一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法與流程

文檔序號(hào)：12148541閱讀：448來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>環(huán)保節(jié)能,再生,污水處理設(shè)備的制造及其應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明屬于改性硫磺固化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)有害固體廢渣是指在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的含毒性的固體廢渣，里面含有大量易于吸潮溶解的有毒有害物質(zhì)。比如鉻渣和結(jié)晶雜鹽。結(jié)晶雜鹽是煤化工行業(yè)廢水最終形成的雜鹽，其中包括多種結(jié)晶鹽成分，還包括難降解有機(jī)物，通常要求作為危險(xiǎn)廢棄物進(jìn)行專業(yè)化處理。多種結(jié)晶鹽成分，還包括難降解有機(jī)物，通常要求作為危險(xiǎn)廢棄物進(jìn)行專業(yè)化處理。煤化工結(jié)晶雜鹽作為危險(xiǎn)廢棄物需通過固化/穩(wěn)定化預(yù)處理后進(jìn)行存放，常用的固化技術(shù)有水泥固化、凝硬性材料固化、熱塑性微包膠、大型包膠、自膠結(jié)固化和玻璃固化。玻璃固化技術(shù)進(jìn)行結(jié)晶鹽固化預(yù)處理，具有容納鹽量大、耐硫酸鹽腐蝕性能強(qiáng)、固化效果佳的優(yōu)點(diǎn)，但是玻璃固化技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備材料需求高、成本高。水泥固化技術(shù)設(shè)備簡單、操作簡便、材料來源廣、價(jià)格便宜、固化產(chǎn)物強(qiáng)度高，但是煤化工結(jié)晶鹽中含有大量硫酸鹽、氯化物和有機(jī)物等，會(huì)降低其固化效果。但是無論采用何種方法。煤化工結(jié)晶雜鹽需按照危險(xiǎn)廢棄物管理和處置，避免存放甚至是填埋后結(jié)晶雜鹽吸潮、淋溶，同時(shí)防止30～50年后固化措施及防滲措施老化造成的雜鹽泄露，從而成為重大環(huán)境隱患。

鉻渣是重鉻酸鹽生產(chǎn)過程中排放的副產(chǎn)物，因其中含有水溶性六價(jià)鉻而具有極大的毒性，如果不經(jīng)過處理而露天堆放，對(duì)地下水源、河流或海域會(huì)造成不同程度的污染，嚴(yán)重的危害人體健康和動(dòng)植物的生長。目前，雖有一部分企業(yè)對(duì)鉻渣排放前進(jìn)行還原處理，將其中有毒的六價(jià)鉻還原成無毒的三價(jià)鉻，但是由于排放放入鉻渣數(shù)量巨大，還原成本高，很多企業(yè)嫌成本高，不愿負(fù)擔(dān)，而采用直接堆放掩埋處理，從而導(dǎo)致可溶性六價(jià)鉻隨雨水溶滲流失，嚴(yán)重污染周圍土壤、河流及地下水源，并且污染范圍不斷擴(kuò)大，具有極大的潛在危害性，已越來越引起人們的廣泛關(guān)注。因此，需要探索一種成本低、對(duì)環(huán)境無污染的處理工業(yè)有害固體廢渣的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法。該改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法簡單，操作簡便，固化成本也比較低，有效地抑制了工業(yè)有害固體廢渣有害離子吸潮溶解，造成周圍環(huán)境的污染，是一種更長久、更安全和更便捷的處理工業(yè)有害固體廢渣的方法，能實(shí)現(xiàn)工業(yè)有害固體廢渣的安全存放。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、在溫度為120℃～130℃條件下對(duì)硫磺進(jìn)行熔融，待熔融完全后，對(duì)熔融后的硫磺在溫度為120℃～130℃的條件下進(jìn)行恒溫保溫，然后將烯烴類改性劑添加至熔融的硫磺中并攪拌均勻，并在溫度為120℃～130℃的條件下反應(yīng)10min～15min，最后得到改性硫磺；所述烯烴類改性劑的添加量為所述硫磺重量的0.1％～1％；

步驟二、在溫度為120℃～130℃的條件下對(duì)工業(yè)有害固體廢渣進(jìn)行干燥處理，然后將干燥處理后的工業(yè)有害固體廢渣添加到步驟一中所述改性硫磺中混合攪拌，得到混合物；在所述混合攪拌的過程中進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，恒溫的溫度為120℃～130℃；

步驟三、將步驟二中所述混合物倒入模具箱中，自然冷卻凝固后即得改性硫磺固化的工業(yè)有害固體廢渣塊。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，步驟一中所述硫磺的質(zhì)量純度不小于99％。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，步驟一中所述烯烴類改性劑的添加量為所述硫磺重量的0.3％～0.7％。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，步驟一中所述烯烴類改性劑為二聚環(huán)戊二烯和環(huán)戊二烯中的一種或兩種。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，步驟二中所述工業(yè)有害固體廢渣為鉻渣或結(jié)晶雜鹽，所述鉻渣的添加量為所述混合物重量的20％～60％；所述結(jié)晶雜鹽的添加量為所述混合物重量的30％～70％。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，所述鉻渣的添加量為所述混合物重量的35％～55％；所述結(jié)晶雜鹽的添加量為所述混合物重量的40％～60％。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，步驟二中所述干燥處理的時(shí)間為20min～60min。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，步驟三中所述模具箱的內(nèi)壁上涂覆有環(huán)氧樹脂，所述環(huán)氧樹脂的涂覆厚度為5mm～10mm。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，步驟三中所述模具箱為立方體結(jié)構(gòu)，所述模具箱包括箱體和箱蓋。

上述的一種改性硫磺固化工業(yè)有害固體廢渣的方法，其特征在于，步驟三中所述模具箱為木質(zhì)模具箱、鐵質(zhì)模具箱或鋼質(zhì)模具箱。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明無需對(duì)工業(yè)有害固體廢渣進(jìn)行氧化還原、提純等處理，可直接采用改性硫磺對(duì)工業(yè)有害固體廢渣進(jìn)行包覆，工業(yè)有害固體廢渣可被封閉與改性硫磺形成塊材，一般條件下很難再被溶出，達(dá)到工業(yè)有害固體廢渣的穩(wěn)定化和無害化目的。工業(yè)有害固體廢渣可以是結(jié)晶雜鹽或者鉻渣，經(jīng)過固化處理的鉻渣或結(jié)晶雜鹽都能達(dá)到穩(wěn)定化和無害化的目的，并且鉻渣中含有的有毒六價(jià)鉻離子，無需還原，減化處理步驟，并且整個(gè)固化方法簡單，成本低，處理每噸工業(yè)有害固體廢渣的成本不超過1500元。

2、本發(fā)明采用模具箱對(duì)工業(yè)有害固體廢渣與熔融狀態(tài)硫磺的混合物進(jìn)行固化成型，后續(xù)也可無需出模，直接將模具箱和改性硫磺固化的工業(yè)有害固體廢渣塊進(jìn)行存儲(chǔ)，一方面方便改性硫磺固化的工業(yè)有害固體廢渣塊的搬運(yùn)，另一方面可對(duì)存放的改性硫磺固化的工業(yè)有害固體廢渣塊再次進(jìn)行保護(hù)，使工業(yè)有害固體廢渣更好的包裹在改性硫磺、環(huán)氧樹脂和模具箱內(nèi)，防止有毒物質(zhì)泄漏。

3、本發(fā)明制備的改性硫磺固化的鉻渣塊的抗壓強(qiáng)度不小于44MPa，制備的改性硫磺固化的雜鹽塊的抗壓強(qiáng)度不小于32MPa，均達(dá)到混凝土C30的國家標(biāo)準(zhǔn)，表明改性硫磺固化的鉻渣塊的強(qiáng)度大，不易松散，可長期存儲(chǔ)，并且在不拆除模具箱的情況下，模具箱還起到支護(hù)的作用，使鉻渣塊更不易溶出六價(jià)鉻，不污染周圍土壤、地下水和河流。

4、本發(fā)明所采用的純硫磺在國外已經(jīng)成為工業(yè)廢棄物，石油精煉過程中能產(chǎn)生的大量的硫磺，硫磺也成為一種待處理的工業(yè)廢棄物，將其應(yīng)用于工業(yè)有害固體廢渣的固化處理，不僅解決了工業(yè)有害固體廢渣的排放，也能解決硫磺的排放，并且硫磺不溶于水，不產(chǎn)生滲水，包覆能力極強(qiáng)，包覆后產(chǎn)生的強(qiáng)度也較大，不易松散，可使工業(yè)有害固體廢渣穩(wěn)定的進(jìn)行存儲(chǔ)，有效地抑制了工業(yè)有害固體廢渣存儲(chǔ)時(shí)吸潮吸水，避免對(duì)周圍土壤、河流及地下水源產(chǎn)生污染。

5、本發(fā)明用于固化定型的模具箱的內(nèi)壁上涂覆有環(huán)氧樹脂層，環(huán)氧樹脂層能夠進(jìn)一步對(duì)改性硫磺固化的鉻渣塊進(jìn)行密封和保護(hù)，促使存放工業(yè)有毒固體廢渣不會(huì)出現(xiàn)有毒物質(zhì)滲漏，對(duì)土壤、河流及地下水源產(chǎn)生污染。

6、本發(fā)明通過改性劑對(duì)硫磺進(jìn)行改性，增強(qiáng)硫磺固化后的強(qiáng)度，減少硫磺的開裂，并且改性硫磺的工藝簡單，所使用的改性劑的質(zhì)量小，改性成本較低。

下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型模具箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—箱體；2—箱蓋。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例1～12中所用模具箱均為立方體結(jié)構(gòu)，包括箱體1和箱蓋2。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的鉻渣的改性硫磺固化方法包括以下步驟：

步驟一、在溫度為125℃條件下對(duì)1000g硫磺進(jìn)行熔融，待熔融完全后，對(duì)熔融后的硫磺在溫度為125℃的條件下進(jìn)行恒溫保溫，然后將5g二聚環(huán)戊二烯添加至熔融的硫磺中并攪拌均勻，并在溫度為125℃的條件下反應(yīng)12min，最后得到改性硫磺；所述烯烴類改性劑的添加量為所述硫磺重量的0.5％；所述硫磺的質(zhì)量純度為99.5％；

步驟二、在溫度為125℃的條件下對(duì)822.3g鉻渣進(jìn)行干燥處理40min，然后將干燥處理后的鉻渣添加到步驟一中所述改性硫磺中混合攪拌，得到混合物；所述鉻渣的添加量為所述混合物重量的45％；在所述混合攪拌的過程中進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，恒溫的溫度為125℃；

步驟三、先在木質(zhì)模具箱的箱體的內(nèi)壁上涂上環(huán)氧樹脂，然后將步驟二中所述混合物倒入立方體結(jié)構(gòu)的木質(zhì)模具箱中，再在木質(zhì)模具箱的箱蓋內(nèi)壁上涂上環(huán)氧樹脂后蓋在木質(zhì)模具箱的箱體上，待自然冷卻凝固，得到改性硫磺固化的鉻渣塊；所述環(huán)氧樹脂的涂覆厚度為8mm。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的鉻渣的改性硫磺固化方法包括以下步驟：

步驟一、在溫度130℃的條件下對(duì)1000g硫磺進(jìn)行熔融，待熔融完全后，對(duì)熔融后的硫磺在溫度130℃的條件下進(jìn)行恒溫保溫，然后將10g二聚環(huán)戊二烯添加至所述硫磺中并攪拌均勻，并在溫度130℃的條件下反應(yīng)10min，最后得到改性硫磺；所述二聚環(huán)戊二烯的添加量為所述硫磺重量的1％；所述硫磺的質(zhì)量純度為99.5％；

步驟二、在溫度130℃的條件下對(duì)1234.4g鉻渣進(jìn)行干燥處理60min，然后將干燥處理后的鉻渣添加到步驟一中所述改性硫磺中混合攪拌，得到混合物；所述鉻渣的添加量為所述混合物重量的55％；在所述混合攪拌的過程中進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，恒溫的溫度為130℃；

實(shí)施例3

本實(shí)施例的鉻渣的改性硫磺固化方法包括以下步驟：

步驟一、在溫度的120℃的條件下對(duì)1000g硫磺進(jìn)行熔融，待熔融完全后，對(duì)熔融后的硫磺在溫度120℃的條件下進(jìn)行恒溫保溫，然后將1g二聚環(huán)戊二烯添加至所述硫磺中并攪拌均勻，并在溫度120℃的條件下反應(yīng)15min，最后得到改性硫磺；所述二聚環(huán)戊二烯的添加量為所述硫磺重量的0.1％；所述硫磺的質(zhì)量純度為99％；

步驟二、在溫度120℃的條件下對(duì)539g鉻渣進(jìn)行干燥處理30min，然后將干燥處理后的鉻渣添加到步驟一中所述改性硫磺中混合攪拌，得到混合物；所述鉻渣的添加量為所述混合物重量的35％；在所述混合攪拌的過程中進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，恒溫的溫度為120℃；

實(shí)施例4

本實(shí)施例的鉻渣的改性硫磺固化方法包括以下步驟：

步驟一、在溫度125℃的條件下對(duì)1000g硫磺進(jìn)行熔融，待熔融完全后，對(duì)熔融后的硫磺在溫度125℃的條件下進(jìn)行恒溫保溫，然后將7g環(huán)戊二烯添加至所述硫磺中并攪拌均勻，并在溫度125℃的條件下反應(yīng)13min，最后得到改性硫磺；所述環(huán)戊二烯的添加量為所述硫磺重量的0.7％；所述硫磺的質(zhì)量純度為99.8％；

步驟二、在溫度125℃的條件下對(duì)1510.5g鉻渣進(jìn)行干燥處理60min，然后將干燥處理后的鉻渣添加到步驟一中所述改性硫磺中混合攪拌，得到混合物；所述鉻渣的添加量為所述混合物重量的60％；在所述混合攪拌的過程中進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，恒溫的溫度為125s℃；

步驟三、先在鐵質(zhì)模具箱的箱體的內(nèi)壁上涂上環(huán)氧樹脂，然后將步驟二中所述混合物倒入立方體結(jié)構(gòu)的鐵質(zhì)模具箱中，再在鐵質(zhì)模具箱的箱蓋內(nèi)壁上涂上環(huán)氧樹脂后蓋在鐵質(zhì)模具箱的箱體上，待自然冷卻凝固，得到改性硫磺固化的鉻渣塊；所述環(huán)氧樹脂的涂覆厚度為7mm。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的鉻渣的改性硫磺固化方法包括以下步驟：

步驟一、在溫度128℃的條件下對(duì)1000g硫磺進(jìn)行熔融，待熔融完全后，對(duì)熔融后的硫磺在溫度128℃的條件下進(jìn)行恒溫保溫，然后將3g環(huán)戊二烯添加至所述硫磺中并攪拌均勻，并在溫度128℃的條件下反應(yīng)14min，最后得到改性硫磺；所述環(huán)戊二烯的添加量為所述硫磺重量的0.3％；所述硫磺的質(zhì)量純度為99％；

步驟二、在溫度128℃的條件下對(duì)111.4g鉻渣進(jìn)行干燥處理50min，然后將干燥處理后的鉻渣添加到步驟一中所述改性硫磺中混合攪拌，得到混合物；所述鉻渣的添加量為所述混合物重量的10％；在所述混合攪拌的過程中進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，恒溫的溫度為128℃；

實(shí)施例6

本實(shí)施例的鉻渣的改性硫磺固化方法包括以下步驟：

步驟一、在溫度123℃的條件下對(duì)1000g硫磺進(jìn)行熔融，待熔融完全后，對(duì)熔融后的硫磺在溫度123℃的條件下進(jìn)行恒溫保溫，然后將6g環(huán)戊二烯添加至所述硫磺中并攪拌均勻，并在溫度123℃的條件下反應(yīng)12min，最后得到改性硫磺；所述環(huán)戊二烯的添加量為所述硫磺重量的0.6％；所述硫磺的質(zhì)量純度為99.4％以上；

步驟二、在溫度123℃的條件下對(duì)541.7g鉻渣進(jìn)行干燥處理30min，然后將干燥處理后的鉻渣添加到步驟一中所述改性硫磺中混合攪拌，得到混合物；所述鉻渣的添加量為所述混合物重量的35％；在所述混合攪拌的過程中進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，恒溫的溫度為123℃；

對(duì)比例1

本實(shí)施例的鉻渣的改性硫磺固化方法包括以下步驟：

步驟一、在溫度為125℃條件下對(duì)1000g硫磺進(jìn)行熔融，待熔融完全后，對(duì)熔融后的硫磺在溫度為125℃的條件下進(jìn)行恒溫保溫；所述硫磺的質(zhì)量純度為99.5％；

步驟二、在溫度為125℃的條件下對(duì)818.2g鉻渣進(jìn)行干燥處理40min，然后將干燥處理后的鉻渣添加到步驟一中所述熔融完全后的硫磺中混合攪拌，得到混合物；所述鉻渣的添加量與所述硫磺的重量比為9：11；在所述混合攪拌的過程中進(jìn)行持續(xù)恒溫加熱，恒溫的溫度為125℃；

將本發(fā)明實(shí)施例1～6制備的改性硫磺固化的鉻渣塊和對(duì)比例1制備的硫磺固化的鉻渣塊的外側(cè)的模具箱拆除，然后將鉻渣塊放入盛水的燒杯中浸泡，1個(gè)月后將改性硫磺固化的鉻渣塊取出干燥，最后稱重，計(jì)算浸泡前后改性硫磺固化的鉻渣塊的損失率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1本發(fā)明實(shí)施例1～6制備的改性硫磺固化的鉻渣塊和對(duì)比例1制備的硫磺固化的鉻渣塊的損失率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，浸泡1個(gè)月對(duì)改性硫磺固化的鉻渣塊的重量基本無影響，硫磺固化的鉻渣塊的損失率為1.5％，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用改性硫磺固化工業(yè)廢棄物鉻渣，改性硫磺能很好地包覆鉻渣，鉻渣會(huì)被封閉并與改性硫磺形成固體塊，一般條件下六價(jià)鉻離子很難再被溶出，達(dá)到鉻渣的穩(wěn)定化和無害化處理目的，同時(shí)環(huán)氧樹脂層對(duì)改性硫磺固化的鉻渣塊也具有一層保護(hù)作用，而在實(shí)際存放鉻渣塊時(shí)，可直接將帶有模具箱與鉻渣塊共同存放，模具箱能進(jìn)一步保護(hù)改性硫磺固化的鉻渣塊，防止改性硫磺固化的鉻渣塊經(jīng)雨水或地下水浸泡出現(xiàn)六價(jià)鉻滲漏的危險(xiǎn)狀況。

本發(fā)明實(shí)施例1～6和對(duì)比例1所用的模具箱可選擇尺寸均為100mm×100mm×100mm的模具箱制備改性硫磺固化的鉻渣塊的標(biāo)準(zhǔn)試樣，對(duì)實(shí)施例1～6制備的改性硫磺固化的鉻渣塊和對(duì)比例1制備的硫磺固化的鉻渣塊的標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)試鉻渣塊的抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2本發(fā)明實(shí)施例1～6制備的改性硫磺固化的鉻渣塊和對(duì)比例1制備的硫磺固化的鉻渣塊的標(biāo)準(zhǔn)試樣的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，本發(fā)明實(shí)施例1～6制備的改性硫磺固化的鉻渣塊的抗壓強(qiáng)度不小于44MPa，達(dá)到混凝土C30的國家標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)比例1中沒有對(duì)硫磺進(jìn)行改性，制備的硫磺固化的鉻渣塊的強(qiáng)度較低，運(yùn)輸或疊放存儲(chǔ)時(shí)容易開裂，這說明由本發(fā)明實(shí)施例1～6制備的鉻渣塊強(qiáng)度大，不易松散，可長期存放鉻渣，并且在不拆除模具箱的情況下，模具箱還起到支護(hù)的作用改性硫磺固化的鉻渣塊不易溶出六價(jià)鉻，不污染周圍土壤、地下水和河流，若沒有用改性劑對(duì)硫磺進(jìn)行改性處理，硫磺的強(qiáng)度較小，在堆放過程中容易受擠壓破損，影響存放，可能會(huì)造成六價(jià)鉻的泄露。

實(shí)施例7