CN109368952A - 一种重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法，方法包括：(1)首先将重金属污泥与有机硅废物进行干燥，然后将金属污泥与有机硅废物分别磨碎至粒径小于0.55mm；(2)将细粒的重金属污泥、有机硅废物与片碱按配比进行混合均匀，获得高温固化玻璃化的混合物料；(3)将所得的混合物料在富氧气氛下进行高温固化，获得重金属稳定化的固化体。本发明从废物本身的组分及特性出发，充分利用有机硅废物中的烃类有机物与硅组分，既实现了废物中烃类有机物的能源化，降低了高温固化处置工艺的运行成本；同时为重金属污泥高温固化玻璃化提供了硅组分，并获得具有资源化潜力的硅基玻璃材料，实现了废物的协同处置效应，达到节能环保的目的。

Description

一种重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法
技术领域
本发明涉及重金属废物与有机废物无害化协同处置领域，具体涉及一种重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法。
背景技术
随着工业的发展，大量含重金属的废水不断产生，废水处理后产生大量的重金属污泥。重金属污泥中由于含有Zn、Cu、Ni和Cr等重金属离子，属于危险废物，若不加以处理，容易对环境造成严重的污染。目前，重金属污泥无害化处置的工艺，主要包括药剂稳定化、水泥窑协同处置及高温固化。药剂稳定化后重金属污泥的去处通常为危险废物填埋场，但危险废物填埋场容积有限不能持续接收；水泥窑协同处置为了保证水泥的品质，对入窑物料的特性和协同处置废物的量有严格要求，这使得水泥窑协同处置也不能满足重金属污泥处置的需求。高温固化即能够实现重金属的固化，又能获得具有应用前景的玻璃产物；但高温固化法能耗大，难以大范围推广。
有机硅废物为有机硅产品生产过程中产生的反应残余物、裂解残渣及废触体等废物。有机硅废物的来源广泛，成分比较复杂，是一种难处理的危险废物。目前，主要采用氧化还原及重力分选工艺获得烃类有机物和硅粉，但依然为危险废物。
如果能够高效利用有机硅废物的烃类有机物能源和硅组分，并形成具有资源化潜力的硅基玻璃材料，这将降低重金属污泥高温固化工艺的成本，对重金属污泥高温固化工艺应用的推广产生重要意义。
发明内容
本发明的目的在于解决重金属污泥高温固化工艺成本高及有机硅废物资源化困难的短板，提供一种重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法。
本发明提供一种重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法，包括如下步骤：
(1)对重金属污泥与有机硅废物进行干燥；并将重金属污泥与有机硅废物分别磨碎；
(2)将细粒的重金属污泥、有机硅废物与片碱按配比混合均匀，获得高温固化的混合物料；
(3)将所得的混合物料在富氧的气氛条件下进行高温固化，获得重金属稳定化的固化体。
本发明所述重金属污泥为为重金属废水处理后含重金属的污泥。
所述有机硅废物为有机硅产品生产过程中产生的反应残余物、裂解残渣及废触体等废物。
优选地，步骤(1)中干燥后的重金属污泥与有机硅废物的含水率低于10％。
优选地，磨碎后的重金属污泥和有机硅废物的粒径小于0.55mm。
优选地，步骤(2)的混合物料中重金属污泥干基质量百分比为20～70％，有机硅废物干基质量百分比为30～75％，片碱干基质量百分比为1～25％，总量为100％。该干基配比是原料形成具有资源化潜力的硅基玻璃材料的基础。
步骤(3)中高温固化的温度不低于1200℃，优选地，固化温度为1200～1800℃。该固化温度使原料高温固化过程顺利进行，同时也能提高硅基玻璃材料的强度。
进一步优化干燥过程为利用高温固化过程中产生的废气余热实现。
优选地，高温固化时间为0.5～48小时。
进一步优选地，所述高温固化为在1200～1800℃下熔融1～4小时。该熔融时间保证原料的高温固化反应完成，同时也能降低硅基玻璃材料中气泡的数量，增强材料的致密性能。
步骤(3)中高温固化过程中氧气浓度为21％～55％，优选地，氧气浓度为21％～45％。该富氧气氛能够抑制高沸点的氧化型重金属组分还原成低沸点的单质，降低重金属在高温固化过程的挥发率，同时能够使烃类有机物充分燃烧，提高燃料能源利用率。
优选地，高温固化结束后，通过水淬冷却，得到固化体。
在本发明中，高温固化过程中有机硅废物中的烃类有机物提供热能，硅组分是重金属污泥玻璃化所需硅的重要来源，片碱是提高熔融液流动性的重要辅助原料。富氧气氛一方面使重金属以氧化态形式存在，降低重金属的挥发量；另一方面使烃类有机物燃烧充分，提高烃类有机物的燃烧效率。废物中的重金属组分在高温固化过程中进入硅基玻璃材料的网状结构中，熔融液经水淬快速冷却后形成硅基玻璃材料实现重金属的固定，同时获得具有资源化潜力的材料。
混合物料配比、氧气浓度、高温固化温度及熔融时间均由大量试验确定，在上述混合物料配比、氧气浓度、高温固化温度及熔融时间下才能更好的实现本发明目的。
本发明从废物本身的组分及特性出发，充分利用有机硅废物中的烃类有机物与硅组分，既实现了废物中烃类有机物的能源化，降低了高温固化处置工艺的运行成本；同时为重金属污泥高温固化提供了所需的硅组分，并获得具有资源化潜力的硅基玻璃材料，实现了废物的协同处置效应，达到了节能环保的目的。
附图说明
图1是本发明重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
在本实施例中，以含锌污泥为处理对象，通过与有机硅废物高温固化进行废物处置。如图1所示，其具体做法如下：
选取含锌污泥与裂解残渣进行干燥，使含锌污泥与裂解残渣的含水率分别从70％和50％降低到10％以下；片碱因本身含水率低于5％，不需要干燥。将磨碎后粒径小于0.55mm的含锌污泥、裂解残渣和片碱以干基质量百分比45:40:15混合均匀获得混合料。
一份混合物料在1350℃的温度下进行高温固化，固化时间分别为3.5h，高温固化气氛为富氧，氧气浓度为25％。高温固化后水淬快速冷却，形成硅基玻璃材料A1。
同时，为了展示富氧氛围在高温固化过程中所起的作用，设置了另一对照组，其具体做法为：
一份相同的混合物料在1350℃的温度下进行固化，固化时间分别为3.5h，高温固化气氛改为空气。高温固化后水淬快速冷却，形成硅基玻璃材料A2。
固化产物A1中玻璃体含量为98％左右，总锌量为原料中总锌量的92％左右；而固化产物A2中玻璃体含量为95％左右，固化产物中总锌量为原料中总锌量的60％左右。采用TCLP法对两种固化产物的重金属浸出毒性进行检测，结果均低于环境阈值。
对比试验结果表明，含锌污泥在富氧气氛下进行高温固化时，能有效降低固化过程中锌的挥发量，同时能适当提高固化产物中玻璃体的含量，提高固化产物中锌的稳定性。
实施例2
在本实施例中，以含铜污泥为处理对象，通过与有机硅废物高温固化进行废物处置，其具体做法如下：
选取含铜污泥与裂解残渣进行干燥，使含铜污泥与裂解残渣的含水率分别从75％和50％降低到10％以下；片碱因本身含水率低于5％，不需要干燥。将磨碎后粒径小于0.55mm的含铜污泥、裂解残渣和片碱分别以干基质量百分比50:40:10混合均匀。混合物料分别在1400℃的温度下进行熔融，熔融时间分别为3h，氧气浓度为25％。高温固化后水淬快速冷却，形成硅基玻璃材料B。
固化产物B中玻璃体含量为95％左右。采用TCLP法对固化产物的重金属浸出毒性进行检测，结果均低于环境阈值。
实施例3
在本实施例中，以含镍污泥为处理对象，通过与有机硅废物高温固化进行废物处置，其具体做法如下：
选取含镍污泥与裂解残渣进行干燥，使含铜污泥与裂解残渣的含水率分别从76％和50％降低到10％以下；片碱因本身含水率低于5％，不需要干燥。将磨碎后粒径小于0.55mm的含铜污泥、裂解残渣和片碱分别以干基质量百分比52:40:8混合均匀。混合物料分别在1450℃的温度下进行熔融，熔融时间分别为3h，氧气浓度为25％。高温固化后水淬快速冷却，形成硅基玻璃材料C。
固化产物C中玻璃体含量为98％左右。采用TCLP法对固化产物的重金属浸出毒性进行检测，结果均低于环境阈值。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对重金属污泥与有机硅废物进行干燥；并将重金属污泥与有机硅废物分别磨碎；
(2)将细粒的重金属污泥、有机硅废物及片碱按配比混合均匀，获得混合物料；
(3)将所得的混合物料在富氧的气氛条件下进行高温固化，获得重金属稳定化的固化体。
2.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法，其特征在于，所述重金属污泥为重金属废水处理后含重金属的污泥。
3.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置的方法，其特征在于，所述有机硅废物为有机硅产品生产过程中产生的反应残余物、裂解残渣或废触体。
4.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置方法，其特征在于，步骤(1)中干燥后的重金属污泥与有机硅废物的含水率低于10％。
5.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置方法，其特征在于，磨碎后的重金属污泥和有机硅废物的粒径小于0.55mm。
6.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置方法，其特征在于，步骤(2)的混合物料中重金属污泥干基的质量百分比为20～70％，有机硅废物干基的质量百分比为30～75％，片碱的质量百分比为1～25％，总量为100％。
7.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置方法，其特征在于，步骤(3)中高温固化的温度不低于1200℃。
8.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置方法，其特征在于，高温固化时间不低于0.5小时。
9.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置方法，其特征在于，高温固化过程中氧气浓度为21％～55％。
10.根据权利要求1所述重金属污泥与有机硅废物无害化协同处置方法，其特征在于，高温固化结束后，通过水淬冷却，得到固化体。
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