本發(fā)明涉及一種含鉻沉渣的處理工藝，屬于固體廢棄物處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

含有六價(jià)鉻的廢渣不僅需要占用大量的土地進(jìn)行堆存，而且在露天存放時，鉻渣經(jīng)長期雨水沖淋后，大量六價(jià)鉻離子會隨雨水溶解滲出，流入地表河流或滲入地下，對土壤和水資源造成嚴(yán)重的危害。例如1993年美國加州太平洋電力瓦斯公司由于向新克利小鎮(zhèn)附近的土地和水源中排放含鉻污染物，造成該鎮(zhèn)癌癥高發(fā)，小鎮(zhèn)的污染清理和修復(fù)工作延續(xù)至今。2011年4月，云南曲靖兩名運(yùn)輸司機(jī)偷倒鉻渣累積5222.38噸，造成當(dāng)?shù)厮Y源嚴(yán)重污染，表層土壤至今仍未完全修復(fù)。含六價(jià)鉻廢水在處理過程中同樣會產(chǎn)生大量沉渣，為防止其對環(huán)境造成危害，對其進(jìn)行無害化處理是必要的。

目前，常用的處理方法是對鉻渣進(jìn)行解毒處理，將六價(jià)鉻還原為毒性較小的三價(jià)鉻，還原后的廢渣經(jīng)處理后可用于顏填料、建筑和耐火材料的生產(chǎn)，加以綜合利用。CN 102189093B提供了一種鉻渣解毒并加以綜合利用的方法。鉻渣經(jīng)濕法球磨磨成150～250目的鉻渣粉后配制質(zhì)量濃度20～30％的料漿，加入酸浸溶后通入SO₂氣體對六價(jià)鉻進(jìn)行還原，熟化4～6h后進(jìn)行固液分離，解毒后的廢渣可用于建材磚或水泥熟料的生產(chǎn)。CN 101209873B通過向細(xì)顆粒的六價(jià)鉻廢渣中加入碳酸氫鈉或碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合鹽作為礦化劑，采用水熱法或加熱處理后生成可沉降廢渣，實(shí)現(xiàn)了六價(jià)鉻廢渣的分離以及回收利用。上述方法雖解決了鉻渣的毒性及堆存問題，但工藝復(fù)雜，藥劑消耗量大，而且六價(jià)鉻的還原過程不易控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種含鉻沉渣的處理工藝。

本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是：

一種含鉻沉渣的處理工藝，包括以下步驟：

a將高爐礦渣粉和石膏配制成膠凝材料，或?qū)⒏郀t礦渣粉和無水Na₂SO₄配制成膠凝材料；

b將含鉻沉渣與膠凝材料和堿性清液進(jìn)行混合，并攪拌均勻，得到含鉻砂漿，然后將含鉻砂漿進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，得到固結(jié)體；

步驟a中，石膏的摻加量為膠凝材料質(zhì)量的5％-15％，或無水Na₂SO₄的摻加量為膠凝材料質(zhì)量的0.5％-10％；

步驟b中，膠凝材料與含鉻沉渣的質(zhì)量比為1:0.5-1:6，堿性清液與膠凝材料的質(zhì)量比為0.3-0.5。

優(yōu)選的，所述石膏的摻加量為膠凝材料質(zhì)量的10％，或無水Na₂SO₄的摻加量為膠凝材料質(zhì)量的8％。

優(yōu)選的，所述膠凝材料與含鉻沉渣的質(zhì)量比為1:1，堿性清液與膠凝材料的質(zhì)量比為0.35。

上述堿性清液是采用下述步驟獲取的：

c1按照Ca(OH)₂∶AlCl₃·6H₂O摩爾比為3∶1的比例配制成藥劑；

c2將步驟c1配制的藥劑加入到含六價(jià)鉻的廢水中，所加藥劑的質(zhì)量為生成鉻酸型鈣礬石所需化學(xué)計(jì)量的1～5倍，然后加入NaOH，將廢水的pH值調(diào)整至11.7～13.1，控制廢水的溫度為5～40℃，攪拌條件下反應(yīng)0.5～24h，得到懸濁液；

c3將步驟c2得到的懸濁液進(jìn)行抽濾，得到濾液和濾渣，該濾液即為堿性清液。

上述濾渣為步驟b中待處理的含鉻沉渣。

上述養(yǎng)護(hù)過程如下：將含鉻砂漿注入三聯(lián)試模中，在振實(shí)臺上振動以消除氣泡，然后置于20℃，相對濕度≥95％的恒溫養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)24h后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d。當(dāng)然，也可在大氣環(huán)境下進(jìn)行干養(yǎng)護(hù)。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

(1)本發(fā)明以高爐礦渣和石膏，或高爐礦渣和無水Na₂SO₄為原料，按一定比例制得膠凝材料，該膠凝材料能有效膠結(jié)廢水處理過程中產(chǎn)生的含鉻沉渣，對六價(jià)鉻的穩(wěn)定效果好，避免了含鉻沉渣對環(huán)境的二次危害。

(2)本發(fā)明利用處理六價(jià)鉻廢水過程中產(chǎn)生的高堿性清液來激發(fā)高爐礦渣的潛在膠凝活性，不僅降低了處理成本，還可消耗部分等待進(jìn)一步處理的廢水，降低綜合處理成本。

(3)本發(fā)明將含鉻沉渣、膠凝材料和堿性清液按照一定的比例混合并攪勻后，即可在一定時間內(nèi)將含鉻沉渣膠結(jié)固定，形成高強(qiáng)度、低滲透性以及耐久性良好的固結(jié)體，可應(yīng)用于建材、道路鋪設(shè)等領(lǐng)域，在消除鉻渣對環(huán)境潛在危害的同時實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的綜合利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；而且本發(fā)明在固化鉻渣的同時消耗高爐礦渣，達(dá)到“以廢制廢”的目的，踐行可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。

具體實(shí)施方式

針對廢水處理過程中產(chǎn)生的含鉻沉渣，與常見的還原解毒法不同，本發(fā)明采用固化法對鉻渣進(jìn)行固定。含鉻沉渣的固化是利用固化劑把含有六價(jià)鉻的廢棄物固封在固結(jié)體中，利用固結(jié)體致密的結(jié)構(gòu)防止六價(jià)鉻離子的遷移滲透。此工藝無需使用還原性藥劑，而是以冶煉生鐵時產(chǎn)生的副產(chǎn)物(高爐礦渣)為主要原料，利用其在高堿性清液激發(fā)條件下的膠凝活性對鉻渣進(jìn)行固定，將有毒的六價(jià)鉻離子固封在以固體為基質(zhì)的產(chǎn)物之中，有效防止其滲透遷移，從而避免六價(jià)鉻對周邊環(huán)境造成二次污染，以達(dá)到無害化的目的。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

取六價(jià)鉻濃度為300mg·L^-1的廢水1000mL，分別加入0.85gCa(OH)₂和0.93gAlCl₃·6H₂O(Ca(OH)₂和AlCl₃·6H₂O的摩爾比為3∶1，總質(zhì)量為生成鉻酸型鈣礬石所需化學(xué)計(jì)量的1倍)，使用NaOH調(diào)整溶液pH值為12.80，然后在20℃條件下攪拌反應(yīng)4h，隨后使用真空水泵過濾，得到含鉻沉渣和堿性清液。取堿性清液進(jìn)行六價(jià)鉻濃度檢測，其濃度為115.35mg·L^-1。

將S95級高爐礦渣粉、無水石膏按照質(zhì)量比90:10的比例混合，配制出礦渣-石膏基膠凝材料。將膠凝材料與含鉻沉渣按照質(zhì)量比1:1的比例混合均勻，然后按照水灰比(堿性清液與膠凝材料的質(zhì)量比)0.4的比例加入六價(jià)鉻廢水預(yù)處理后得到的堿性清液，在水泥砂漿攪拌機(jī)上攪拌4min后，將料漿倒入4×4×16cm的鋼制試模中，并在振實(shí)臺上振動60次，消除料漿中的氣泡，然后立即放入20℃，相對濕度≥95％的恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，24h后脫模并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d，得到含鉻沉渣的固結(jié)體試樣。

按GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》對試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測定，按GB 5086.1-1997《固體廢物浸出毒性浸出方法(翻轉(zhuǎn)法)》和GB/T15555.4-1995《固體廢物六價(jià)鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》對試塊進(jìn)行六價(jià)鉻浸出濃度檢測。測試結(jié)果顯示，固結(jié)體養(yǎng)護(hù)28d后抗壓強(qiáng)度達(dá)到30.71MPa，六價(jià)鉻浸出濃度僅為0.085mg·L^-1，遠(yuǎn)低于GB/T5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》中5mg·L^-1的限制。

實(shí)施例2

取六價(jià)鉻濃度為300mg·L^-1的廢水1000mL，分別加入1.28gCa(OH)₂和1.39gAlCl₃·6H₂O(Ca(OH)₂和AlCl₃·6H₂O的摩爾比為3∶1，總質(zhì)量為生成鉻酸型鈣礬石所需化學(xué)計(jì)量的1.5倍)，使用NaOH調(diào)整溶液pH值為12.80，然后在20℃條件下攪拌反應(yīng)4h，隨后使用真空水泵過濾，得到含鉻沉渣和堿性清液。取堿性清液進(jìn)行六價(jià)鉻濃度檢測，其濃度為80.13mg·L^-1。

將S95級高爐礦渣粉、無水Na₂SO₄按照質(zhì)量比96:4的比例混合，配制出礦渣-Na₂SO₄基膠凝材料。將膠凝材料與含鉻沉渣按照質(zhì)量比1:1的比例混合均勻，然后按照水灰比(堿性清液與膠凝材料的質(zhì)量比)0.4的比例加入六價(jià)鉻廢水預(yù)處理后得到的堿性清液，在水泥砂漿攪拌機(jī)上攪拌4min后將料漿倒入4×4×16cm的鋼制試模中，并在振實(shí)臺上振動60次，消除料漿中的氣泡，然后立即放入20℃，相對濕度≥95％的恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，24h后脫模并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d，得到含鉻沉渣的固結(jié)體試樣。

按GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》對試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測定，按GB 5086.1-1997《固體廢物浸出毒性浸出方法(翻轉(zhuǎn)法)》和GB/T15555.4-1995《固體廢物六價(jià)鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》對試塊進(jìn)行六價(jià)鉻浸出濃度檢測。測試結(jié)果顯示，固結(jié)體養(yǎng)護(hù)28d后抗壓強(qiáng)度達(dá)到23.9MPa，六價(jià)鉻浸出濃度為0.103mg·L^-1，遠(yuǎn)低于GB/T5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》中5mg·L^-1的限制。

實(shí)施例3

含鉻沉渣和堿性清液的制備方法同實(shí)施例1。

將S95級高爐礦渣粉、無水石膏按照質(zhì)量比90:10的比例混合，配制出礦渣-石膏基膠凝材料。將膠凝材料與含鉻沉渣按照質(zhì)量比1:4的比例混合均勻，然后按照水灰比(堿性清液與膠凝材料的質(zhì)量比)0.4的比例加入六價(jià)鉻廢水預(yù)處理后得到的堿性清液，在水泥砂漿攪拌機(jī)上攪拌4min后將料漿倒入4×4×16cm的鋼制試模中，并在振實(shí)臺上振動60次，消除料漿中的氣泡，然后立即放入20℃，相對濕度≥95％的恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，24h后脫模并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d，得到含鉻沉渣的固結(jié)體試樣。

按GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》對試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測定，按GB 5086.1-1997《固體廢物浸出毒性浸出方法(翻轉(zhuǎn)法)》和GB/T15555.4-1995《固體廢物六價(jià)鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》對試塊進(jìn)行六價(jià)鉻浸出濃度檢測。測試結(jié)果顯示，固結(jié)體養(yǎng)護(hù)28d后抗壓強(qiáng)度為9.81MPa，六價(jià)鉻浸出濃度為0.232mg·L^-1，遠(yuǎn)低于GB/T5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》中5mg·L^-1的限制。

實(shí)施例4

含鉻沉渣和堿性清液的制備方法同實(shí)施例1。

將S95級高爐礦渣粉、無水石膏按照質(zhì)量比90:10的比例混合，配制出礦渣-石膏基膠凝材料。將膠凝材料與含鉻沉渣按照質(zhì)量比1:1的比例混合均勻，然后按照水灰比(堿性清液與膠凝材料的質(zhì)量比)0.35的比例加入六價(jià)鉻廢水預(yù)處理后得到的堿性清液，在水泥砂漿攪拌機(jī)上攪拌4min后將料漿倒入4×4×16cm的鋼制試模中，并在振實(shí)臺上振動60次，消除料漿中的氣泡，然后立即放入20℃，相對濕度≥95％的恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，24h后脫模并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d，得到含鉻沉渣的固結(jié)體試樣。

按GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》對試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測定，按GB 5086.1-1997《固體廢物浸出毒性浸出方法(翻轉(zhuǎn)法)》和GB/T15555.4-1995《固體廢物六價(jià)鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》對試塊進(jìn)行六價(jià)鉻浸出濃度檢測。測試結(jié)果顯示，固結(jié)體養(yǎng)護(hù)28d后抗壓強(qiáng)度為37.25MPa，六價(jià)鉻浸出濃度為0.081mg·L^-1，遠(yuǎn)低于GB/T5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》中5mg·L^-1的限制。

實(shí)施例5

對現(xiàn)有含鉻沉渣進(jìn)行處理。采用實(shí)施例1中制得的堿性清液。

將S95級高爐礦渣粉、無水石膏按照質(zhì)量比90:10的比例混合，配制出礦渣-石膏基膠凝材料。將膠凝材料與含鉻沉渣按照質(zhì)量比1:2的比例混合均勻，然后按照水灰比(堿性清液與膠凝材料的質(zhì)量比)0.3的比例加入六價(jià)鉻廢水預(yù)處理后得到的堿性清液，在水泥砂漿攪拌機(jī)上攪拌4min后將料漿倒入4×4×16cm的鋼制試模中，并在振實(shí)臺上振動60次，消除料漿中的氣泡，然后立即放入20℃，相對濕度≥95％的恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，24h后脫模并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d，得到含鉻沉渣的固結(jié)體試樣。

按GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》對試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測定，按GB 5086.1-1997《固體廢物浸出毒性浸出方法(翻轉(zhuǎn)法)》和GB/T15555.4-1995《固體廢物六價(jià)鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》對試塊進(jìn)行六價(jià)鉻浸出濃度檢測。測試結(jié)果顯示，固結(jié)體養(yǎng)護(hù)28d后抗壓強(qiáng)度為15.67MPa，六價(jià)鉻浸出濃度為0.151mg·L^-1，遠(yuǎn)低于GB/T5085.3-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》中5mg·L^-1的限制。