[发明专利]一种铬渣无害化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铬渣无害化处理方法，属于环保工程技术领域。

背景技术

铬渣是铬盐工业生产过程中排放的危险固体废弃物，其内含有对人类具有强毒的六价铬。铬渣的无害化处理主要是将铬渣中的六价铬通过湿法(用硫酸钠、硫酸亚铁等还原物质将铬渣中的六价铬还原成三价铬)或干法(铬渣与煤粉混合，在高温还原条件下将铬渣中的六价铬还原成三价铬)还原成水泥价铬，还可以根据现有已经公布的专利的方案，和煤矸石一起利用高温自养焙烧制作煤矸石全自养内燃砖将铬渣中的六价铬还原成三价铬。在资源化方面主要是制作水泥、矿渣棉、以及冶金添加剂等。尽管铬渣治理技术较多，但由于各种方案不同程度的存在解毒不彻底、工艺复杂、处理成本高、处理量少等因素而未能广泛应用。

发明内容

鉴于铬渣的处理现状和煤矸石的特征，本发明提出了一种废铬渣低成本、高效率的无害化和资源化处理方法，该方法结合铬渣与煤粉混合高温还原将铬渣中的六价铬还原成三价水泥价铬、铬渣与煤矸石高温自养焙烧制作煤矸石全自养内燃砖的优点，既避免铬渣与煤粉混合高温还原方法的高成本、不能资源化的缺陷，又避免铬渣与煤矸石高温自养焙烧制作煤矸石全自养内燃砖过程中容易出现的还原不彻底、毒性降解不充分的缺陷。充分利用类质同像固化技术和高温自养焙烧还原，实现废铬渣的无害化和资源化。处理后的铬渣中六价铬可以稳定存在，不会再还原为三价铬。

类质同像是指物质晶格中部分构造位置被介质中的其他质点(原子、离子、分子等)取代，只引起晶格常熟的微小变化，而晶格构造类型、化学键类型保持不变的现象。当两种质点电荷相同时，若半径相差R＝(r1-r2)/r2≤15％时，可以形成完全类质同像；若R＞40％，即使在高温下也只能形成有限类质同像，低温下不能形成类质同像。由于三价铬的半径为6.15nm，三价铝的半径为5.35nm，两者相差14.95≤15％，而且三价铬和三价铝化学键类型相同，所带电荷数相同(均+3)配位数为6时，配位多面体均为正八面体；正价离子的晶体结构都属于立方晶系。因此，三价铬与三价铝可以实现完全类质同像；而将煤矸石与铬渣混合自养焙烧时，煤矸石中SiO2(50％-60％)、Al2O3(15％-30％)含量高，在自养焙烧过程中易于活化，这样更有利于三价铬与三价铝形成类质同像。因此，还原形成的三价铬完全能以类质同像的方式取代铝硅酸盐晶中三价铝，形成性质非常稳定的含铬铝酸盐或含铬铝矿物，从而防止三价铬在自然环境下再次氧化成六价铬，从根本上消除六价铬的危害。

煤矸石是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，发热值低，含碳20％-30％，发热量一般为600-1500卡/克不等，发热量变化大，不稳定，对控制六价铬向三价铬的转化率不利。根据煤矸石的发热量，在煤矸石中混合一定比例的煤粉，可以强化自养焙烧，避免因不同煤矸石自身发热量变化过大导致的还原不彻底、毒性降解不充分，具体实施中，要根据煤矸石的发热量情况，选择适当的混合比，一般控制煤粉占煤矸石的重量比在5％-20％之间。

本发明公开了一种铬渣无害化和资源化处理方法，其特征在于，将铬渣与含有三价铝和含碳的煤矸石、煤粉混合物混合并进行粉碎、陈化、成型、养护、干燥后，在800-1200℃自养焙烧20-30小时，该温度范围既是铬渣解毒的最佳温度范围，又是煤矸石砖自养焙烧温度范围。煤矸石、煤粉混合物的充分发热、强化焙烧可使铬渣的毒性得到更充分、更有效地降解。

本发明所述含三价铝和碳的物质为煤矸石、煤粉混合物。优选煤粉占煤矸石的重量比5％-20％，优选所述铬渣占煤矸石、煤粉混合物的重量比为4.0％-7.0％。通常所述铬渣与煤矸石、煤粉混合物混合后在窑中焙烧最佳温度为800-1200℃。

铬渣和煤矸石、煤粉混合物混合后，利用煤矸石、煤粉混合物中的炭的自身热量将铬渣中六价铬在高温下充分还原成三价铬，只要混合比率合适，铬渣中六价铬可全部转化为三价铬，混合强化焙烧后可更加有效地降解六价铬毒性，确保自养焙烧后的煤矸石砖能够安全地作为建筑材料使用。

该处理方法低耗能，低成本，降解彻底。

具体实施方式

将铬渣按平均重量百分比为5％(在实际操作中该比例变化范围为4.0％-7.0％)的比例加入到煤矸石、煤粉混合物中，煤粉占煤矸石的重量比选10％，然后按照煤矸石砖的产生制备程序进行粉碎、陈化、成型、养护、干燥，在窑中于温度范围800-1200℃自养焙烧25小时。对自养焙烧后的煤矸石砖按照国家有关标准进行浸出毒性试验，测定浸出液中六价铬含量低于1.3mg/L，总铬含量低于9mg/L，符合国家环境质量标准。