一种铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法技术

本发明专利技术公开了一种铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法，包括（1）对铬渣进行干燥，干燥后添加抗坏血酸，再加水搅拌，将铬渣烘干，得到解毒后的铬渣；（2）对高炉矿渣进行干燥，干燥后进行球磨处理，过筛，得到颗粒尺寸均匀的高炉矿渣；（3）向复合激发剂加水制取复合激发剂溶液，再将高炉矿渣、解毒后的铬渣混合均匀后加入复合激发剂溶液，搅拌均匀，再进行入模、固化、脱模及养护；按质量份计，所述铬渣10～50份，高炉矿渣45～81份，复合激发剂为5～9份。该制备方法操作简单，制备的胶凝材料具有优异的力学性能，不仅能减少高炉矿渣等工业固体废弃物的堆存产生的环境问题，还能有效固化铬渣中重金属铬的浸出，实现以废治废的目的。实现以废治废的目的。实现以废治废的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法


[0001]本专利技术涉及一种固化/稳定化方法，尤其涉及一种铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法。

技术介绍

[0002]固化/稳定化技术被认为是一种处置危险废物的高效方法。同时，碱激发胶凝材料是应用于固化/稳定化过程中的一种理想材料。同普通波特兰水泥(OPC)相比，这种材料通常具有以下几大优点：1)二氧化碳排放量低；2)节约能源；3)良好的耐化学腐蚀性能；4)有效固化重金属离子。与偏高岭土、粉煤灰等材料相比，高炉矿渣中的硫元素含量更高，可以作为固化铬渣过程中六价铬的还原剂。另外，根据现有的研究报道，碱矿渣胶凝材料的抗压强度普遍地高于地质聚合物的强度。
[0003]介于前述的碱激发胶凝材料的诸多优势，以及制备原材料的廉价性、便捷性等，这种胶凝材料已经被国内外的不少研究者用于重金属铬及含铬污染物的固化/稳定化处置过程中，这样一方面可以解决工业固体废弃物的堆存问题，另一方面又能够实现以废治废的目标，是真正意义上的一举两得。
[0004]El
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Eswed等人研究了高岭土/沸石基地质聚合物对重金属Pb(II)，Cu(II)，Cd(II)与Cr(III)的固化效率及机理。通过浸出液中的重金属浸出量、pH值及电导率的测定，研究不同的浸提液中地质聚合物中重金属的进出行为。研究结果表明，高岭土/沸石基地质聚合物通过释放如Na+和K+等在内的安全金属离子，从而使得上述的几种重金属有效地固化。通过浸出实验、电导率以及X射线荧光光谱(XRF)分析，地质聚合物中重金属的固化是由于重金属阳离子参与未反应的沸石、高岭土和地质聚合物相的骨架中的铝负电荷平衡。此外，结合该地聚物的力学性能和XRD分析，其并未受重金属掺入的影响，因此没有证据表明重金属参与了地质聚合反应的新途径。
[0005]黄萧利用复合地质聚合物对铬渣进行固化/稳定化处置，比较了矿渣
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偏高岭土、粉煤灰
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偏高岭土、矿渣
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粉煤灰
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偏高岭土三种复合地质聚合物及普通硅酸盐水泥对铬渣的固化效果，发现矿渣
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粉煤灰
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偏高岭土体系复合地质聚合物对铬渣的固化效果最佳；结合FTIR、NMR、SEM
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EDS、XPS、XRD等技术分析手段，证实该胶凝材料主要通过化学结合、物理吸附及物理固封三种方式实现对铬渣中六价铬及三价铬的固化/稳定化处置。
[0006]Zhang等人通过探究氢氧化钠掺量、液固比、初始六价铬含量、养护时长等因素对碱激发高炉矿渣固化/稳定化处置六价铬进行了较为深入的研究，研究结果表明：碱激发高炉矿渣材料有着较高的抗压强度，能够对六价铬进行有效的物理包裹；1.5％掺量六价铬的固化体180d的总铬浸出浓度低于TCLP浸出标准中5mg/L的限值；碱激发高炉矿渣胶凝材料有着较强的将六价铬还原为三价铬的能力。
[0007]Muhammad等人利用硅酸钠、氢氧化钠作复合碱激发剂激发高炉矿渣和粉煤灰来制备胶凝材料，并对六价铬、铅和镉等重金属的固化/稳定化进行相应研究。通过探究聚羧酸系减水剂添加量、碱激发剂配比、液固比和养护温度等四个因素对碱激发胶凝材料力学性
能的影响，并在此基础上结合水平振荡法和硫酸硝酸法两种浸出方法的浸出结果来探究其对六价铬、铅、镉的固化/稳定化效果。结果表明，在70℃养护后，适宜的减水剂通过降低液固比改善了胶凝体的力学性能；当六价铬、铅、镉的添加量分别为0.1％、0.5％和0.3％时，固化体的浸出毒性低于GB 5085.3
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2007中相应的限值。
[0008]综上，现有技术方案的主要缺点如下：
[0009](1)涉及的原材料偏多，前处理更为复杂；
[0010](2)碱激发剂用量偏大，导致处置成本偏高；
[0011](3)固化体的抗压强度虽能达到20MPa以上，但是仍然偏低。

技术实现思路

[0012]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种前处理工艺简单，生产成本低且抗压强度高的铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法。
[0013]技术方案：本专利技术利用复合碱激发剂(氢氧化钠和硅酸钠)激发工业固体废弃物高炉矿渣，以制备性能优良的碱激发胶凝材料，并利用此材料联合抗坏血酸实现对铬渣的解毒
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固化/稳定化处置。该制作方法操作简单，制备的胶凝材料具有优异的力学性能，不仅能减少高炉矿渣等工业固体废弃物的堆存产生的环境问题，还能有效固化铬渣中重金属铬的浸出，实现以废治废的目的。
[0014]本专利技术所述的铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法，包括如下步骤：
[0015](1)对铬渣进行干燥，干燥后添加抗坏血酸，再加水搅拌，将铬渣烘干，得到解毒后的铬渣；
[0016](2)对高炉矿渣进行干燥，干燥后进行球磨处理，过筛，得到颗粒尺寸均匀，比表面积更大的高炉矿渣；
[0017](3)向复合激发剂加水制取复合激发剂溶液，再将高炉矿渣、解毒后的铬渣混合均匀后加入复合激发剂溶液，搅拌均匀，再进行入模、固化、脱模及养护；按质量份计，所述铬渣10～50份，高炉矿渣45～81份，复合激发剂为5～9份。
[0018]进一步地，步骤(1)中所述干燥温度为100～105℃，干燥时间为6～8h；所述抗坏血酸占铬渣的质量比为0.7～1％；所述水与铬渣的质量比为1:1～1.5:1，搅拌时间为20～30min。
[0019]进一步地，步骤(2)中所述干燥温度为100～105℃，干燥时间为4～6h；所述球磨时间为8～12h。
[0020]进一步地，步骤(3)中所述水与固体原材料(复合激发剂、铬渣和高炉矿渣)的质量比为0.24～0.26；所述搅拌时间为10～15min；所述复合激发剂是由氢氧化钠和水玻璃混合制得的，水玻璃模数为1.6～1.8。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：(1)制备工艺简单。本专利技术中的高炉矿渣在复合激发剂(氢氧化钠和水玻璃)的作用下，可制得性能优异的碱激发胶凝材料，且联合抗坏血酸共同处置铬渣，可实现对铬渣中重金属铬的有效固化，工艺过程简单，以废治废，解决工业废渣堆积问题；(2)浸出毒性低、六价铬浸出率低。抗坏血酸联合碱激发胶凝材料主要通过化学还原、化学结合以及物理固封的方式实现对铬渣的固化/稳定化处置。抗坏血酸的加入，极大地降低了铬渣中六价铬的浸出风险，从而使得固化体的六价
铬浸出浓度显著降低。该方法对铬渣的固化量大，浸出毒性低、六价铬浸出率低；(3)制备的胶凝聚合物具有优异的力学性能，铬渣10份，高炉矿渣81份，复合激发剂9份，制得的固化体的抗压强度最高可达124MPa；铬渣50份，高炉矿渣45份，复合激发剂5份，固化体强度仍能达到55MPa，对铬渣具有较好的固化效果。
附图说明
[0022]图1为铬渣中重金属铬的固化/稳定化流程图；
[0023]图2为铬渣固化体的抗压强度图；
[0024]图3为铬渣固化体中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）对铬渣进行干燥，干燥后添加抗坏血酸，再加水搅拌，将铬渣烘干，得到解毒后的铬渣；（2）对高炉矿渣进行干燥，干燥后进行球磨处理，过筛，得到颗粒尺寸均匀的高炉矿渣；（3）向复合激发剂加水制取复合激发剂溶液，再将高炉矿渣、解毒后的铬渣混合均匀后加入复合激发剂溶液，搅拌均匀，再进行入模、固化、脱模及养护；按质量份计，所述铬渣10～50份，高炉矿渣45～81份，复合激发剂为5～9份。2.根据权利要求1所述的铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法，其特征在于，步骤（1）中所述干燥温度为100～105℃，干燥时间为6～8h。3.根据权利要求1所述的铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法，其特征在于，步骤（1）中所述抗坏血酸占铬渣的质量比为0.7～1%。4.根据权利要求1所述的铬渣中重金属铬的固化/稳定化方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏明，薛风娇，陆绘丞，胡书啸，刘莎，陈坤平，宋怡洁，
申请(专利权)人：江苏海洋大学，
类型：发明
国别省市：