[发明专利]一种金属固化剂及其在固定制革污泥中重金属铬的应用

说明书

本发明涉及一种金属固化剂及其在固定制革污泥中重金属铬的应用，金属固化剂由36～62wt％二氧化钛和38～66wt％氧化锌组成。制革污泥与金属固化剂混合，充分干燥，高温煅烧。经过固化处理后，污泥中的Cr₂O₃被固定入尖晶石相(ZnCr₂O₄)。本固处理量大、处理效率快、处理效果好，按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T 299‑2007)浸出结果，满足国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3‑2007)中的相关要求总铬浓度低于15ppm六价铬低于5ppm。

技术领域

本发明属于工业污泥治理技术领域，涉及含有重金属铬的制革污泥，尤其是一种重金属固化剂及使用该金属固化剂固化制革污泥中重金属铬的方法。

技术背景

制革工业通常使用三价铬实现肽胶原纤维固定。然而，在生皮转化成皮革的过程中，只有60wt％的铬是被效利用。导致制革污泥中含有大量的铬，制革污泥是一种需要妥善管理的固体有毒废弃物，其处置是制革工业面临的主要问题之一。

我国是世界上最大的制革工业体系之一，同时，也使我国每年有数百万吨制革干污泥产生，其中平均含有1～4wt％重量的铬。目前,污泥的处理包括填埋、堆肥、焚烧、玻璃化、等各种方法。然而以上方法都存在一定问题。填埋法对环境具有较高的潜在风险，三价铬可以转变为有剧毒的，高迁移性和致癌的六价铬，该方法在1998年被国际公约禁止。堆肥法已被广泛用于处理含有机化合物的污泥，但使用此方法可能会使肥料中重金属铬，施肥后显著增加土壤中铬的浓度，存在Cr(VI)可被植物吸收和集中的风险。玻璃化相对更安全，甚至用于核废料的处理，但是此方法对温度有极高的要求(甚至超过1450℃)，使得此方法对设备和操作成本有着极高的要求，煅烧固化是一种较有效的使制革污泥脱毒，稳定化的方法，通过引入各种添加剂，重金属可以固定在不同的矿物相，如尖晶石，透辉石等等，尖晶石既可以防止铬的浸出，又可以抑制铬的氧化。ZnCr₂O₄具有优异的耐蚀性，不仅是因为尖晶石结构中锌和铬元素的电负性较低，还因为其在化学腐蚀还原环境下的热力学稳定性高。因此，将制革污泥中的铬固定入尖晶石相被认为是用铬处理危险固体废物的理想方法。

以往的研究指出，体系中的碱性物质是引发Cr³⁺在高温下氧化的一个不可忽视的因素。然而不同于含铬炼钢污泥和电镀污泥，在制革过程中，需要浸灰，因此制革污泥中存在大量的氧化钙与氢氧化钙,如果使用传统的焚烧法处理，会很大程度上造成三价铬的氧化。产生毒性极大地六价铬。

发明内容

本发明目的在于，利用简单的方法制得一种重金属固化剂，通过氧化锌和二氧化钛的协同作用，实现制革污泥中重金属铬的固化。

为实现以上目的，本发明技术方案如下：

一种金属固化剂，由36～62wt％二氧化钛和38～66wt％氧化锌组成。

利用氧化锌和二氧化钛协同固化制革污泥中的铬，一方面利用氧化锌与铬形成稳定的尖晶石ZnCr₂O₄，防止铬的浸出，另一方面二氧化钛可以消除体系中碱性物质的影响，抑制三价铬的氧化。因此，将氧化锌与二氧化钛以合适比例复配制得固化剂，可以有效固化制革污泥中重金属铬，有效地抑制三价铬的氧化和迁移。达到填埋，制作建材等要求。

具体的应用方法，包括以下步骤：

S1根据所需处理的干制革污泥，与金属固化剂混合进行球磨。

S2将步骤S1所得混料所得混料充分干燥。

S3将步骤S2所得混料，高温煅烧，自然条件下保存。