含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體危險(xiǎn)廢物無(wú)害化處理工藝，具體涉及一種含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固 化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磷化是一種表面化學(xué)處理方法，將金屬表面與含磷酸二氫鹽的酸性溶液接觸，通 過化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成一種穩(wěn)定的、不溶性的無(wú)機(jī)化合物膜層，這層膜稱之為磷化膜。通 過對(duì)金屬表面的磷化預(yù)處理，使得金屬表面易涂裝、易噴塑、易涂蠟和易上防銹油，并能提 高金屬表面的耐腐蝕性能，有效抑制涂層下的腐蝕。采用鋅系磷化液的磷化工藝會(huì)產(chǎn)生含 鋅磷化廢渣，此廢渣的浸出液pH為3~4,鋅的浸出濃度為535 mg/L~780 mg/L，若該含 鋅磷化廢渣處置不當(dāng)，這些磷化廢渣將會(huì)對(duì)環(huán)境造成威脅。
[0003] 目前處理含鋅磷化廢渣的方法主要有三種，第一種是固化法，用物理、化學(xué)方法將 磷化廢渣固定或包容在惰性固體基質(zhì)內(nèi)，使之呈現(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定性或密封性。第二種是濕法，采 用酸浸、堿浸等先把鋅從廢渣中分離處理，然后再進(jìn)一步回收鋅產(chǎn)品或進(jìn)行無(wú)害化處理；濕 法具有能耗低、污染少、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是流程復(fù)雜，處理成本較高。第三種是火法，對(duì)磷 化廢渣進(jìn)行焚燒處理，這是當(dāng)前廢渣處理和利用的發(fā)展方向，可以實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、無(wú) 害化和資源化等眾多功能。但焚燒也存在一些難點(diǎn)與不足，如焚燒及其系統(tǒng)如何滿足環(huán)保 要求，避免二次污染產(chǎn)生以及大量能量消耗。
[0004] 對(duì)于上述磷化廢渣，若采用常用的石灰或水泥固化處置方法難以達(dá)到要求，存在 的主要問題一是石灰或水泥固化處理后，體積增容比較大，占用較大的填埋區(qū)域；二是抗酸 性介質(zhì)侵蝕能力不好。
[0005] 對(duì)于濕法處理方式，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN 104445125 A (申請(qǐng)?zhí)?01410609552. 2)公 開了一種鋅系磷化液廢渣綜合利用方法，包括（1)預(yù)處理，將廢渣粉碎，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié) PH值，調(diào)節(jié)溫度；（2)-次分離，得到一次濾液和一次固體；（3)-次濾液降溫處理，邊攪拌 邊降低結(jié)晶器中的溫度，結(jié)晶結(jié)束后在恒溫環(huán)境下進(jìn)行二次濾液處理，得到二次濾液和二 次固體，二次濾液返回?cái)嚢璺磻?yīng)釜中，二次固體干燥后得到磷酸鈉；（4) 一次固體氨化，將 步驟（2)獲得的一次固體置于溶解槽中，加入水，邊攪拌邊通入氨，待溶解槽pH值為8至9 時(shí)，停止氨的通入，靜置后獲得固相和液相，固相干燥后獲得氧化鐵，液相待用；（5)液相升 溫處理，將液相加熱處理獲得固液混合物，分離得到的液體返回步驟（4)溶解槽中，濾渣待 用；（6)濾渣干燥，將濾渣置于干燥器中，干燥處理后得到氧化鋅，即可完成鋅系磷化液廢 渣綜合利用。該無(wú)害化處理方法操作復(fù)雜，包括除雜、液固分離以及對(duì)固體進(jìn)行干燥，需要 較長(zhǎng)時(shí)間，并且能耗較大。
[0006] 中國(guó)期刊文獻(xiàn)《范洪強(qiáng).固廢磷化渣的處理與資源化研宄[M].大連理工大學(xué)碩 士論文》、《李越湘，華國(guó)新，吳景探.磷化扎的再生利用[J].化工環(huán)保.1994，（02)》 等對(duì)如何將磷化渣有效回收利用展開了廣泛的理論性研宄，但系統(tǒng)性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性還 達(dá)不到要求。在沒有達(dá)到要求之前，將磷化廢渣進(jìn)行固化處理很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種穩(wěn)鋅效果好、處理成本低的含鋅磷化廢渣 的穩(wěn)定固化方法。
[0008] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法，包括以下步 驟： ①向待處理的含鋅磷化廢渣中加入重金屬捕集劑，攪拌均勻，得到泥漿狀物料；含鋅磷 化廢渣與重金屬捕集劑的質(zhì)量比為1 : 0. 01~0. 10。
[0009] ②攪拌狀態(tài)下向步驟①得到的泥漿狀物料中加入硫化鈉，繼續(xù)攪拌20~30 min， 攪拌結(jié)束后得到微黑色物料；所投加的硫化鈉與步驟①待處理的含鋅磷化廢渣的質(zhì)量比為 0· 03 ~0· 10 : 1〇
[0010] ③向步驟②攪拌后得到的微黑色物料中加入黃沙和水泥，或者向步驟②攪拌后得 到的微黑色物料中加入氫氧化鈣粉末和水泥；攪拌均勻得到攪拌料。
[0011] ④將步驟③得到的攪拌料冷卻至常溫，轉(zhuǎn)移至成型模具內(nèi)，成型后從模具中取出， 然后常溫養(yǎng)護(hù)2至3天后得到固化體，完成含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化。
[0012] 上述步驟①中所用的重金屬捕集劑是螯合劑，是含有S原子和N原子的化合物，其 中含有-NH-CSSNa、-C00H、_順 2和-OH 基團(tuán)。
[0013] 上述步驟③中向步驟②攪拌后得到的微黑色物料中加入黃沙和水泥時(shí)，步驟①待 處理的含鋅磷化廢渣與黃沙、水泥的質(zhì)量比為1 : 0.2~0.3 : 0.2~0.4。
[0014] 上述步驟③中向步驟②攪拌后得到的微黑色物料中加入氫氧化鈣粉末和水泥時(shí)， 步驟①待處理的含鋅磷化廢渣與氫氧化鈣粉末、水泥的質(zhì)量比為1 : 0.2~0.4 : 0.2~ 0.4。
[0015] 作為優(yōu)選的，步驟①中含鋅磷化廢渣與重金屬捕集劑的質(zhì)量比為1 : 0.01~ 0. 03〇
[0016] 作為優(yōu)選的，步驟②中所投加的硫化鈉與步驟①待處理的含鋅磷化廢渣的質(zhì)量比 為 0· 06 ~0· 07 : 1。
[0017] 本發(fā)明具有積極的效果：（1)本發(fā)明的穩(wěn)定固化方法使用重金屬捕集劑作為鋅穩(wěn) 定劑，重金屬捕集劑中含有對(duì)重金屬鋅離子有配位能力的_順-055似、-〇)0!1、-順 2或-OH基 團(tuán)，這些基團(tuán)都有孤對(duì)電子，遇到具有空d軌道的重金屬鋅離子，可參與對(duì)鋅離子的螯合作 用，形成穩(wěn)定的螯合物，從而達(dá)到穩(wěn)定化重金屬鋅的效果，因此本發(fā)明的穩(wěn)定固化方法對(duì)鋅 的固化效果好，大大減少了石灰、水泥的用量，從而減小體積增容比。
[0018] (2)本發(fā)明的穩(wěn)定固化方法處理含鋅磷化廢渣所需的物料如硫化鈉、石灰、水泥等 來源廣泛，相比較其他方法，處理成本較低。
[0019] (3)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間短，常溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間2~3天即可；相比其 他方法，處理效率較高。
【附圖說明】
[0020] 圖1為實(shí)施例1所用的重金屬捕集劑的紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] (實(shí)施例1) 本實(shí)施例處理的含鋅磷化廢渣來自磷化工藝生產(chǎn)車間，含水率為35%。根據(jù)《危險(xiǎn)廢 物鑒別標(biāo)準(zhǔn)腐蝕性鑒別》（GB 5085. 1-2007)測(cè)得廢渣浸出液的pH值為3 ;按照《固體廢 物銅、鋅、鉛、鎘的測(cè)定原子吸收分光光度法》（GB/T 15555. 2-1995)測(cè)得鋅的浸出濃度為 625mg/L〇
[0022] 本實(shí)施例的含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法包括以下步驟： ①稱取100g待處理的含鋅磷化廢渣，向其中加入Ig重金屬捕集劑，攪拌20 min，攪拌 結(jié)束后得到均勻的泥漿狀物料。含鋅磷化廢渣與重金屬捕集劑的質(zhì)量比為1 : 0.01。
[0023] 所述重金屬捕集劑是螯合劑，是含有S原子和N原子的化合物，其中含 有-NH-CSSNa、-C00H、_順 2和-OH基團(tuán)，本實(shí)施例所用的重金屬捕集劑的紅外光譜圖見圖 1。上述基團(tuán)作為吸附中心都有孤對(duì)電子，遇到具有空d軌道的重金屬鋅離子，可參與對(duì)鋅 離子的螯合作用，從而與鋅離子形成穩(wěn)定的螯合物。
[0024] 本實(shí)施例所用的重金屬補(bǔ)集劑是KS-101，由無(wú)錫西漳環(huán)保制藥有限公司生產(chǎn)。
[0025] ②攪拌狀態(tài)下向步驟①得到的泥漿狀物料中加入硫化鈉，繼續(xù)攪拌20~30 min (本實(shí)施例中為20min)，攪拌結(jié)束后得到微黑色物料；攪拌速度為100~110轉(zhuǎn)/分。硫化 鈉與鋅等其他重金屬形成沉淀，進(jìn)一步降低鋅的浸出。
[0026] 所投加的硫化鈉與步驟①待處理的含鋅磷化廢渣的質(zhì)量比為0.06~0.07 : 1，本 實(shí)施例中硫化鈉的加入量為6g，硫化鈉與磷化廢渣的質(zhì)量比為0.06 : 1。
[0027] ③向步驟②攪拌后得到的微黑色物料中加入黃沙和水泥，攪拌15~25 min(本實(shí) 施例中為20min)，攪拌速度為120~130轉(zhuǎn)/分，得到灰黑色攪拌料。步驟①待處理的含鋅 磷化廢渣與黃沙、水泥的質(zhì)量比為1 : 0.2~0.3 : 0.2~0.4。本實(shí)施例中加入的黃沙質(zhì) 量為20g，水泥質(zhì)量為20g。
[0028] 本步驟通過水泥的水合和包覆，達(dá)到穩(wěn)定化固化鋅的作用，進(jìn)一步降低鋅的浸出。
[0029] ④將步驟③得到的灰黑色攪拌料冷卻至常溫，轉(zhuǎn)移至成型模具內(nèi)，在成型壓力 3~IOMpa下制成圓柱體，從模具中取出后常溫養(yǎng)護(hù)2至3天后得到固化體，完成含鋅磷化 廢渣的穩(wěn)定固化。
[0030] 根據(jù)《固體廢物浸出毒性浸出方法--硫酸硝酸法》（HJ/T 299-2007)和《固體廢 物浸出毒性浸出方法--翻轉(zhuǎn)法》（GB 5086. 1-1997)，待處理的含鋅磷化廢渣(表中稱為原 廢渣）與步驟④固化體的鋅及金屬元素浸出毒性檢測(cè)結(jié)果如下表1 : 表1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法，其特征在于包括以下步驟： ① 向待處理的含鋅磷化廢渣中加入重金屬捕集劑，攪拌均勻，得到泥漿狀物料；含鋅磷 化廢渣與重金屬捕集劑的質(zhì)量比為1 : 0.0 l~0. 10 ; ② 攪拌狀態(tài)下向步驟①得到的泥漿狀物料中加入硫化鈉，繼續(xù)攪拌20~30 min，攪 拌結(jié)束后得到微黑色物料；所投加的硫化鈉與步驟①待處理的含鋅磷化廢渣的質(zhì)量比為 0? 03 ~0? 10 : 1 ; ③ 向步驟②攪拌后得到的微黑色物料中加入黃沙和水泥，或者向步驟②攪拌后得到的 微黑色物料中加入氫氧化鈣粉末和水泥；攪拌均勻得到攪拌料； ④ 將步驟③得到的攪拌料冷卻至常溫，轉(zhuǎn)移至成型模具內(nèi)，成型后從模具中取出，然后 常溫養(yǎng)護(hù)2至4天后得到固化體，完成含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法，其特征在于： 步驟①中所用的重金屬捕集劑是螯合劑，是含有S原子和N原子的化合物，其中含 有-NH-CSSNa、-COOH、_順2和-OH 基團(tuán)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法，其特征在于：步驟③中向步 驟②攪拌后得到的微黑色物料中加入黃沙和水泥時(shí)，步驟①待處理的含鋅磷化廢渣與黃 沙、水泥的質(zhì)量比為1 : 0.2~0.3 : 0.2~0.4。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法，其特征在于：步驟③中向步 驟②攪拌后得到的微黑色物料中加入氫氧化鈣粉末和水泥時(shí)，步驟①待處理的含鋅磷化廢 渣與氫氧化鈣粉末、水泥的質(zhì)量比為1 : 0.2~0.4 : 0.2~0.4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法，其特征在于：步驟①中含鋅 磷化廢渣與重金屬捕集劑的質(zhì)量比為1 : 0. 01~0. 03。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法，其特征在于：步驟②中所投 加的硫化鈉與步驟①待處理的含鋅磷化廢渣的質(zhì)量比為0.06~0.07 : 1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化方法，首先向待處理的含鋅磷化廢渣中加入重金屬捕集劑，攪拌均勻，得到泥漿狀物料；攪拌狀態(tài)下向得到的泥漿狀物料中加入硫化鈉，繼續(xù)攪拌20～30min，攪拌結(jié)束后得到微黑色物料；向攪拌后得到的微黑色物料中加入黃沙或石灰和水泥，攪拌均勻得到攪拌料；將得到的攪拌料冷卻至常溫，轉(zhuǎn)移至成型模具內(nèi)，成型后從模具中取出，然后常溫養(yǎng)護(hù)2至3天后得到固化體，完成含鋅磷化廢渣的穩(wěn)定固化。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間短，常溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間2～3天即可；相比其他方法，處理效率較高。
【IPC分類】B09B5-00, B09B3-00, A62D101-43, A62D3-33
【公開號(hào)】CN104874581
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510208654
【發(fā)明人】尚通明, 周書利, 樊紅杰, 岳喜龍, 劉維橋, 仲鵬鵬
【申請(qǐng)人】江蘇理工學(xué)院
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年4月28日