專利名稱：鉻渣的無害化和資源化處理方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)固體廢棄物——鉻渣無害化和資源化處理方法，具體涉及一種含有六價(jià)鉻的鉻渣的無害化和資源化處理方法。
背景技術(shù)：
鉻渣是鉻鹽工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的固體廢棄物，其內(nèi)含有對(duì)人類具有強(qiáng)毒害性的六價(jià)鉻，其毒性是三價(jià)鉻的100倍。目前我國近百家鉻渣排放單位已累計(jì)堆存鉻渣300萬噸以上，因此，解決鉻渣的處理問題已是當(dāng)務(wù)之急。
多年來，我國對(duì)鉻渣綜合利用和治理技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并取得了突破性的進(jìn)展。在綜合利用方面主要是以鉻渣為原料制作玻璃著色劑、鈣鎂磷肥、鑄石、礦渣棉、水泥、以及用作冶金工業(yè)的添加劑(如煉鐵輔料)等；鉻渣的無害化處理主要是將鉻渣中的六價(jià)鉻通過濕法(用硫酸亞鐵或硫化鈉等還原物質(zhì)將鉻渣中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻)或干法(鉻渣與煤粉混合，在高溫還原條件下將鉻渣中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻)還原成三價(jià)鉻。盡管對(duì)鉻渣的治理技術(shù)甚多，但多由于解毒不徹底、工藝復(fù)雜、吃渣量小、處理成本過高及產(chǎn)品銷售困難等因素而無法應(yīng)用實(shí)施。因此，到目前為止，還沒有找到一條切實(shí)可行的鉻渣綜合利用、治理途徑。國外早期采取化學(xué)淋溶法對(duì)鉻渣中的鉻進(jìn)行回收處理，但由于耗資過大，且易產(chǎn)生二次污染，因此現(xiàn)已基本廢除。對(duì)于鉻渣的最終處理，發(fā)達(dá)國家多趨于安全填埋，但它需要對(duì)有害成分(六價(jià)鉻)進(jìn)行固化等預(yù)處理，技術(shù)要求高，處理過程復(fù)雜，目前我國僅停留在試驗(yàn)階段。
煤矸石是成煤時(shí)與煤層伴生的一種含碳量低、比較堅(jiān)硬的黑色巖石，在煤礦開采和洗煤過程中成為廢渣排放，一般每開采1噸原煤約排矸石0.2噸，目前，我國煤矸石的總排放量已達(dá)30億噸以上。煤矸石堆積不但占用了大量寶貴土地，矸石的揚(yáng)塵、自燃還造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，我國煤炭行業(yè)長期以來在努力探索煤矸石綜合利用的有效途徑，將其用于發(fā)電，生產(chǎn)磚、瓦、水泥、預(yù)制構(gòu)件及輕骨料，并取得較好效益。由于煤矸石具有一定的熱值，利用煤矸石自身熱量為內(nèi)燃料，我國已經(jīng)開發(fā)了煤矸石全自養(yǎng)內(nèi)燃磚生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)的內(nèi)燃磚隔音隔熱、強(qiáng)度高、外形美觀，市場效益好。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于鉻渣的處理現(xiàn)狀和煤矸石的特性，本發(fā)明提出了一種新的以廢治廢的鉻渣的無害化和資源化處理方法，該方法利用煤矸石自身的能源對(duì)鉻渣進(jìn)行大批量、資源化無害處理，經(jīng)該方法處理的鉻渣，鉻渣中的六價(jià)鉻可轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的三價(jià)鉻，三價(jià)鉻不會(huì)重新氧化為六價(jià)鉻，處理后的鉻渣無毒害，不污染環(huán)境。該方法具有較好的應(yīng)用前景，可以在我國整個(gè)鉻鹽工業(yè)進(jìn)行技術(shù)推廣。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種經(jīng)無害化和資源化處理后的鉻渣的應(yīng)用方法，即將鉻渣用于加工建筑材料或其他產(chǎn)品，在加工過程中鉻渣的毒性可得充分有效地降解，該技術(shù)可將鉻渣充分利用，節(jié)約資源，治理了環(huán)境。
本發(fā)明公開了一種鉻渣的無害化和資源化處理方法，其特征在于，將鉻渣與含有三價(jià)鋁和含碳的物質(zhì)混合后在900-1200℃自氧焙燒24-36小時(shí)。通常在自氧焙燒過程中溫度范圍會(huì)做一定的波動(dòng)，上述溫度范圍為磚的自氧焙燒溫度范圍，也是鉻渣解毒的最佳溫度范圍。
通常含有三價(jià)鋁和碳的物質(zhì)為煤矸石。
優(yōu)先所述鉻渣占煤矸石的重量百分比為小于等于6％。
進(jìn)一步優(yōu)選所述鉻渣占煤矸石的重量百分比最佳為4％～6％。
上述技術(shù)方案中，所述鉻渣與煤矸石混合時(shí)，可以視具體情況加入一定比例的其他輔料，也可以不加任何輔料。
通常所述鉻渣與煤矸石混合后在窯中高燒，最佳溫度范圍為900-1200℃。
本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種經(jīng)無害化和資源化處理的鉻渣的應(yīng)用，其特征在于，將鉻渣和含有三價(jià)鋁的物質(zhì)混合后在900-1200℃自氧焙燒24-36小時(shí)，將自氧焙燒后的產(chǎn)物(例如，煤矸石磚)可直接作為建筑材料使用或在其他方面使用。
本發(fā)明中，將鉻渣進(jìn)行無毒化、資源化處理的技術(shù)主要采用的是高溫自氧焙燒還原和類質(zhì)同像固化技術(shù)。
類質(zhì)同像是指某種物質(zhì)晶格中的部分構(gòu)造位置被介質(zhì)中的其他質(zhì)點(diǎn)(原子、離子、分子等)取代，只引起晶格常數(shù)的微小變化，而晶格構(gòu)造類型、化學(xué)鍵類型保持不變的現(xiàn)象。當(dāng)兩種質(zhì)點(diǎn)電荷相同時(shí)，若半徑相差R＝(r1-r2)/r2≤15％時(shí)，可以形成完全類質(zhì)同像；若R＝15％-40％，高溫下形成完全類質(zhì)同像，溫度降低將發(fā)生分離，形成有限類質(zhì)同像；若R＞40％，即使在高溫下也只能形成有限類質(zhì)同像，低溫下不能形成類質(zhì)同像。由于三價(jià)鉻的半徑為6.15nm，三價(jià)鋁的半徑為5.35nm，兩者相差14.95％≤15％；而且三價(jià)鉻和三價(jià)鋁化學(xué)鍵類型相同，所帶電荷數(shù)相同(均為+3)；配位數(shù)為6時(shí)，配位多面體均為正八面體；正三價(jià)離子的晶體結(jié)構(gòu)都屬于立方晶系。因此，三價(jià)鉻與三價(jià)鋁可以形成完全類質(zhì)同像；而將煤矸石與鉻渣混合自氧焙燒時(shí)，煤矸石中SiO2(50％～60％)、Al2O3(15％～30％)含量較高，在自氧焙燒過程中易于活化，這樣更有利于三價(jià)鉻與三價(jià)鋁形成類質(zhì)同像。由此，還原形成的三價(jià)鉻完全可以類質(zhì)同像的方式取代鋁硅酸鹽晶格中的三價(jià)鋁，形成性質(zhì)非常穩(wěn)定的含鉻鋁硅酸鹽或含鉻鋁礦物，從而防止三價(jià)鉻在自然環(huán)境下再次氧化成六價(jià)鉻，從根本上消除六價(jià)鉻的危害。
從本發(fā)明的技術(shù)方案看，在煤矸石中加入一定比率的鉻渣(及其它輔料)，然后運(yùn)用自養(yǎng)(免燒)煤矸石磚自氧焙燒技術(shù)和類質(zhì)同像固化技術(shù)，通過煤矸石中的炭和自身熱量將鉻渣中六價(jià)鉻在高溫下還原成三價(jià)鉻；而且只要混合比率合適，鉻渣中六價(jià)鉻可全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鉻。上述鉻渣的處理方法低能耗、低成本、降解徹底。
傳統(tǒng)的鉻渣干法無害處理后，廢渣依然堆積，同時(shí)可造成再次污染；本發(fā)明中運(yùn)用自養(yǎng)煤矸石磚技術(shù)來治理鉻渣后，鉻渣與煤矸石一起成為一種建筑材料或其他產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
1將鉻渣按平均重量百分比為5％(在工藝的實(shí)際操作過程中，其比例有一定的變化范圍，為4％-6％)的比例加入到煤矸石磚的制備原料中，然后按照煤矸石磚的生產(chǎn)制備程序進(jìn)行粉碎、陳化、成型、養(yǎng)護(hù)、干燥，在窯中于溫度范圍900-1200℃(在磚的自氧焙燒過程中，主題自氧焙燒溫度有一定的變化范圍)自養(yǎng)自氧焙燒29小時(shí)。對(duì)自氧焙燒后的煤矸石磚按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行浸出毒性實(shí)驗(yàn)，測定浸出液中六價(jià)鉻含量低于1.5mg/L，總鉻含量低于10mg/L。達(dá)到《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》(GB5085.3-1996)，符合國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式
2將鉻渣按平均重量百分比為4％(在工藝的實(shí)際操作過程中，其比例有一定的變化范圍，為3.5％-4.5％)的比例加入到煤矸石磚的制備原料中，同時(shí)加入5％(一般要求≤6％)的低鈣、低鎂的其他輔料(輔料中CaO的含量低于15％、MgO含量低于10％)，然后按照煤矸石磚的制備程序進(jìn)行粉碎、陳化、成型、養(yǎng)護(hù)、干燥，在窯中于900-1200℃自養(yǎng)自氧焙燒26小時(shí)。對(duì)自氧焙燒后的煤矸石磚按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行浸出毒性實(shí)驗(yàn)，測定浸出液中六價(jià)鉻含量低于1.5mg/L，三價(jià)鉻含量低于10mg/L。達(dá)到《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》(GB5085.3-1996)，符合國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
由
具體實(shí)施例方式
1和具體實(shí)施方式
2自氧焙燒后的煤矸石磚，其性能達(dá)到國家相應(yīng)的建材標(biāo)準(zhǔn)。自氧焙燒后的煤矸石磚可廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)。
具體實(shí)施例方式
3
將鉻渣按平均重量百分比為5％(在工藝的實(shí)際操作過程中，其比例有一定的變化范圍，為4％-6％)的比例加入到制備原料中，然后根據(jù)不同產(chǎn)品生產(chǎn)程序?qū)旌虾蟮脑线M(jìn)行加工，在900-1200℃自氧焙燒30小時(shí)。對(duì)自氧焙燒后的產(chǎn)品按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行浸出毒性實(shí)驗(yàn)，測定浸出液中六價(jià)鉻含量低于1.5mg/L，三價(jià)鉻含量低于10mg/L。達(dá)到《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》(GB5085.3-1996)，符合國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式
4將鉻渣按平均重量百分比為3％(在工藝的實(shí)際操作過程中，其比例有一定的變化范圍，為2.5％-3.5％)的比例加入到煤矸石磚的制備原料中，同時(shí)加入含重量百分比為4％CaO和3％MgO的輔料，然后根據(jù)不同產(chǎn)品生產(chǎn)程序?qū)旌虾蟮脑线M(jìn)行加工，在900-1200℃自氧焙燒35小時(shí)。對(duì)自氧焙燒后的產(chǎn)品按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行浸出毒性實(shí)驗(yàn)，測定浸出液中六價(jià)鉻含量低于1.5mg/L，三價(jià)鉻含量低于10mg/L。達(dá)到《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn) 浸出毒性鑒別》(GB5085.3-1996)，符合國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
在
具體實(shí)施例方式
3和具體實(shí)施方式
4中，鉻渣不影響產(chǎn)品性能。由上述方案自氧焙燒后的各類產(chǎn)品，其性能達(dá)到國家相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。自氧焙燒后的產(chǎn)品可在相關(guān)行業(yè)應(yīng)用。
本發(fā)明采用的鉻渣固化穩(wěn)定技術(shù)，使三價(jià)鉻以類質(zhì)同像的方式取代煤矸石中鋁硅酸鹽或含鋁礦物晶格中的三價(jià)鋁，形成性質(zhì)非常穩(wěn)定的含鉻鋁硅酸鹽或含鉻鋁礦物，從而防止三價(jià)鉻在自然環(huán)境下再次氧化成六價(jià)鉻。
權(quán)利要求
1.一種鉻渣的無害化和資源化處理方法，其特征在于，將鉻渣與含有三價(jià)鋁和碳的物質(zhì)混合后在900-1200℃焙燒24-36小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉻渣的無害化和資源化處理方法，其特征在于，含有三價(jià)鋁的物質(zhì)為煤矸石。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉻渣的無害化和資源化處理方法，其特征在于，所述鉻渣占煤矸石的重量百分比為小于等于6％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉻渣的無害化和資源化處理方法，其特征在于，所述鉻渣占煤矸石的重量百分比為4％～6％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的鉻渣的無害化和資源化處理方法，其特征在于，所述鉻渣與煤矸石混合后在窯中高溫焙燒。
6.一種經(jīng)無害化和資源化處理的鉻渣的應(yīng)用，其特征在于，將鉻渣與含有三價(jià)鋁和碳的物質(zhì)混合后在900-1200℃焙燒24-36小時(shí)，將焙燒后的混合物用于加工建筑材料和其他產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的經(jīng)無害化和資源化處理的鉻渣的應(yīng)用，其特征在于，含有三價(jià)鋁的物質(zhì)為煤矸石。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的經(jīng)無害化和資源化處理的鉻渣的應(yīng)用，其特征在于，所述鉻渣占煤矸石的重量百分比為小于等于6％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的經(jīng)無害化和資源化處理的鉻渣的應(yīng)用，其特征在于，所述鉻渣占煤矸石的重量百分比為4％～6％。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的經(jīng)無害化和資源化處理的鉻渣的應(yīng)用，其特征在于，所述鉻渣與煤矸石混合后在窯中高溫焙燒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鉻渣的無害化和資源化處理方法及其應(yīng)用，該方法為將鉻渣與含有三價(jià)鋁和碳的物質(zhì)混合后在900－1200℃焙燒24－36小時(shí)。應(yīng)用為將鉻渣與含有三價(jià)鋁和碳的物質(zhì)混合后在900－1200℃焙燒24－36小時(shí)，將焙燒后的產(chǎn)物直接作為建筑材料使用或用于其他方面。通常含有三價(jià)鋁的物質(zhì)為煤矸石；所述鉻渣占煤矸石的重量百分比為小于等于6％；所述鉻渣占煤矸石的重量百分比最佳為4％～6％。經(jīng)該方法處理的鉻渣，鉻渣中的六價(jià)鉻可轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的三價(jià)鉻，三價(jià)鉻不會(huì)重新氧化為六價(jià)鉻，處理后的鉻渣無毒害，不污染環(huán)境，處理后的鉻渣可用于加工建筑材料或其他產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1528532SQ200310105320
公開日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者匡少平 申請(qǐng)人:匡少平