一種重金屬廢石膏減量化無害化資源處置方法
【專利摘要】一種重金屬廢石膏減量化無害化資源處置方法，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。以含重金屬的廢石膏為原料，經(jīng)冶煉熔劑制備、鉛冶煉、煙化、膠凝復(fù)合等工序?qū)崿F(xiàn)重金屬廢石膏的減量化無害化和資源化。冶煉熔劑制備過程產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，重金屬粉塵進(jìn)入相應(yīng)的重金屬處理系統(tǒng)；鉛冶煉過程產(chǎn)生含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入相應(yīng)的重金屬處理系統(tǒng)；煙化產(chǎn)生的煙塵返回鉛冶煉系統(tǒng)；制酸系統(tǒng)產(chǎn)生的二次重金屬廢石膏重新返回冶煉熔劑制備工序。最終將得到硫酸、28天抗壓強(qiáng)度高于30MPa及滿足重金屬浸毒標(biāo)準(zhǔn)的地質(zhì)聚合物膠凝材料，實(shí)現(xiàn)了重金屬廢石膏的減量化無害化處理及煙化渣的資源化利用。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)過程穩(wěn)定、環(huán)保。
【專利說明】—種重金屬廢石膏減量化無害化資源處置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了重金屬廢石膏制備鉛冶煉熔劑、搭配煉鉛、鉛渣煙化、煙化渣制備地質(zhì)聚合物等工序及技術(shù)，屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]
【背景技術(shù)】[0003]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，排放出的副產(chǎn)物石膏堆存量與日俱增，以株洲清水塘工業(yè)區(qū)為例，截至2013年，重金屬廢石膏已經(jīng)達(dá)到20多萬噸，目前并沒有得到有效的綜合利用，占地堆存近百畝，造成湘江水體嚴(yán)重污染，資源極大浪費(fèi)，迫切需要開發(fā)新的資源化處理及工業(yè)化技術(shù)。于是人們開始重視工業(yè)副產(chǎn)石膏的綜合利用問題，一些專家提出了利用這些副產(chǎn)石膏取代天然石膏作為原料來生產(chǎn)硫酸的想法。
[0004]目前廢石膏的綜合再利用主要集中在以下三個(gè)方面:第一是在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用[磚瓦世界，2008，(2):23-2]，主要是將廢石膏作為粉刷石膏、石膏板、石膏砌塊等進(jìn)行直接利用；第二是在水泥領(lǐng)域中的應(yīng)用[中國(guó)建材，1995，(7):27-2 ;化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2003，(3):18-20 ;水泥，2007，8:16_1 ;復(fù)合改磷石膏做水泥調(diào)凝劑的研究(學(xué)位論文)，2007 ； Cement and Concrete Research, 1989,19 (3):377-384],主要是利用廢石膏制備水泥和水泥緩凝劑。第三是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用[Plant and Soil，1997，192:37-48]，主要是利用廢石膏作為土壤改良劑和肥料使用，其中土壤改良劑是利用廢石膏對(duì)蘇打鹽堿地鈉離子的交換作用，而肥料是利用廢石膏與碳酸銨肥料作用增加硫營(yíng)養(yǎng)成分。重金屬廢石膏在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用最關(guān)鍵且最困難的問題是重金屬廢石膏中含有一定量的重金屬，直接將其作為建材原料或摻料使用時(shí)，沒有針對(duì)其中重金屬進(jìn)行處置，將造成直接或者潛在的重金屬污染，因此，制備建筑材料再利用方式無法滿足重金屬廢石膏處置的要求。今年3月I日即將實(shí)施的《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》和《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，將對(duì)水泥窯協(xié)同處置固體廢物提出更高的要求，重金屬廢石膏在制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥或水泥調(diào)凝劑方面將受到嚴(yán)格限制，因此，水泥方面應(yīng)用方法也將無法滿足重金屬廢石膏的處置要求。而在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，重金屬廢石膏的重金屬將制約其推廣應(yīng)用。綜上所述，目前廢石膏綜合再利用方法無法滿足重金屬廢石膏的處置，重金屬廢石膏無害化處置方法的研究已經(jīng)刻不容緩。
[0005]廢石膏中含有豐富的鈣和硫，鈣和硫的綜合利用方面研究成為當(dāng)今熱點(diǎn)。不少學(xué)者研究了廢石膏在不同氣氛[Environmental Science&Technology.2010,12(33):144-148]以及不同還原劑[J.Chem.Thermodynamics, 2013, 57:39 - 45 ；chemical engineering research and design, 2011 ,89:2736 - 2741]作用下的分解特性，通過加入一定量的還原劑或置于低氧氣氛(還原氣氛或氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛)中加熱以降低廢石膏的分解溫度，并試圖將此應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。但傳統(tǒng)主流的處理方法存在主要問題如下:(I)燒結(jié)溫度高，氣氛要求苛刻，傳統(tǒng)理論和實(shí)踐證明，石膏在1600°C左右才能分解，加入煤等還原劑或低氧弱還原氣氛并氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下其分解溫度仍達(dá)到1100°C以上；(2)尾氣中SO2濃度低，收集難度提高，增加了環(huán)保投資，由于在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛及還原氣氛下分解，降低了尾氣中SO2濃度；(3)推廣困難，缺乏科學(xué)理論研究、生產(chǎn)條件苛刻以及反應(yīng)過程的不可控性，絕大多數(shù)廢石膏再利用產(chǎn)物都不能達(dá)到國(guó)家標(biāo)注，導(dǎo)致廢石膏不能充分利用；
(4)分解過程中容易生成副產(chǎn)物硫，造成設(shè)備結(jié)渣、粘結(jié)、堵塞等問題。因此，無需還原物質(zhì)和保護(hù)氣氛的廢石膏分解工藝，是廢石膏鈣硫資源化的趨勢(shì)。
[0006]鉛冶煉工業(yè)中，需要大量的石灰作為造渣劑，同時(shí)具有完備的制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)(煙氣、粉塵、廢液)，重金屬廢石膏分解得到的二氧化硫煙氣可進(jìn)入制酸系統(tǒng)進(jìn)行硫綜合利用，而分解得到的氧化鈣成分可作為鉛冶煉造渣劑，分解過程產(chǎn)生的重金屬煙氣和粉塵可進(jìn)入相應(yīng)的重金屬處理系統(tǒng)，避免產(chǎn)生重金屬的二次污染。因此，將重金屬廢石膏作為煉鉛造渣劑開發(fā)利用的資源重新利用起來具有深遠(yuǎn)意義，避免了其對(duì)環(huán)境的二次污染，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的環(huán)境效益。
[0007]煉鉛渣通過煙化處理得到的煙化渣其主要元素為S1、Ca、Fe和0，同時(shí)還含有Zn、PbXr和Cu等重金屬元素，其重金屬元素總含量將達(dá)到5%以上，如果直接應(yīng)用于建筑或者鋪路，將對(duì)環(huán)境造成二次污染。地質(zhì)聚合物是一種由硅氧四面體和鋁氧四面體聚合的具有非晶態(tài)和準(zhǔn)晶態(tài)特征的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠體。在很多方面可以作為水泥的替代劑。與水泥在重金屬固化方面相比，地質(zhì)聚合物有如下優(yōu)點(diǎn):(1)早期強(qiáng)度高，力學(xué)性能好；(2)耐酸堿腐蝕；(3)綠色節(jié)能，環(huán)境友好；(4)重金屬固定效果好，地聚合物的結(jié)構(gòu)是由環(huán)狀分子鏈構(gòu)成的“類晶體”結(jié)構(gòu)，環(huán)狀分子之間結(jié)合形成密閉的空腔(籠狀)，可以把金屬離子和其他毒性物質(zhì)分割包圍在空腔內(nèi)，同時(shí)骨架中的鋁離子也能吸附重金屬離子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對(duì)重金屬廢石膏直接制備建筑材料存在重金屬超標(biāo)，碳熱還原制備硫酸存在反應(yīng)溫度高、反應(yīng)氣氛苛刻等問題，提出采用廢玻璃協(xié)同處理工藝，降低對(duì)反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣氛等要求，制備冶煉熔劑預(yù)燒料和硫酸，制得的冶煉溶劑預(yù)燒料和其他熔劑一起進(jìn)行搭配鉛冶煉，生成的煉鉛渣經(jīng)過煙化處理后，所得的重金屬煙化渣用于制備地質(zhì)聚合物膠凝材料，從而實(shí)現(xiàn)廢渣的無害化和資源化。本發(fā)明中制酸過程產(chǎn)生的二次重金屬廢石膏可以重新返回到冶煉熔劑制備工序，使得重金屬廢石膏真正意義上的減量化。冶煉熔劑制備工序和鉛冶煉工序產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入到鉛冶煉系統(tǒng)配套的重金屬處理系統(tǒng)，煙化工序產(chǎn)生的煙塵返回到鉛冶煉工序，避免重金屬的二次污染，使得處理過程真正的無害化。
[0009]本發(fā)明以重金屬廢石膏為原料，經(jīng)冶煉熔劑制備、鉛冶煉、煙化和膠凝復(fù)合等工序，最終將得到硫酸和地質(zhì)聚合物膠凝材料；具體包括以下步驟:
(O冶煉熔劑制備:將干燥后的重金屬廢石膏與廢玻璃進(jìn)行球磨混合 ，球磨混合物中Si02/Ca0 (質(zhì)量比)=1:廣3:1，在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為8001:~1100°C，熱處理時(shí)間為0.5tT2h，熱處理氣氛為空氣，得到冶煉熔劑預(yù)燒料，熱處理產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，制得硫酸并產(chǎn)生二次重金屬廢石膏，二次重金屬廢石膏重新進(jìn)入冶煉熔劑制備工序，熱處理過程產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入鉛冶煉配套的重金屬處理系統(tǒng)；
(2)鉛冶煉:將步驟(1)得到的冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料球磨混合，其他冶煉熔劑為石灰石、石英砂、鐵屑的幾種混合物，當(dāng)冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料三者球磨混合時(shí)，冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑的混合料與煉鉛原料兩者間的質(zhì)量比為10:100^15:100 ;球磨混合物中SiO2 =Fe (質(zhì)量比)=0.8~1.0，SiO2 =CaO (質(zhì)量比)=1.50~1.65，置于煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到煉鉛渣，鉛冶煉過程產(chǎn)生的含硫煙氣和重金屬粉塵分別進(jìn)入制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)；
(3)煙化:將步驟(2)中得到的煉鉛渣置于煙化爐中進(jìn)行煙化處理，產(chǎn)生煙化渣，煙化過程產(chǎn)生的煙塵進(jìn)入鉛冶煉工序；
(4)膠凝復(fù)合:將步驟(3)得到的煙化渣用機(jī)械方法磨料至體積中位徑小于100μπι，加入激發(fā)劑溶液攪拌5~20min，轉(zhuǎn)移至模具中成型并養(yǎng)護(hù)，得到硫酸和地質(zhì)聚合物膠凝材料；激發(fā)劑溶液:煙化渣質(zhì)量比=0.40-0.56 ;其中激發(fā)劑溶液由NaOH、H20、水合硅酸鈉即Na20*nSi02*mH20組成，激發(fā)劑溶液中溶質(zhì)以Na2O和SiO2計(jì)算，激發(fā)劑溶液中SiO2占l(Tl8wt%，Na2O占6~25wt%，激發(fā)劑溶液中水合硅酸鈉的Na2O含量在滿足SiO2占l(Tl8wt%的前提下，如仍不足6~25wt%，則加入NaOH，以滿足Na+的需求。養(yǎng)護(hù)分為低溫養(yǎng)護(hù)階段和高溫養(yǎng)護(hù)階段，其中低溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為3(T40°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間l~24h，相對(duì)濕度20~80%，高溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為6(T90°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間l~24h，相對(duì)濕度20-80%。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:提出采用廢玻璃協(xié)同處理方法，以重金屬廢石膏與廢玻璃作為主要原料，于較低溫度(玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度)普通氣氛下反應(yīng)，使得反應(yīng)控制過程由完全的固-固反應(yīng)變成由固-液反應(yīng)主導(dǎo)。使得重金屬廢石膏能在較低溫度普通氣氛下發(fā)生分解，降低重金屬廢石膏對(duì)反應(yīng)溫度、氣氛等條件的要求。制備得到的地質(zhì)聚合物符合浸毒標(biāo)準(zhǔn)并應(yīng)用于建筑材料。因此，本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)過程穩(wěn)定、環(huán)保的特點(diǎn)，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為一種重金屬廢石膏減量化無害化資源處置方法工藝流程圖。
·[0012]
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
將干燥后的重金屬廢石膏與廢玻璃進(jìn)行球磨混合，球磨混合物中Si02/Ca0 (質(zhì)量比)=1:1，在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為800°C，熱處理時(shí)間為0.5h，熱處理氣氛為空氣，得到冶煉熔劑預(yù)燒料，熱處理產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，制得硫酸并產(chǎn)生二次重金屬廢石膏，二次重金屬廢石膏重新進(jìn)入冶煉熔劑制備工序，熱處理過程產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入鉛冶煉配套的重金屬處理系統(tǒng)；將冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料球磨混合，其他冶煉熔劑為石灰石、石英砂、鐵屑的幾種混合物，當(dāng)冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料三者球磨混合時(shí)，冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑的混合料與煉鉛原料兩者間的質(zhì)量比為10:100 ;球磨混合物中SiO2 =Fe (質(zhì)量比)=0.8, SiO2 =CaO (質(zhì)量比)=1.50，置于煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到煉鉛渣，鉛冶煉過程產(chǎn)生的含硫煙氣和重金屬粉塵分別進(jìn)入制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)將煉鉛渣置于煙化爐中進(jìn)行煙化處理，產(chǎn)生煙化渣，煙化過程產(chǎn)生的煙塵進(jìn)入鉛冶煉工序；將煙化渣用機(jī)械方法磨料至體積中位徑為90±10μπι，加入激發(fā)劑溶液并攪拌5min，轉(zhuǎn)移至模具中成型并養(yǎng)護(hù)，其中激發(fā)溶液由Na0H、H20、水合硅酸鈉(Na20*nSi02*mH20)組成，激發(fā)劑溶液中溶質(zhì)以Na2O (NaOH以Na2O計(jì)算)和SiO2計(jì)算，激發(fā)劑溶液中SiO2占10wt%，Na2O占25wt%，激發(fā)劑溶液:煙化渣(質(zhì)量比)=0.50，在低溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度30°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間Ih，相對(duì)濕度20%,高溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度60°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間2h，相對(duì)濕度20% ;將養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為31.54MPa ；將制備得到的地質(zhì)聚合物破碎至5mm以下按HJ/T 299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.146mg/L，Pb為0.054mg/L,Cu為
0.154mg/L, Cr 為 0.032mg/L。
[0014]實(shí)施例2
將干燥后的重金屬廢石膏與廢玻璃進(jìn)行球磨混合，球磨混合物中Si02/Ca0 (質(zhì)量比)=3:1，在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為1100°C，熱處理時(shí)間為2h，熱處理氣氛為空氣，得到冶煉熔劑預(yù)燒料，熱處理產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，制得硫酸并產(chǎn)生二次重金屬廢石膏，二次重金屬廢石膏重新進(jìn)入冶煉熔劑制備工序，熱處理過程產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入鉛冶煉配套的重金屬處理系統(tǒng)；將冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料球磨混合，其他冶煉熔劑為石灰石、石英砂、鐵屑的幾種混合物，當(dāng)冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料三者球磨混合時(shí)，冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑的混合料與煉鉛原料兩者間的質(zhì)量比為15:100 ;球磨混合物中SiO2:Fe (質(zhì)量比)=1.0，SiO2 =CaO (質(zhì)量比)=1.65，置于煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到煉鉛渣，鉛冶煉過程產(chǎn)生的含硫煙氣和重金屬粉塵分別進(jìn)入制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)；將煉鉛渣置于煙化爐中進(jìn)行煙化處理，產(chǎn)生煙化渣，煙化過程產(chǎn)生的煙塵進(jìn)入鉛冶煉工序；將煙化渣用機(jī)械方法磨料至體積中位徑為70±10μπι，加入激發(fā)劑溶液并攪拌lOmin，轉(zhuǎn)移至模具中成型并養(yǎng)護(hù)，其中激發(fā)劑溶液由NaOH、H20、水合硅酸鈉(Na20*nSi02*mH20)組成，激發(fā)劑溶液中溶質(zhì)以Na2O (NaOH以Na2O計(jì)算)和SiO2計(jì)算，激發(fā)劑溶液中SiO2占12wt%，Na20占25wt%，激發(fā)劑溶液:煙化渣(質(zhì)量比)=0.56 ;低溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度40°C,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為IOh,相對(duì)濕度為40%,高溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為65°C,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為10h，相對(duì)濕度為30% ;將養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為32.34MPa ;將制備得到的地質(zhì)聚合物破碎至5mm以下按HJ/T 299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.174mg/L, Pb為
0.044mg/L, Cu 為 0.186mg/L, Cr 為 0.042mg/L。
[0015]實(shí)施例3
將干燥后的重金屬廢石膏與廢玻璃進(jìn)行球磨混合，球磨混合物中Si02/Ca0 (質(zhì)量比)=2:1，在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為900°C，熱處理時(shí)間為lh，熱處理氣氛為空氣，得到冶煉熔劑預(yù)燒料，熱處理產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，制得硫酸并產(chǎn)生二次重金屬廢石膏，二次重金屬廢石膏重新進(jìn)入冶煉熔劑制備工序，熱處理過程產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入鉛冶煉配套的重金屬處理系統(tǒng)；將冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料球磨混合，其他冶煉熔劑為石灰石、石英砂、鐵屑的幾種混合物，當(dāng)冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料三者球磨混合時(shí)，冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑的混合料與煉鉛原料兩者間的質(zhì)量比為12:100 ;球磨混合物中SiO2:Fe (質(zhì)量比)=0.9, SiO2:CaO (質(zhì)量比)=1.6,置于煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到煉鉛渣，鉛冶煉過程產(chǎn)生的含硫煙氣和重金屬粉塵分別進(jìn)入制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)；將煉鉛渣置于煙化爐中進(jìn)行煙化處理，產(chǎn)生煙化渣，煙化過程產(chǎn)生的煙塵進(jìn)入鉛冶煉工序；將煙化渣用機(jī)械方法磨料至體積中位徑為50±10μπι，加入激發(fā)劑溶液并攪拌15min，轉(zhuǎn)移至模具中成型并養(yǎng)護(hù)，其中激發(fā)劑溶液由NaOH、H20、水合硅酸鈉(Na20*nSi02*mH20)組成，激發(fā)劑溶液中溶質(zhì)以Na2O (NaOH以Na2O計(jì)算)和SiO2計(jì)算，激發(fā)劑溶液中SiO2占14wt%，Na2O占22wt%，激發(fā)劑溶液:煙化渣(質(zhì)量比)=0.46，低溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為35°C,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24h,相對(duì)濕度為60%,高溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為85°C,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為15h，相對(duì)濕度為60% ;將養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為32.87MPa ;將制備得到的地質(zhì)聚合物破碎至5mm以下按HJ/T 299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.134mg/L, Pb為
0.034mg/L, Cu 為 0.196mg/L, Cr 為 0.048mg/L。
[0016]實(shí)施例4
將干燥后的重金屬廢石膏與廢玻璃進(jìn)行球磨混合，球磨混合物中Si02/Ca0 (質(zhì)量比)=1.5:1，在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為1000°C，熱處理時(shí)間為1.5h，熱處理氣氛為空氣，得到冶煉熔劑預(yù)燒料，熱處理產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，制得硫酸并產(chǎn)生二次重金屬廢石膏，二次重金屬廢石膏重新進(jìn)入冶煉熔劑制備工序，熱處理過程產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入鉛冶煉配套的重金屬處理系統(tǒng)；將冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料球磨混合，其他冶煉熔劑為石灰石、石英砂、鐵屑的幾種混合物，當(dāng)冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料三者球磨混合時(shí)，冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑的混合料與煉鉛原料兩者間的質(zhì)量比為14:100 ;球磨混合物中SiO2 =Fe (質(zhì)量比)=0.95，SiO2 =CaO (質(zhì)量比)=1.55，置于煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到煉鉛渣，鉛冶煉過程產(chǎn)生的含硫煙氣和重金屬粉塵分別進(jìn)入制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)；將煉鉛渣置于煙化爐中進(jìn)行煙化處理，產(chǎn)生煙化渣，煙化過程產(chǎn)生的煙塵進(jìn)入鉛冶煉工序；將煙化渣用機(jī)械方法磨料至體積中位徑為50±10μπι，加入激發(fā)劑溶液并攪拌lOm in，轉(zhuǎn)移至模具中成型并養(yǎng)護(hù)，其中激發(fā)劑溶液由NaOH、H20、水合硅酸鈉(Na2OnSiO2.πιΗ20)組成，激發(fā)劑溶液中溶質(zhì)以Na2O (NaOH以Na2O計(jì)算)和SiO2計(jì)算，激發(fā)劑溶液中SiO2占16wt%，Na20占17wt%，激發(fā)劑溶液:煙化渣(質(zhì)量比)=0.43，低溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為38°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24h，相對(duì)濕度為80%，高溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為85°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為20h，相對(duì)濕度為80% ;將養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為36.56MPa ;將制備得到的地質(zhì)聚合物破碎至5mm以下按HJ/T 299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.125mg/L，Pb為 0.035mg/L, Cu 為 0.164mg/L, Cr 為 0.056 mg/L。
[0017]實(shí)施例5
將干燥后的重金屬廢石膏與廢玻璃進(jìn)行球磨混合，球磨混合物中Si02/Ca0 (質(zhì)量比)=1.8:1，在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為1050°C，熱處理時(shí)間為1.2h，熱處理氣氛為空氣，得到冶煉熔劑預(yù)燒料，熱處理產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，制得硫酸并產(chǎn)生二次重金屬廢石膏，二次重金屬廢石膏重新進(jìn)入冶煉熔劑制備工序，熱處理過程產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入鉛冶煉配套的重金屬處理系統(tǒng)；將冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料球磨混合，其他冶煉熔劑為石灰石、石英砂、鐵屑的幾種混合物，當(dāng)冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料三者球磨混合時(shí)，冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑的混合料與煉鉛原料兩者間的質(zhì)量比為13:100 ;球磨混合物中SiO2 =Fe (質(zhì)量比)=0.95，SiO2 =CaO (質(zhì)量比)=1.63，置于煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到煉鉛渣，鉛冶煉過程產(chǎn)生的含硫煙氣和重金屬粉塵分別進(jìn)入制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)；將煉鉛渣置于煙化爐中進(jìn)行煙化處理，產(chǎn)生煙化渣，煙化過程產(chǎn)生的煙塵進(jìn)入鉛冶煉工序；將煙化渣用機(jī)械方法磨料至體積中位徑為90±10μπι，加入激發(fā)劑溶液并攪拌15min，轉(zhuǎn)移至模具中成型并養(yǎng)護(hù)，其中激發(fā)劑溶液由NaOH、H20、水合硅酸鈉(Na2OnSiO2.πιΗ20)組成，激發(fā)劑溶液中溶質(zhì)以Na2O (NaOH以Na2O計(jì)算)和SiO2計(jì)算，激發(fā)劑溶液中SiO2占18wt%，Na20占12wt%激發(fā)劑溶液:煙化渣(質(zhì)量比)=0.40，低溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為35°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為20h，相對(duì)濕度為40%，高溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為90°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24h，相對(duì)濕度為60% ;將養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為35.93MPa;將制備得到的地質(zhì)聚合物破碎至5mm以下按HJ/T 299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.165mg/L，Pb為 0.025mg/L, Cu 為 0.143mg/L, Cr 為 0.035mg/L。
[0018] 實(shí)施例6
將干燥后的重金屬廢石膏與廢玻璃進(jìn)行球磨混合，球磨混合物中Si02/Ca0 (質(zhì)量比)=2.5:1，在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為950°C，熱處理時(shí)間為1.5h，熱處理氣氛為空氣，得到冶煉熔劑預(yù)燒料，熱處理產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，制得硫酸并產(chǎn)生二次重金屬廢石膏，二次重金屬廢石膏重新進(jìn)入冶煉熔劑制備工序，熱處理過程產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入鉛冶煉配套的重金屬處理系統(tǒng)；將冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料球磨混合，其他冶煉熔劑為石灰石、石英砂、鐵屑的幾種混合物，當(dāng)冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料三者球磨混合時(shí)，冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑的混合料與煉鉛原料兩者間的質(zhì)量比為12:100 ;球磨混合物中SiO2 =Fe (質(zhì)量比)=0.93，SiO2 =CaO (質(zhì)量比)=1.58，置于煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到煉鉛渣，鉛冶煉過程產(chǎn)生的含硫煙氣和重金屬粉塵分別進(jìn)入制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)；將煉鉛渣置于煙化爐中進(jìn)行煙化處理，產(chǎn)生煙化渣，煙化過程產(chǎn)生的煙塵進(jìn)入鉛冶煉工序；將煙化渣用機(jī)械方法磨料至體積中位徑為50±10μπι，加入激發(fā)劑溶液并攪拌 20min，轉(zhuǎn)移至模具中成型并養(yǎng)護(hù)，其中激發(fā)劑溶液由NaOH、H20、水合硅酸鈉(Na2OnSiO2.πιΗ20)組成，激發(fā)劑溶液中溶質(zhì)以Na2O (NaOH以Na2O計(jì)算)和SiO2計(jì)算，激發(fā)劑溶液中SiO2占18wt%、Na20占6wt %，激發(fā)劑溶液:煙化渣(質(zhì)量比)=0.50，低溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為37°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為15h，相對(duì)濕度為40%，高溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為90°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為24h，相對(duì)濕度為40% ;將養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為33.76MPa ;將制備得到的地質(zhì)聚合物破碎至5mm以下按HJ/T 299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.143mg/L，Pb為 0.056mg/L, Cu 為 0.125mg/L, Cr 為 0.043mg/L。
【權(quán)利要求】
1.一種重金屬廢石膏減量化無害化資源處置方法，其特征在于:具體步驟如下: (1)冶煉熔劑制備:將干燥后的重金屬廢石膏與廢玻璃進(jìn)行球磨混合，在熱處理爐中進(jìn)行熱處理，得到冶煉熔劑預(yù)燒料，熱處理產(chǎn)生的含硫煙氣進(jìn)入制酸系統(tǒng)，制得硫酸并產(chǎn)生二次重金屬廢石膏，二次重金屬廢石膏重新進(jìn)入冶煉熔劑制備工序，熱處理過程產(chǎn)生的重金屬粉塵進(jìn)入鉛冶煉配套的重金屬處理系統(tǒng)； (2)鉛冶煉:將步驟(1)得到的冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料球磨混合置于煉鉛爐中進(jìn)行鉛冶煉，得到煉鉛渣和鉛冶煉過程產(chǎn)生的含硫煙氣和重金屬粉塵分別進(jìn)入制酸系統(tǒng)和重金屬處理系統(tǒng)； (3)煙化:將步驟(2)中得到的煉鉛渣置于煙化爐中進(jìn)行煙化處理，產(chǎn)生煙化渣，煙化過程產(chǎn)生的煙塵進(jìn)入鉛冶煉工序； (4)膠凝復(fù)合:將步驟(3)得到的煙化渣用機(jī)械方法磨料至體積中位徑小于100μ m，加入激發(fā)劑溶液攪拌5~20min，轉(zhuǎn)移至模具中成型并養(yǎng)護(hù)，得到硫酸和地質(zhì)聚合物膠凝材料；激發(fā)劑溶液:煙化渣質(zhì)量比=0.40-0.56 ;其中激發(fā)劑溶液由NaOH、H20、水合硅酸鈉即Na20*nSi02*mH20組成，激發(fā)劑溶液中溶質(zhì)以Na2O和SiO2計(jì)算，激發(fā)劑溶液中SiO2占l(Tl8wt%，Na2O占6~25wt%，激發(fā)劑溶液中水合硅酸鈉的Na2O含量在滿足SiO2占l(Tl8wt%的前提下，如仍不足6~25wt%，則加入NaOH，以滿足Na+的需求。
2.如權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢石膏減量化無害化資源處置方法，其特征在于，步驟(1)中重金屬廢石膏和廢玻璃球磨混合物中Si02/Ca0質(zhì)量比=1: f 3:1，熱處理溫度為8000C~1100°C，熱處理時(shí)間為0.5tT2h，熱處理氣氛為空氣。
3.如權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢石膏減量化無害化資源處置方法，其特征在于，步驟(2 )中其他冶煉熔劑為石灰石、石英砂、鐵屑的幾種混合物；當(dāng)冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑和煉鉛原料三者球磨`混合時(shí)，冶煉熔劑預(yù)燒料、其他冶煉熔劑的混合料與煉鉛原料兩者間的質(zhì)量比為10:100^15:100 ;球磨混合物中SiO2:Fe質(zhì)量比=0.8~1.0, SiO2 =CaO質(zhì)量比=1.50~1.65。
4.如權(quán)利要求1所述的一種重金屬廢石膏減量化無害化資源處置方法，其特征在于，步驟(4)中養(yǎng)護(hù)分為低溫養(yǎng)護(hù)階段和高溫養(yǎng)護(hù)階段，其中低溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為3(T40°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為I~24h，相對(duì)濕度為20~80%，高溫養(yǎng)護(hù)階段養(yǎng)護(hù)溫度為6(T90°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為I~24h，相對(duì)濕度為20~80%。
【文檔編號(hào)】C22B13/02GK103866137SQ201410019050
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】潘德安, 張深根, 李靈潔, 郭斌, 劉波 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)