取1#废渣(120目)100kg、生石灰10kg、P.O42.5水泥20kg，备用；

2)将1#废渣废渣加水调浆，水的加入为控制所得浆化料中废渣的浓度为40wt％；

3)搅拌条件下向所得浆化料中加入生石灰，搅匀后加入水泥，再次搅拌均匀后倒入模具中，盖上塑料薄膜自然养护28天，得到锌废渣固化体。该固化体可进行安全填埋等常规后续处理。

实施例5

重复实施例1，不同的是：

步骤1)中，用2#废渣代替1#废渣。

对比例3

重复实施例5，不同的是：

步骤1)中，P.O42.5水泥的用量为8kg。

对比例4

重复实施例5，不同的是：

步骤1)中，生石灰的用量为4kg，P.O42.5水泥的用量为28kg。

实施例6

重复实施例2，不同的是：

步骤1)中，用2#废渣代替1#废渣。

实施例7

重复实施例3，不同的是：

步骤1)中，用2#废渣代替1#废渣。

实施例8

1)分别称取1#废渣(120目)100kg、生石灰10kg、P.O42.5水泥10kg，备用；

2)将1#废渣废渣加水调浆，水的加入为控制所得浆化料中废渣的浓度为50wt％；

3)搅拌条件下向所得浆化料中加入生石灰，搅匀后加入水泥，再次搅拌均匀后倒入模具中，盖上塑料薄膜自然养护28天，得到锌废渣固化体。该固化体可进行填埋等常规后续处理。

将按上述实施例1-8及对比例1-4所述工艺处理后的锌冶炼行业的重金属废渣，采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)进行浸出实验，结果如表2所示。由表2可知，实施例1-8所述工艺处理后的废渣的浸出液中所有重金属浸出浓度均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)浓度限值，同时pH亦在7.0-12.0以内，满足安全填埋的要求，主要重金属超标因子锌和镉的固化/稳定化效率均大于98％。

表2：

Claims (6)

1.一种锌冶炼废渣的固化剂，其特征在于：它由下述重量配比的组分构成：

生石灰5-15、水泥10-25、硫酸亚铁0-25。

2.根据权利要求1所述的锌冶炼废渣的固化剂，其特征在于：各组分的重量配比为：

生石灰8-12、水泥12-22、硫酸亚铁0-20。

3.根据权利要求1所述的锌冶炼废渣的固化剂，其特征在于：各组分的重量配比为：

生石灰10、水泥20。

4.根据权利要求1-3中任所述的锌冶炼废渣的固化剂，其特征在于：所述水泥为P.O42.5水泥。

5.一种锌冶炼废渣的固化处理工艺，包括以下步骤：

1)按权利要求1所述固化剂的配方称取各组分，备用；

2)将需要进行固化处理的锌冶炼废渣加水调浆，得到浆化料，其中，水的加入量为使所得浆化料中锌冶炼废渣的浓度为30-50wt％，锌冶炼废渣和固化剂的用量比为100：15-65；

3)在浆化料中依次加入生石灰、硫酸亚铁和水泥，搅拌均匀后浇注成型，经自然养护得到锌废渣固化体。

6.根据权利要求5所述的锌冶炼废渣的固化处理工艺，步骤2)中，锌冶炼废渣和固化剂的用量比为100：15-40。