CN109320164A - 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 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种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，属于环保技术领域。本发明针对目前实验室强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣处理成本高的问题，提供了一种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，包括：向实验室强酸性高盐重金属无机废液中加入生石灰，然后加入提钛尾渣和水泥，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固体废物的堆存条件，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
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强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣的方法。
背景技术
实验室无机废液具有量小，腐蚀性强，含多种重金属且重金属浓度有高有低，含高浓度的钠、氯和硫酸根离子，废液溶质总浓度通常大于200g/L，成分复杂且不稳定等特点。一般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、结晶、微生物处理及吸附等，这些方法要么是只能将废液中某些种类的组分脱除，溶液净化不完全，要么处理成本高。实验室废液的处理一般是采用化学沉淀自行处理达标后外排或者委托有资质的危废处理机构进行处置。采用化学沉淀处理，并不能将溶液中的所有溶质除去，得到的沉淀和滤液还需进行进一步处理，不能直接排放或回用；而委托有资质的机构处理，则需要向其支付高额的委托处理费用。而本发明提及的无机废液，如果要处理达到回用或者排放标准，需上述多种方法配合使用，由此带来处理成本高、处理流程复杂以及二次污染等问题。
提钛尾渣是钒钛磁铁矿冶炼过程中经高温碳化—低温氯化制取四氯化钛后产生的氯化尾渣，其产量可观，每年至少产生上百万吨，含有氯、钛及锰等对环境有害的元素，若不经任何处理直接堆存，将会带来粉尘污染、有害元素因被雨水浸淋而渗出、堆存管理难度大等问题。
上述实验室无机废液与提钛尾渣均需要妥善处理，如果能有一种以废治废的技术可以废渣治理废液，或以废液治理废渣，且处理后的最终产物还可作他用，既可实现该类实验室无机废液零排放的目标，又可解决提钛尾渣安全处置上所面临的困难。
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强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣的方法，其包括以下步骤：向实验室强酸性高盐重金属无机废液中加入生石灰，然后加入提钛尾渣和水泥，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强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣的方法中，所述生石灰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强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣的方法中，以提钛尾渣、水泥、无机废液中的溶质和加入石灰石的总质量为100％计，提钛尾渣的质量、水泥的质量，与无机废液中的溶质和加入生石灰的总质量的比例为55～75％：30～10％：15～20％。
优选的，上述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中，以提钛尾渣、水泥、无机废液中的溶质和加入石灰石的总质量为100％计，提钛尾渣的质量、水泥的质量，与无机废液中的溶质和加入生石灰的总质量的比例为55～75％：30～10％：15％。
其中，上述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中，所述无机废液中的溶质的浓度为200～260g/L。
其中，上述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强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣的方法中，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强酸性高盐重金属无机废液和提钛尾渣的方法，先以生石灰中和沉淀废液中的大部分物种，再用提钛尾渣和水泥进行胶凝和固化，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，并且固化体还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。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
具体的，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，其包括以下步骤：向实验室强酸性高盐重金属无机废液中加入生石灰，然后加入提钛尾渣和水泥，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强酸性高盐重金属无机废液可采用如检验分析实验室等产出的无机废液，一般来讲，实验室强酸性高盐重金属无机废液所含H+浓度范围为1～4mol/L，其所含阳离子主要有：Al3+、Ca、Fe3+、Fe2+、Mg、Na、Zn、Cr3+，阴离子主要有：SO4 2-、Cl-、NO3 -、F-、AlO2 -等；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。
本发明方法采用生石灰中和废液中的酸、调节pH、同时沉淀废液中的部分离子：生石灰中CaO含量为90wt％左右，其可大量中和废液中的酸，分解产生的Ca2+可将废液中大量的SO4 2-和其他可沉淀的阴离子沉淀下来，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。试验发现，加入生石灰调节溶液至中性(pH为6.5～7.5)时，废液中的可沉淀离子已基本沉淀完全；当继续加入生石灰，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，本发明中生石灰的用量以将废液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；生石灰的粒径一般要求过200目网筛即可。
加入生石灰，体系pH稳定在6.5～7.5后，向体系中加入提钛尾渣和水泥，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，如果提钛尾渣和水泥的用量过少，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，以提钛尾渣、水泥、无机废液中的溶质和加入石灰石的总质量为100％计，控制提钛尾渣的质量、水泥的质量，与无机废液中的溶质和加入生石灰的总质量的比例为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；优选的，提钛尾渣的质量、水泥的质量，与无机废液中的溶质和加入生石灰的总质量的比例为55～75％：30～10％：15％。
本发明方法对提钛尾渣的成分和物相没有具体要求，只要是钒钛磁铁矿经高温冶炼和氯化提钛后的尾渣均可；水泥可采用常规水泥，如普通硅酸盐水泥等。
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：
实验室强酸性高盐重金属无机废液：经检测，其所含H+浓度为3mol/L，所含阳离子主要有：Al3+、Ca、Fe3+、Fe2+、Mg、Na、Zn、Cr3+，阴离子主要有：SO4 2-、Cl-、NO3 -、F-、AlO2 -等，溶质浓度为250g/L；
生石灰：CaO质量含量为90％；
提钛尾渣：主要成分为钙长石、硅酸钙和钛辉石等；
水泥：普通硅酸盐水泥。
实施例1
取实验室强酸性高盐重金属无机废液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6.8，然后加入提钛尾渣1625g和水泥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/T50081-2002《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17.6MPa，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。
实施例2
取实验室强酸性高盐重金属无机废液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6.8，然后加入提钛尾渣1375g和水泥750g，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/T50081-2002《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19.2MPa，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。
Claims (7)
1.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：包括以下步骤：向实验室强酸性高盐重金属无机废液中加入生石灰，然后加入提钛尾渣和水泥，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：所述生石灰的加入量以调节体系pH至6.5～7.5为准。
3.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：以提钛尾渣、水泥、无机废液中的溶质和加入石灰石的总质量为100％计，提钛尾渣的质量、水泥的质量，与无机废液中的溶质和加入生石灰的总质量的比例为55～75％：30～10％：15～20％。
4.根据权利要求3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：以提钛尾渣、水泥、无机废液中的溶质和加入石灰石的总质量为100％计，提钛尾渣的质量、水泥的质量，与无机废液中的溶质和加入生石灰的总质量的比例为55～75％：30～10％：15％。
5.根据权利要求3或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为200～260g/L。
6.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：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。
7.根据权利要求1～6任一项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：所述固结块的抗压强度不低于10MPa。
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