CN109180086A - 同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，属于环保技术领域。本发明针对目前实验室无机废液和钢铁冶金废渣处理难、成本高的问题，提供了一种同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，包括：向实验室无机废液中加入无机钙碱，然后加入钢铁冶金废渣和胶凝材料，混合均匀，得浆体，将浆体浇注成型和养护，得固结块。本发明实现了以废治废和无机废液零排放，所得固化体满足一般工业固体废物堆存条件，还可用作路基垫材类的承重材料等，具有良好的应用推广前景和经济效益。

Description

同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法。
背景技术
实验室无机废液成分复杂，种类繁多，量小，多为科研实验或化学检验过程中产生的具有强腐蚀性或一定毒性的废酸、废碱液。根据《国家危险废物名录》，属于危险废物，一般需由有资质的危废处理机构进行处理，而有资质的危废处理机构的处理收费很高，加之目前还没有适用于处理该类实验室无机废液的行之有效且较为成熟的工艺方法，故而造成了或废液直接排放、污染自然环境，或废液堆存、占大量库存资源且存在安全隐患，或科研单位向有资质的危废处理机构支付高额费用进行处理的局面。
无机废液的处理方法主要有化学沉淀、膜处理、离子交换、催化氧化、电化学、微生物化学及吸附等。这些方法均无法单独将成分复杂、盐含量高的实验室废液处理至达到相关排放标准而不产生其他需再处理的废渣和废液，加之处理条件的限制，有些方法只适用于个别成分简单、盐含量低的无机废液的处理，并不普遍适用于各种的实验室无机废液的处理，需进行组合适用才可，但组合使用又存在流程长、处理成本高及存在二次污染的缺点。
钢铁冶金废渣利用率低，导致其大量堆积，既占库存资源又存在污染环境的风险，随着钢铁工业的发展，废渣总量将持续增加，所以需要为钢铁冶金废渣的再利用开发一种经济环保的处理方法。
同样，随着科技研发的飞速发展，实验室无机废液的产量势必会随之增加，故急需发明一种流程简单、操作方便、成本低廉且行之有效的方法来进行处理。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，其包括以下步骤：向实验室无机废液中加入无机钙碱，然后加入钢铁冶金废渣和胶凝材料，混合均匀，得浆体，将浆体浇注成型和养护，得固结块。
其中，上述所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法中，所述无机钙碱为Ca(OH)2或生石灰。
其中，上述所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法中，所述无机钙碱的加入量以调节体系pH至6.5～7.5为准。
其中，上述所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法中，以钢铁冶金废渣、胶凝材料、无机废液中的溶质和加入无机钙碱的总质量为100％计，钢铁冶金废渣的质量、胶凝材料的质量，与无机废液中的溶质和加入无机钙碱的总质量的比例为55～75％：30～10％：15～20％。
其中，上述所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法中，所述无机废液中的溶质的浓度范围一般为200～260g/L。
其中，上述所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法中，所述胶凝材料为水硬性无机胶凝材料。
其中，上述所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法中，所述浇注成型的操作为：将浆体注入模具中，振动成型，然后于20±5℃静置，直至模具中浆体完全凝固，脱模。
其中，上述所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法中，所述固结块的抗压强度不低于10MPa。
本发明的有益效果是：
本发明创造性的提出了一种能够同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，先以无机钙碱中和沉淀废液中的大部分物种，再用钢铁冶金废渣和胶凝材料进行胶凝和固化，养护后可得到具有抗压强度不低于10MPa的固化体，实现了无机废液的回收利用，解决了提钛尾渣污染环境、难以管理的问题，并且可将其作路基垫材类的承重材料等加以利用，实现了以废治废和无机废液零排放；本发明流程短、操作设备简单、成本低，具有良好的应用推广前景和经济效益。
具体实施方式
具体的，同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，其包括以下步骤：向实验室无机废液中加入无机钙碱，然后加入钢铁冶金废渣和胶凝材料，混合均匀，得浆体，将浆体浇注成型和养护，得固结块。
本发明所使用的实验室无机废液可采用如检验分析实验室等产出的无机废液，其所含H+浓度范围为1～4mol/L，主要含Al3+、Ca、Fe、Mg、Na、Zn、SO4 2-、Cl-、NO3 -、F-、AlO2 -等离子；其溶质的质量可根据成分分析结果与废液体积计算得到，一般来讲，其溶质浓度范围为200～260g/L。
本发明方法采用无机钙碱中和废液中的酸、调节pH、同时沉淀废液中的部分离子：无机钙碱为Ca(OH)2或生石灰，大量中和废液中的酸，在调节pH的同时，分解产生的Ca2+可将废液中大量的SO4 2-、F-等阴离子沉淀下来，还可提高溶液的pH，pH升高，废液中诸如铁、镁、铝等阳离子会以氢氧化物的形式沉淀下来，最终液相中几乎只剩下难以沉淀的可溶性污染物。
试验发现，加入无机钙碱调节溶液至中性(pH为6.5～7.5)时，废液中的可沉淀离子已基本沉淀完全；当继续加入无机钙碱，溶液pH继续升高，可能会造成某些已经沉淀的氢氧化物因为与OH-之间的络合作用而反溶到溶液中，造成固化产物毒性浸出结果中浸出液pH升高。因此，本发明中无机钙碱的用量以将废液pH调至6.5～7.5所需的最小理论量，视具体无机废液成分而定；无机钙碱的粒径一般要求过200目网筛即可。沉淀过程一直搅拌，本发明对搅拌形式、搅拌强度和搅拌时间无具体要求，只要达到搅拌效果即可。
钢铁冶金废渣含有可与碱发生化学反应的SiO2和Al2O3，胶凝材料则采用水硬性无机胶凝材料；加入无机钙碱，体系pH稳定在6.5～7.5后，向体系中加入钢铁冶金废渣和胶凝材料，边加边搅拌，加完后继续搅拌至混合均匀，可得到具有一定流动性的浆体。根据试验结果，如果钢铁冶金废渣和胶凝材料的用量过少，将导致调出的浆料(固化产物)太稀，其凝固时间会大幅度延长，需一周以上才能脱模；而加入量太多，将导致无法将中和后的废液调至浆状，需要额外加水调成浆状才能使其浇注到模具中，与本发明不耗费新水的前提下处理无机废液，达到该类废液零排放的目的，相矛盾。
经过大量试验，本发明中，以钢铁冶金废渣、胶凝材料、无机废液中的溶质和加入无机钙碱的总质量为100％计，控制钢铁冶金废渣的质量、胶凝材料的质量，与无机废液中的溶质和加入无机钙碱的总质量的比例为55～75％：30～10％：15～20％，能使混合后的浆体具有较好的成型性能，并使固结块抗压强度较高。
将搅拌均匀的浆体注入模具中，模具尺寸视实际需求而定，然后将其振动成型，充分排出浆体中的气泡，后将其置于温度为20±5℃的环境中静置一段时间(一般为24～48小时)，直至模具中的浆体完全凝固，脱模。本发明对将浆体加入至模具中的形式和工具没有具体要求，对振动成型的设备没有具有具体要求，只要能达到振动效果，排出浆体中的气泡且使浆体再模具中均匀分布、表面平整即可。
待浆体完全凝固后脱模后，可按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的养护方法进行养护，养护完成后便可得到可用于堆存或可作承重材料用的固结块，其抗压强度不低于10MPa，可避免固化体在堆存或作他用的过程中发生垮塌。
将固结块按照HJ 557-2009《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》和HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》分别进行毒性浸出，浸出液pH及其所含危险成分浓度未超出GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》和GB 5085.1-2007《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》的标准限值范围，符合一般工业固体废物堆存条件。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
本发明所采用的物料为：
实验室无机废液：经检测，其H+浓度为3mol/L，溶质含量250g/L，主要离子有Al3+、Ca、Fe3+、Fe2+、Mg、Na、Zn、Cr3+、SO4 2-、Cl-、NO3 -、F-、AlO2 -等；
钢铁冶金废渣：主要成分为二氧化硅和氧化铝；
胶凝材料：水硬性无机胶凝材料。
实施例1
取实验室无机废液1L，向其中加入生石灰134g，边加边搅拌，体系逐渐浑浊，经检测体系pH为7，然后加入钢铁冶金废渣1625g和胶凝材料500g，边加边搅拌，混合均匀，得具有一定流动性的浆体，将该浆体注入模具中，采用三联模振动成型，成型后整体置于温度为20±5℃的环境中静置30小时，待浆体完全凝固后，拆模，得到固化体，按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的养护方法对其进行养护，养护28天后便可得到固结块，经检测，平均抗压强度为18.2MPa，且毒性、腐蚀性浸出结果，未超出相关标准限值范围，达到废液零排放要求且满足一般工业固体废物堆存条件。
实施例2
取实验室无机废液1L，向其中加入Ca(OH)2177g，边加边搅拌，体系逐渐浑浊，经检测体系pH为7，然后加入钢铁冶金废渣1625g和胶凝材料500g，边加边搅拌，混合均匀，得具有一定流动性的浆体，将该浆体注入模具中，采用三联模振动成型，成型后整体置于温度为20±5℃的环境中静置30小时，待浆体完全凝固后，拆模，得到固化体，按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的养护方法对其进行养护，养护28天后便可得到固结块，经检测，平均抗压强度为18.6MPa，且毒性、腐蚀性浸出结果，未超出相关标准限值范围，达到废液零排放要求且满足一般工业固体废物堆存条件。

Claims (8)

1.同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，其特征在于：包括以下步骤：向实验室无机废液中加入无机钙碱，然后加入钢铁冶金废渣和胶凝材料，混合均匀，得浆体，将浆体浇注成型和养护，得固结块。
2.根据权利要求1所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，其特征在于：所述无机钙碱为Ca(OH)2或生石灰。
3.根据权利要求1或2所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，其特征在于：所述无机钙碱的加入量以调节体系pH至6.5～7.5为准。
4.根据权利要求1所述的同时处理实验室强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣的方法，其特征在于：以钢铁冶金废渣、胶凝材料、无机废液中的溶质和加入无机钙碱的总质量为100％计，钢铁冶金废渣的质量、胶凝材料的质量，与无机废液中的溶质和加入无机钙碱的总质量的比例为55～75％：30～10％：15～20％。
5.根据权利要求4所述的同时处理实验室强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣的方法，其特征在于：所述无机废液中的溶质的浓度范围为200～260g/L。
6.根据权利要求1所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，其特征在于：所述胶凝材料为水硬性无机胶凝材料。
7.根据权利要求1所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，其特征在于：所述浇注成型的操作为：将浆体注入模具中，振动成型，然后于20±5℃静置，直至模具中浆体完全凝固，脱模。
8.根据权利要求1～7任一项所述的同时处理实验室无机废液和钢铁冶金废渣的方法，其特征在于：所述固结块的抗压强度不低于10MPa。
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