本發(fā)明涉及濕法冶煉渣、煤系固體廢物處理領(lǐng)域，具體涉及一種濕法冶煉渣與煤系固體廢物共處理玻璃化配方及方法。
背景技術(shù)：
：濕法冶煉因其提取金屬的效率較高被普遍使用，但其提取金屬后留下的濕法冶煉渣仍不能直接作為資源進(jìn)行回收利用，部分濕法冶煉渣還具有一定的危險(xiǎn)特性。目前常用的濕法冶煉渣后續(xù)處理處置工藝，主要包括固化、穩(wěn)定化和水泥窯協(xié)同處置，固化、穩(wěn)定化后的濕法冶煉渣的去處通常為危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)，但危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)容積有限不能持續(xù)接收；水泥窯協(xié)同處置為了保證水泥的品質(zhì)，對(duì)入窯物料的特性和協(xié)同處置廢物的量有嚴(yán)格要求，這使得水泥窯協(xié)同處置也不能滿足濕法冶煉渣處置的需求。公開(kāi)號(hào)為cn102399993a的中國(guó)發(fā)明專利，公開(kāi)了一種濕法黃金冶煉廢渣的處理方法，其特點(diǎn)是采用高溫磁化還原熔煉浮選工藝，將濕法黃金冶煉廢渣與還原劑配料烘干預(yù)處理，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行還原熔煉，產(chǎn)出回轉(zhuǎn)窯成品渣；同時(shí)，回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入烘干機(jī)烘干廢渣，然后經(jīng)布袋收塵器收塵、余熱鍋爐回收余熱、脫硫后經(jīng)環(huán)保煙囪外排；回轉(zhuǎn)窯成品渣送往浮選系統(tǒng)，經(jīng)傳統(tǒng)球磨浮選工序產(chǎn)出合格金精礦，同時(shí)磁選出鐵精礦，磁選尾渣屬一般硅酸鹽可作為建筑材料綜合利用。該工藝過(guò)程復(fù)雜，須額外添加還原劑，且為了使磁選尾渣可作為建筑材料，對(duì)入窯物料的特性和協(xié)同處置廢物的量有嚴(yán)格要求。煤系固體廢物，如煤矸石，是在掘進(jìn)、開(kāi)采和洗煤過(guò)程中排出的含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石狀固體廢物，其主要化學(xué)成分是al2o3、sio2，另外還含有數(shù)量不等的fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、p2o5、so3和微量稀有元素(鎵、釩、鈦、鈷)。我國(guó)歷年已積存煤矸石約50多億噸，并且每年仍繼續(xù)排放逾2億噸，不僅堆積占地，而且還能自燃污染空氣或引起火災(zāi)。目前煤矸石主要被用于生產(chǎn)矸石水泥、混凝土的輕質(zhì)骨料、耐火磚等建筑材料，此外還可用于回收煤炭，煤與矸石混燒發(fā)電，制取結(jié)晶氯化鋁、水玻璃等化工產(chǎn)品以及提取貴重稀有金屬，也可作肥料。因其內(nèi)含大量二氧化硅和氧化鋁，且熱值很低，使得其利用率很低。公告號(hào)為cn101495420a的中國(guó)發(fā)明專利，公開(kāi)了一種處理粉煤灰的化合物及方法。即利用兩性氧化物、烷基多糖苷、酯、甘油三酯衍生物、脂肪醇、烷氧基化脂肪醇、烷氧基化多元醇，以及其混合物，處理粉煤灰，并可將處理過(guò)的粉煤灰摻入水泥混合物中，有效阻止吸收性碳。但該處理方法須要外加氧化物，不夠經(jīng)濟(jì)，且容易產(chǎn)生二次污染。公告號(hào)為cn105392760a的中國(guó)發(fā)明專利，公開(kāi)了一種煤矸石整治工藝。即將煤矸石與爐渣混合，形成煤質(zhì)，再應(yīng)用于煤矸石積堆以促進(jìn)植被生長(zhǎng)。但該方法處理周期長(zhǎng)，且無(wú)法從根本上快速解決煤矸石的堆積危害，故該方法有很大的應(yīng)用局限性?；谏鲜鰞纱箢惔笞诠腆w的基本屬性及當(dāng)前處理技術(shù)局限性，本發(fā)明將濕法冶煉渣與煤系固體廢物玻璃化共處理，實(shí)現(xiàn)二者的安全處置。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于解決濕法冶煉渣、煤系固體廢物處理處置過(guò)程中的短板，從而使得濕法冶煉成為一種更合理的含金屬?gòu)U物處理工藝，并同時(shí)使粉煤灰、煤矸石等煤系固體廢物真正變廢為寶，而提供一種濕法冶煉渣與粉煤灰或煤矸石共處理玻璃化無(wú)害化工藝。一種濕法冶煉渣與煤系固體廢物玻璃化共處理的配方，以質(zhì)量百分比計(jì)組成如下：濕法冶煉渣50～75％；煤系固體廢物25～50％；所述煤系固體廢物為粉煤灰或煤矸石。優(yōu)選地，當(dāng)選擇粉煤灰時(shí)，以質(zhì)量百分比計(jì)組成如下：濕法冶煉渣50～65％；煤系固體廢物35～50％。當(dāng)選擇煤矸石時(shí)，以質(zhì)量百分比計(jì)組成如下：濕法冶煉渣50～75％；煤系固體廢物25～50％。本發(fā)明還提供一種濕法冶煉渣與煤系固體廢物玻璃化共處理的方法，包括如下步驟：(1)濕法冶煉渣脫水、干化后破碎、過(guò)篩；煤系固體廢物破碎后過(guò)篩；(2)將過(guò)篩后的濕法冶煉渣與煤系固體廢物按配比混合，得混合物，將所得混合物進(jìn)行高溫熔融，得玻璃化產(chǎn)物；過(guò)篩后的濕法冶煉渣與粉煤灰以質(zhì)量百分比計(jì)按如下配比混合：濕法冶煉渣50～75％；煤系固體廢物25～50％；所述煤系固體廢物為粉煤灰或煤矸石。本發(fā)明利用濕法冶煉渣中的二氧化硅、氧化鈣、氧化鈉等氧化物、煤系固體廢物中的二氧化硅、氧化鋁等共熔融產(chǎn)生玻璃態(tài)物質(zhì)，協(xié)同處理處置危險(xiǎn)廢物。并將得到的玻璃態(tài)物質(zhì)用作建筑材料。達(dá)到真正的無(wú)害化處理。熔融過(guò)程中濕法冶煉渣提供氧化鈉、氧化鈣以及少量二氧化硅，粉煤灰或煤矸石提供大量二氧化硅及氧化鋁；所有物料變成熔融物，熔融物中形成大量中間體氧化物和網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，熔融物冷卻后形成玻璃體。熔融溫度及熔融時(shí)間均由大量實(shí)踐探索確定，在上述熔融溫度及熔融時(shí)間下能更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明從簡(jiǎn)單易行、普適性的角度出發(fā)，利用濕法冶煉渣中的二氧化硅、氧化鈣、氧化鈉等玻璃化基礎(chǔ)氧化物，協(xié)同煤系固體廢物中大量二氧化硅、氧化鋁共處理，通過(guò)玻璃化的方式實(shí)現(xiàn)濕法冶煉渣、煤系固體廢物以廢治廢的共處理無(wú)害化。本發(fā)明所得玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量不低于70％，滿足濕法冶煉渣、煤系固體廢物無(wú)害化的要求。本發(fā)明所述濕法冶煉渣為含金屬?gòu)U物通過(guò)濕法冶煉金屬后的殘余物；所述粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰，是外觀類似水泥，顏色在乳白色到灰黑色之間變化的燃煤電廠排出的主要固體廢物；所述煤矸石為采煤過(guò)程和洗煤過(guò)程中排放的固體廢物。所述濕法冶煉渣為《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中的有色金屬冶煉廢物，例如含鈹廢物、含鉻廢物、含銅廢物、含鋅廢物、含砷廢物、含硒廢物、含鎘廢物、含銻廢物、含碲廢物、含汞廢物、含鉈廢物、含鉛廢物、含鎳廢物、含鋇廢物、有色金屬冶煉廢物、廢催化劑。所述濕法冶煉為含金屬?gòu)U物在酸性介質(zhì)水溶液、堿性介質(zhì)水溶液、有機(jī)溶劑中進(jìn)行化學(xué)處理、萃取、分離雜質(zhì)、提取金屬及其化合物的過(guò)程。所述粉煤灰為晶體礦物和非晶體礦物的混合物。其礦物組成的波動(dòng)范圍較大。一般晶體礦物為石英、莫來(lái)石、氧化鐵、氧化鎂、生石灰及無(wú)水石膏等，非晶體礦物為玻璃體、無(wú)定形碳和次生褐鐵礦，其中玻璃體含量占50％以上。所述煤矸石為一種在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。包括巷道掘進(jìn)過(guò)程中的掘進(jìn)矸石、采掘過(guò)程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石以及洗煤過(guò)程中挑出的洗矸石。步驟(1)中過(guò)篩后物料的粒徑小于0.5mm。步驟(1)中脫水后的濕法冶煉渣含水率低于75％；干化后的濕法冶煉渣含水率低于10％。優(yōu)選地，步驟(2)中濕法冶煉渣和煤系固體廢物按如下質(zhì)量百分比混合：濕法冶煉渣50～55％；粉煤灰或煤矸石45～50％。所述質(zhì)量百分比以灰分為計(jì)算基礎(chǔ)。進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟(2)中濕法冶煉渣和煤系固體廢物按如下質(zhì)量百分比混合：濕法冶煉渣50％；粉煤灰或煤矸石50％。優(yōu)選地，所述高溫熔融的溫度為1200℃～1500℃。當(dāng)所述煤系固體廢物為粉煤灰時(shí)，所述高溫熔融的溫度進(jìn)一步優(yōu)選為1300℃～1500℃；更進(jìn)一步優(yōu)選為1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃；最優(yōu)選為1400℃。當(dāng)所述煤系固體廢物為粉煤灰時(shí)，所述高溫熔融的溫度進(jìn)一步優(yōu)選為1350℃～1450℃；進(jìn)一步優(yōu)選為1350℃、1400℃、1450℃；最優(yōu)選為1400℃。優(yōu)選地，所述高溫熔融的保溫時(shí)間為1h～3h。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述高溫熔融的保溫時(shí)間為1.5h～3h；最優(yōu)選為為2h。一種更優(yōu)選地，濕法冶煉渣與煤系固體廢物玻璃化共處理的方法，包括如下步驟：(1)濕法冶煉渣脫水、干化后破碎、過(guò)篩；煤系固體廢物破碎后過(guò)篩；(2)將過(guò)篩后的濕法冶煉渣與煤系固體廢物按配比混合，得混合物，將所得混合物在1300℃～1500℃熔融1.5～3h，得玻璃化產(chǎn)物；過(guò)篩后的濕法冶煉渣與煤系固體廢物以質(zhì)量百分比計(jì)按如下配比混合：濕法冶煉渣50～55％；粉煤灰或煤矸石45～50％。最優(yōu)選地，濕法冶煉渣與煤系固體廢物玻璃化共處理的方法，包括如下步驟：(1)濕法冶煉渣脫水、干化后破碎、過(guò)篩；煤系固體廢物破碎后過(guò)篩；(2)將過(guò)篩后的濕法冶煉渣與煤系固體廢物按配比混合，得混合物，將所得混合物在1400℃熔融2h，得玻璃化產(chǎn)物；過(guò)篩后的濕法冶煉渣與煤系固體廢物以質(zhì)量百分比計(jì)按如下配比混合：濕法冶煉渣50％；粉煤灰或煤矸石50％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明通過(guò)熔融玻璃化的方式實(shí)現(xiàn)濕法冶煉渣與粉煤灰或煤矸石的無(wú)害化。本發(fā)明從簡(jiǎn)單易行、普適性的角度出發(fā)，直接利用濕法冶煉渣、粉煤灰或煤矸石共處理，不外加純化學(xué)物質(zhì)，以廢治廢，多種廢物協(xié)同處置，通過(guò)玻璃化的方式實(shí)現(xiàn)濕法冶煉渣及粉煤灰或煤矸石的無(wú)害化。具體實(shí)施方式實(shí)施例1取普通濕法冶煉渣高溫烘干脫水干化，使冶煉渣含水率從78％降低到10％以下；粉煤灰因本身含水率低于5％，無(wú)須干化，可直接研磨過(guò)篩使用。將研磨過(guò)篩后的濕法冶煉渣與粉煤灰，分別以質(zhì)量百分比65:35；60:40；55:45；50:50混合均勻?；旌衔镌?400℃的條件下高溫熔融，保溫2h。四種混合物玻璃化產(chǎn)物中玻璃體質(zhì)量百分比均大于70％，且第四種配方，即濕法冶煉渣與煤矸石以質(zhì)量百分比50:50混合，混合物熔融所得玻璃體含量最高可達(dá)85％(檢測(cè)方法為xrd)。各配比下玻璃體含量如下表1。tclp法測(cè)定重金屬浸出毒性，均低于環(huán)境閾值。表1：濕法冶煉渣與粉煤灰各配比下玻璃體含量實(shí)施例2取普通濕法冶煉渣高溫烘干脫水干化，使冶煉渣含水率從78％降低到10％以下；粉煤灰因本身含水率低于5％，無(wú)須干化，可直接研磨過(guò)篩使用。將研磨過(guò)篩后的濕法冶煉渣與粉煤灰，以質(zhì)量百分比50:50混合均勻，混合物分別在1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃的條件下高溫熔融，保溫2h。七種條件下得到玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量1200℃低于70％，其他均高于70％，且隨著熔融溫度升高，玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量增加，最高達(dá)85％以上(檢測(cè)方法為xrd，具體結(jié)果如下表2)。tclp法測(cè)定重金屬浸出毒性，均低于環(huán)境閾值。表2：濕法冶煉渣與粉煤灰各溫度條件下玻璃體含量項(xiàng)目溫度(℃)1200125013001350140014501500玻璃體(％)68727580858788實(shí)施例3取普通濕法冶煉渣高溫烘干脫水干化，使冶煉渣含水率從78％降低到10％以下；粉煤灰因本身含水率低于5％，無(wú)須干化，可直接研磨過(guò)篩使用。將研磨過(guò)篩后的濕法冶煉渣與粉煤灰，以質(zhì)量百分比50:50混合均勻，混合物在1400℃下熔融，保溫時(shí)間分別為1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3h。五種條件下得到玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量1.0h低于70％，其他均高于70％，且隨著保溫時(shí)間延長(zhǎng)，玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量增加，最高達(dá)85％以上(檢測(cè)方法為xrd，具體數(shù)值見(jiàn)下表3)。tclp法測(cè)定重金屬浸出毒性，均低于環(huán)境閾值。表3：濕法冶煉渣與粉煤灰各保溫時(shí)間下玻璃體含量項(xiàng)目保溫時(shí)間(h)1.01.52.02.53.0玻璃體(％)6775858687實(shí)施例4取普通濕法冶煉渣高溫烘干脫水干化，使冶煉渣含水率從78％降低到10％以下；煤矸石因本身含水率低于10％，無(wú)須干化，可直接研磨過(guò)篩使用。將研磨過(guò)篩后的濕法冶煉渣與煤矸石，分別以質(zhì)量百分比75:25；70:30；65:35；60:40；55:45；50:50混合均勻?；旌衔镌?400℃的條件下高溫熔融，保溫2h。六種混合物玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量除濕法冶煉渣與煤矸石質(zhì)量百分比75:25組別外，其他組別玻璃體含量均大于70％，且第四種配方，即濕法冶煉渣與煤矸石以質(zhì)量百分比50:50混合，混合物熔融所得玻璃體含量最高可達(dá)80％(檢測(cè)方法為xrd，具體數(shù)值見(jiàn)下表4)。tclp法測(cè)定重金屬浸出毒性，均低于環(huán)境閾值。表4：濕法冶煉渣與煤矸石各配比下玻璃體含量實(shí)施例5取普通濕法冶煉渣高溫烘干脫水干化，使冶煉渣含水率從78％降低到10％以下；煤矸石因本身含水率低于10％，無(wú)須干化，可直接研磨過(guò)篩使用。將研磨過(guò)篩后的濕法冶煉渣與煤矸石，以質(zhì)量百分比50:50混合均勻，混合物分別在1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃的條件下高溫熔融，保溫2h。五種條件下得到玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量1300℃低于70％，其他均高于70％，且隨著熔融溫度升高，玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量增加，最高達(dá)85％左右(檢測(cè)方法為xrd，具體數(shù)值見(jiàn)下表5)。tclp法測(cè)定重金屬浸出毒性，均低于環(huán)境閾值。表5：濕法冶煉渣與煤矸石各溫度條件下玻璃體含量項(xiàng)目溫度(℃)13001350140014501500玻璃體(％)6974808385實(shí)施例6取普通濕法冶煉渣高溫烘干脫水干化，使冶煉渣含水率從78％降低到10％以下；煤矸石因本身含水率低于10％，無(wú)須干化，可直接研磨過(guò)篩使用。將研磨過(guò)篩后的濕法冶煉渣與煤矸石，以質(zhì)量百分比50:50混合均勻，混合物在1400℃下熔融，保溫時(shí)間分別為1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3h。五種條件下得到玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量1.0h低于70％，其他均高于70％，且隨著保溫時(shí)間延長(zhǎng)，玻璃化產(chǎn)物中玻璃體含量增加，最高達(dá)85％左右(檢測(cè)方法為xrd，具體數(shù)值見(jiàn)下表6)。tclp法測(cè)定重金屬浸出毒性，均低于環(huán)境閾值。表6：濕法冶煉渣與煤矸石各保溫時(shí)間下玻璃體含量項(xiàng)目保溫時(shí)間(h)1.01.52.02.53.0玻璃體(％)6775808285以上所述僅為本發(fā)明專利的具體實(shí)施案例，但本發(fā)明專利的技術(shù)特征并不局限于此，任何相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。當(dāng)前第1頁(yè)12