[发明专利]一种水泥固化体及其处理有毒铬渣的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护—固体废弃物处理技术领域，尤其涉及一种水泥固化体及其处理有毒铬渣的方法。

背景技术

铬渣作为最危险的固体废弃物之一，严重影响了周边环境及人群的身体健康，也严重制约着行业的发展。目前在铬渣的治理方法上大都采用解毒处理，但这类方法所存在的严重问题在于铬渣即使解毒处理后也很难再利用，还原后的三价铬在自然条件下，经空气中氧气的氧化又会回升成为六价铬，特别是铬渣中CaO和MgO存在就更成为这种回升的条件，因此不能彻底解毒。通过查新，检索到一些相关的专利，如CN1038771A公开一种铬渣除毒综合利用法，该种方法采用盐酸中和铬渣，使得铬渣中大部分酸溶性六价铬进入液相。该方法需要消耗大量酸，治理成本较高，难以推广。CN1792481A公开一种添加硫磺作为还原剂进行铬渣干法还原的工艺，该法在回转窑里焙烧时喷入硫磺粉，产生SO₂气体用以还原铬渣。该工艺解毒效果较好，但耗用大量硫磺粉，且尾气中SO₂极易超标。CN1528532A公开一种铬渣的无害化和资源化处理的方法，该方法由于反应过程温度较高，故对设备保温材料的要求也较高，从而设备投资和运行成本大大提高，且在处理过程中伴有二次粉尘污染。CN102718440A公开一种改性高炉渣水泥固化体及其处理铬渣的方法，该方法是通过水泥固化作用将六价铬固封在水泥固化体中。但高炉渣对六价铬离子的吸附能力极弱，虽然短期看六价铬离子的浸出浓度可以达标，但很难保证被固化的六价铬离子长时间不被浸出出来，且该方法在固化的过程中水泥的用量较多，没能充分利用其它冶金固废资源来实现同样的功能，经济效益差。

综上所述，现有的铬渣处理技术对Cr⁶⁺的处理效果并不理想，设备投资和运行能耗也都较高，因此寻求一种操作简单、成本低廉且技术上可行的能够有效控制六价铬浸出浓度的方法具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明提供了一种水泥固化体及其处理有毒铬渣的方法，本发明的水泥固化体能够解决普通水泥固化体六价铬浸出率高、固化效果差的缺点，并且最大限度的利用了钢铁工业的固废资源，保证最终处理后浸出液中Cr⁶⁺的浓度低于国标GB5085.3危险废物上限的浓度标准。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种水泥固化体，按质量百分比原料组成为转炉渣13％～27％，脱硫灰8％～12％，铬渣25％～32％，粉煤灰5％～15％，水泥4％～8％，乳化沥青4.5％～6.5％，纤维1％～2％，其余为水。

使用该水泥固化体处理有毒铬渣的方法：

转炉渣和铬渣混合后磨至40-100目，将以上原料混合搅拌均匀后放入模具内固化成模。24-36h后拆模得到改性后的水泥固化体。

所用纤维为剑麻纤维、竹纤维和玻璃纤维中的任意一种。

所用乳化沥青为阴离子型乳化沥青或非离子型乳化沥青中的任意一种。。

所用的脱硫灰为烧结烟气半干法脱硫的副产物。

水泥标号为425#。

通过上述方法制备的水泥固化体，可以大大降低Cr⁶⁺的浸出浓度，并且能够确保浸出液中Cr⁶⁺的浓度低于国标GB5085.3危险废物上限的浓度标准。

本发明的有益效果为：

(1)水泥固化过程中加入一定量的乳化沥青和纤维，乳化沥青具有良好的流动性能和粘附性能，不仅对金属离子有一定的螯合作用，能较好地阻塞水泥固化体空隙，还会形成较厚的水化膜，使六价铬在水环境下从水泥固化体中逃逸出来的机会大大减小。纤维的加入不但可以增强固化体的强度，控制或减少水泥凝固过程中裂纹的产生和扩展，也会阻塞部分六价铬的浸出，使浸出毒性进一步降低。

(2)由于转炉渣中含有硅酸二钙、硅酸三钙、铁铝酸盐等活性矿物，其中硅酸三钙具有较高的早期与后期强度，硅酸二钙早期强度较低，后期强度较高，利用转炉渣的这一水硬胶凝性，将其磨细至水泥颗粒的大小，从而替代部分水泥，将节约水泥的使用量，从而带来一定的经济效益；除此之外，转炉渣中含有部分的游离CaO，与水接触后会迅速释放到水中，在碱性的环境下转炉渣对铬渣的吸附能力会更好，从而极大降低了固化体的浸出毒性。

(3)烧结烟气脱硫灰的主要成分是氧化钙、亚硫酸钙和硫酸钙，虽然本身没有胶凝性能，但转炉渣和粉煤灰本身既是活性材料又是水硬性材料，添加此两种物质后在乳化沥青、纤维和水的共同作用下可以进行水泥固化反应，替代部分水泥的同时也提供了一条脱硫灰综合利用的新途径。