一種機械活化解毒含砷鎘污酸渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機械活化解毒含砷鎘污酸渣的方法，是一種對冶金行業(yè)含砷鎘污酸渣
[0002]無害化新技術(shù)，屬于能源化學領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]鉛冶煉工業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量二氧化硫煙氣。對這類煙氣通常采用酸洗，因此會產(chǎn)生大量廢酸，此類廢酸通常會采用硫化法、石灰中和等方法處置。使重金屬以難溶的化合物沉淀析出，產(chǎn)生大量含As、Cd的污酸廢水沉渣。由于含砷鎘污酸渣中的砷、鎘等重金屬化合物是一種非穩(wěn)定狀態(tài)，如處置不當，在自然條件下，重金屬有可能再溶出而污染土壤或地下水造成環(huán)境生態(tài)的危害，該重金屬污泥一般均歸為危險廢物，因此對含砷鎘污酸渣進行無害化處理與處置具有很現(xiàn)實的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上特點，本發(fā)明的目的是提供一種機械活化解毒含砷鎘污酸渣的方法，該方法以鉛冶煉工業(yè)含砷鎘污酸渣、鉛鋅冶煉渣為原料，通過混配、球磨、注模、成型等工藝制備得到固化塊。
[0005]本發(fā)明方法通過如下具體實施過程實現(xiàn):
[0006]—種機械活化解毒含砷鎘污酸渣的方法，包括以下步驟:
[0007](I)將含砷鎘污酸渣干燥并破碎；
[0008](2)將鉛鋅冶煉渣、解毒劑與步驟(I)干燥破碎后的含砷鎘污酸渣混合后進行球磨，球磨后物料中添加水，攪拌制得混合物料；
[0009](3)將混合物料進行壓制成型，即得到含砷鎘污酸渣固化塊。
[0010]所述的含砷鎘污酸渣來源于鉛冶煉廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化硫煙氣，煙氣經(jīng)過酸洗產(chǎn)生酸性廢水，然后對這類廢水采用生物制劑、石灰中和沉淀或者硫化法處理使重金屬以難溶的物質(zhì)析出，產(chǎn)生的含As、Cd、Zn的含砷鎘污酸渣，其pH為5-9。
[0011]所述的含砷鎘污酸渣主要成分及質(zhì)量百分比為:Ca25.69 % -37.62 %、S8.5%-15.43%、Asl.32%-5.81%^PbO% -0.35%、Zn0.35%-3.56%、Cd0.88% -2.84%、Fe0.12% -0.89%0
[0012]所述的含砷鎘污酸渣主要物相為二水硫酸鈣與半水硫酸鈣，其中二水硫酸鈣質(zhì)量百分比大于50%，半水硫酸鈣質(zhì)量百分比大于5%。
[0013]上述方法中將步驟(I)中含砷鎘污酸渣干燥至含水率低于3%，并過0.15mm的篩網(wǎng)，篩余量不超過5 %。
[0014]上述方法中步驟(2)中所述的解毒劑中所述的解毒劑中高嶺土質(zhì)量百分比為40% _60%、硫化鈉質(zhì)量百分比為10% _30%、鐵-錳混合解毒劑質(zhì)量百分比為20% -40%,最佳解毒劑質(zhì)量比為高嶺土:硫化鈉:鐵-錳為5:2:3o所述的鐵-錳混合解毒劑是通過鐵粉與二氧化猛的摩爾比為5:5-7:3混合(優(yōu)選6:4)，經(jīng)球磨制得，球磨時間30-45min (優(yōu)選時間為40min)。
[0015]上述方法中步驟(2)中將質(zhì)量百分比70% -90%的含砷鎘污酸渣、質(zhì)量百分比5% -25%的鉛鋅冶煉渣、質(zhì)量百分比3% -8%的解毒劑混合進行球磨。最佳配比污酸渣:冶煉渣:解毒劑為80:15:5，球磨時間為50-70min (優(yōu)選時間為60min)。
[0016]上述方法中步驟⑵球磨后的物料取出加水，添加水的質(zhì)量為物料質(zhì)量的37% -45%，對混合物料進行攪拌，攪拌時間8-10min (優(yōu)選時間6min)，制得混合物料。
[0017]上述方法中步驟(3)混合物料成型條件為lOMPa，壓制速率為2-3KN/S(優(yōu)選2.5KN/S)，保壓時間為1-3秒。
[0018]本發(fā)明所述鉛鋅冶煉渣為鉛鋅火法冶煉過程所產(chǎn)生的高溫渣，包括但不局限于揮發(fā)窯渣、煙化爐渣等，鉛鋅冶煉渣風干后即可使用。主要成分及質(zhì)量百分比為:Fe25.25%?35.23 %、Sil3.13 % ?15.93 %、A13.15 % ?4.63 %、Znl.05 % ?4.56 %、K0.38 % ?2.34%、Mg0.48% -2.10%。
[0019]由于本發(fā)明所述的含砷鎘污酸渣中含有二水硫酸鈣和半水硫酸鈣導致其自膠結(jié)性受限。機械活化過程可將部分二水硫酸鈣轉(zhuǎn)變成半水硫酸鈣提高含砷鎘污酸渣自膠結(jié)性。鉛鋅冶煉渣屬于惰性膠凝材料，經(jīng)機械活化過程激發(fā)鉛鋅冶煉渣膠凝性，并與活化后的含砷鎘污酸渣發(fā)生一定的水化反應提高后期固化塊的強度，并且有效包裹廢渣中的重金屬成分，起到解毒效果。
[0020]本發(fā)明中解毒劑為高嶺土、硫化鈉與鐵-錳解毒劑，含砷鎘污酸渣中砷與鎘為主要控制元素，僅依靠自膠結(jié)與外加冶煉渣的水化反應不足以達到解毒過程，需外加一定解毒劑。本發(fā)明中添加的硫化鈉常用在酸性廢水中重金屬解毒藥劑，在有水的條件下其能與游離的重金屬離子發(fā)生化合反應，降低鎘的浸出濃度。高嶺土作為常用的解毒劑用于本發(fā)明中，加入高嶺土可以明顯降低浸出液中的砷與鎘的濃度，并且彌補硫化鈉解毒劑產(chǎn)生的砷浸出濃度上升的現(xiàn)象，二者協(xié)同使用有效降低重金屬的浸出毒性。鐵-錳解毒劑與含砷鎘污酸渣在機械活化的過程中生成少量的硫化亞鐵和砷氫錳鈣石，鐵-錳解毒劑在有液體條件下可以有效吸附砷與其他重金屬成分，進一步降低含砷鎘污酸渣的毒性與提高其穩(wěn)定性。
[0021]本發(fā)明中采用的成型方法為壓制成型，含砷鎘污酸渣中含有50%硫酸鈣成份，物料本身密度較低。因此混合后的物料空隙過多，震動成型方法無法降低物料中氣孔率，所以采用壓制成型。經(jīng)實驗證明在2?3KN/S的速率壓制固化塊有利于空氣的脫除，而且研究發(fā)現(xiàn)在2.5KN/S有利于此物料中空氣脫出，且固化塊強度最佳，所以壓制速率也為本發(fā)明創(chuàng)新點之一。
[0022]本發(fā)明中采用的原料既增強固化塊性能同時減少成本，充分體現(xiàn)了廢棄物綜合利用的新思路，例如鉛鋅冶煉渣作為膠凝材料替代了傳統(tǒng)水泥成分，減少成本的同時增加了固化塊的強度；壓制成型的固化塊不需要養(yǎng)護，可直接將其進行安全堆存與填埋。
[0023]本發(fā)明具有的優(yōu)點如下:
[0024](I)解決了含砷鎘污酸渣安全堆存的問題；
[0025](2)采用以廢治廢的方法，以含砷鎘污酸渣和冶煉廢渣為主要原料，充分利用了冶金行業(yè)中的廢物資源。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明含砷鎘污酸渣的解毒方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面通過附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0028]實施例1:本發(fā)明含砷鎘污酸渣的解毒方法，具體操作如下:
[0029]含砷鎘污酸渣自然干燥至含水率低于3 %，并過0.15mm的篩網(wǎng)，篩余量不超過5%。將質(zhì)量百分比70%的含砷鎘污酸渣、質(zhì)量百分比25%的鉛鋅冶煉渣、質(zhì)量百分比5%的解毒劑混合進行球磨，球磨時間為60min ;球磨后的物料取出加水，添加水的質(zhì)量為物料質(zhì)量的37%，水加入后初步混合。對混合物料進行攪拌Smin，制得混合物料；混合物料進行壓制成型，壓制速率為2.5KN/S，成型壓力為lOMPa，保壓時間為1_3秒。脫模后即得到含砷鎘污酸渣固化塊；并按國標進行強度和毒性浸出測試。
[0030]所用鐵-錳解毒劑制備過程:還原鐵粉與二氧化錳的摩爾比為6: 4，球磨40min制得鐵-錳解毒劑。解毒劑中高嶺土:硫酸鈉:鐵-錳解毒劑的質(zhì)量比為5:2:3。
[0031]強度檢測結(jié)果顯示:固化塊3天強度為6.2MPa、28天強度為14.4MPa均滿足《粉煤灰磚》(JC2392001)中強度級別10，即抗壓強度彡lOMPa，本實例固化塊達到MUlO