本發(fā)明屬于冶金固廢利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用冶金行業(yè)內(nèi)的固廢一體化解毒并固化鉻渣的方法。
背景技術(shù)：
鉻渣是鋼鐵企業(yè)在處理鋼材表面質(zhì)量時不可避免所產(chǎn)生的一種固體廢棄物，由于含有六價鉻，被國家環(huán)保部門定義為危險廢棄物，禁止外排。目前鋼鐵企業(yè)一般簡單處理后的鉻渣交給有危廢處理資質(zhì)的公司進行處理，并支付高昂的處理費用。以武漢某鋼企為例，年產(chǎn)鉻渣量2000余噸，需支付的鉻渣處理費用為800余萬元。
鉻渣的處理技術(shù)原理是利用化學(xué)藥劑將鉻渣中六價鉻進行還原，轉(zhuǎn)化為無毒的三價鉻，再用沉淀劑將三價將解毒后的三價鉻進行固化沉淀下來，防止鉻元素浸出對環(huán)境造成的污染。目前國內(nèi)外環(huán)保公司及科研機構(gòu)針對鉻渣開展了大量的研究，如：王麗娜(申請?zhí)枺?01210307828.2)發(fā)明了一種利用燒結(jié)煙氣處理含鉻廢水的方法及設(shè)備：以預(yù)除塵后的燒結(jié)煙氣作為還原劑，通過強迫氣液兩相接觸，使燒結(jié)煙氣中的so2與六價鉻反應(yīng)，最終還原生成三價鉻，尾氣用堿液吸收，三價鉻用堿塊沉淀。陳鵬(申請?zhí)枺?0110077811.8)發(fā)明了一種改性高爐渣水泥固化體，將高爐渣、粉煤灰、鉻渣和水泥等材料制備固化體，測出六價鉻浸出濃度小于0.1mg/l。從上述研究結(jié)果可以看出，有的研究將解毒與固化技術(shù)分步進行，流程長，效率低，成本高；有的研究雖然是一體化，但固化體強度低，鉻元素浸出濃度高。因此，發(fā)明一種低成本的，無污染的，且解毒與固化合二為一的處理鉻渣技術(shù)是未來解決鉻渣污染問題的研究方向。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對冶金行業(yè)內(nèi)產(chǎn)生的鉻渣污染問題，提供一種基于冶金固廢的鉻渣解毒固化一體化技術(shù)，該技術(shù)涉及的工藝簡單，流程短，所得鉻渣固化體中六價鉻浸出濃度小，對環(huán)境無污染；且固化體強度高，適合填埋。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種基于冶金固廢的鉻渣一體化解毒固化方法，具體步驟如下：
1)原料稱取，各原料及其所占質(zhì)量百分比為：水泥5～8％，礦粉15～20％，半干法脫硫灰2～6％，鉻渣5～20％，鋼渣20～30％，標(biāo)準(zhǔn)砂30～40％；
2)將稱量好的半干法脫硫灰與鉻渣加水進行一次攪拌，然后依次經(jīng)壓濾機濾和烘干機烘干至殘余水分小于1wt％得混合料i，然后依次加入鋼渣、水泥、礦粉和標(biāo)準(zhǔn)砂，并加水進行二次攪拌，再進行成型、固化、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護，即得解毒后的鉻渣固化物。
上述方案中，所述鋼渣為經(jīng)選鐵、過篩后的鋼渣尾渣，其粒徑不大于4.75mm，含鐵量不大于1％。
上述方案中，所述礦粉由高爐礦渣粉磨至比表面積大于450m2/kg而成。
上述方案中，所述半干法脫硫灰來自于燒結(jié)煙氣半干法脫硫工藝副產(chǎn)物，其主要成分及其所占質(zhì)量百分比為：亞硫酸鈣35～60％、硫酸鈣15～30％、碳酸鈣10～20％。
上述方案中，所述鉻渣中六價鉻的質(zhì)量含量為2～15％。
優(yōu)選的，所述半干法脫硫灰中亞硫酸根與鉻渣中六價鉻的質(zhì)量比為(2.0～3.0):1；鋼渣+鉻渣的質(zhì)量和與水泥+礦粉+半干法脫硫灰的質(zhì)量和之比為(1.2～1.8):1。
上述方案中，所述一次攪拌過程中控制水灰比為(3～5):1。
上述方案中，所述一次攪拌速度為500～1000r/min，攪拌的時間為10～20min。
上述方案中，所述二次攪拌過程中加水量為固體原料總質(zhì)量的20～25％。
上述方案中，所述二次攪拌步驟為：首先以200～400r/min的速度攪拌2～5min，然后提高轉(zhuǎn)速至400～600r/min攪拌5～10min。
發(fā)明的原理為：本發(fā)明采用脫硫灰中亞硫酸鈣作為還原劑，對鉻渣中的六價鉻進行還原得到無毒的三價鉻；同時亞硫酸鈣被氧化為硫酸鈣，可替代石膏作為水泥緩凝劑，同時可用作固化材料激發(fā)劑，無需額外引入其他激發(fā)劑，進一步激發(fā)得到高強度的固化體，從而保證鉻渣毒性浸出濃度達到要求，在解決鉻渣毒性的同時，可有效解決脫硫灰的資源化利用問題；還原后的鉻渣還可代替一部分鋼渣，通過與水泥、礦粉、脫硫灰及鉻渣、標(biāo)準(zhǔn)砂的配合，制備固化體，使鉻渣固化徹底解毒鉻渣；本在實現(xiàn)鉻渣中六價鉻的還原的同時，可實現(xiàn)脫硫灰中亞硫酸鈣的氧化過程，有效實現(xiàn)六價鉻解毒與亞硫酸鈣資源化的統(tǒng)一；同時通過對原料配方進行優(yōu)化，保證鉻渣解毒完全，顯著降低處理后鉻渣的浸出毒性。
本發(fā)明以鋼渣、礦渣、少量水泥為固化材料，脫硫灰中亞硫酸鈣作為還原劑，脫硫灰除用作還原劑外，自身氧化后所得脫硫灰可進一步作為激發(fā)劑，激發(fā)鋼渣與礦渣等固化材料生成水化硅酸鈣凝膠，固化還原后的鉻渣，形成高強固化體。本發(fā)明所得固化體強度高，鉻渣浸出毒性小，環(huán)境友好。
本發(fā)明的有益效果為：
1)本發(fā)明利用脫硫灰中的亞硫酸鈣作為還原劑，對鉻渣中的六價鉻進行還原，同步實現(xiàn)六價鉻的還原和亞硫酸鈣的氧化，氧化所得硫酸鈣可用作鋼渣等固化材料的激發(fā)劑，進一步激發(fā)得到高強度的固化體，保證鉻渣的解毒效果；本發(fā)明無需調(diào)節(jié)ph，控制反應(yīng)酸堿性，也無需額外引入激發(fā)劑，即可實現(xiàn)解毒固化鉻渣的目的，且經(jīng)本發(fā)明處理后的鉻渣浸出濃度小于0.02mg/l，毒性極低，環(huán)境友好。
2)本發(fā)明利用冶金行業(yè)的固體廢棄物作為鉻渣的解毒劑和固化材料，避免使用化學(xué)藥劑，從而減少化學(xué)藥劑對環(huán)境帶來的二次污染，可有效實現(xiàn)多種冶金固廢的資源化利用問題，具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟效益。
3)經(jīng)本發(fā)明處理后鉻渣中六價鉻還原率高，固化體強度高，鉻元素浸出濃度低，適合填埋處理。
4)本發(fā)明制備工藝簡單，流程短，易于市場推廣及實施。
5)本發(fā)明投資成本低，環(huán)保及經(jīng)濟效益顯著。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
以下實施例中，采用的水泥由市售42.5強度等級普硅酸鹽水泥，所述標(biāo)準(zhǔn)砂由市售標(biāo)準(zhǔn)砂生產(chǎn)廠提供。
以下實施例中，所述鋼渣為經(jīng)選鐵、過篩后的鋼渣尾渣，其粒徑不大于4.75mm，含鐵量不大于1％。
所述半干法脫硫灰來自于燒結(jié)煙氣半干法脫硫工藝副產(chǎn)物，其主要成分及其所占質(zhì)量百分比為：亞硫酸鈣48％、硫酸鈣27.8％、碳酸鈣19.3％。
所述鉻渣中六價鉻的含量為4％。
所述礦粉由高爐礦渣粉磨至比表面積不小于450m2/kg而成。
實施例1
一種基于冶金固廢的鉻渣一體化解毒固化方法，具體步驟如下：
1)原料稱取，各原料及其所占質(zhì)量百分比為：水泥5％，礦粉20％，半干法脫硫灰3％，鉻渣8％，鋼渣28％，標(biāo)準(zhǔn)砂36％；
2)將稱量好的半干法脫硫灰與鉻渣倒入攪拌鍋中，按4:1的水灰比加入自來水，控制攪拌速度為600r/min，攪拌15min，然后經(jīng)壓濾機濾去水份，再用烘干機繼續(xù)烘至水分小于1％；然后依次加入鋼渣、水泥、礦粉及標(biāo)準(zhǔn)砂，并加入占固體原料總質(zhì)量25％的水，開動攪拌機，首先以300r/min的速度攪拌3分鐘，再提高轉(zhuǎn)速至500r/min繼續(xù)攪拌6分鐘，然后經(jīng)過振動臺成型，入模固化，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下養(yǎng)護24小時脫模，脫模后繼續(xù)放置在養(yǎng)護箱中養(yǎng)護28天，即得解毒后的鉻渣固化物。
對本實施例所得經(jīng)28天養(yǎng)護處理后的鉻渣固化物進行測定，結(jié)果為：28天抗壓強度達到40.2mpa、六價鉻的浸出濃度為0.013mg/l。
實施例2
一種基于冶金固廢的鉻渣一體化解毒固化方法，具體步驟如下：
1)原料稱取，各原料及其所占質(zhì)量百分比為：水泥8％，礦粉18％，半干法脫硫灰5％，鉻渣16％，鋼渣23％，標(biāo)準(zhǔn)砂30％；
2)將稱量好的半干法脫硫灰與鉻渣倒入攪拌鍋中，按5:1的水灰比加入自來水，控制攪拌速度為800r/min，攪拌10min，然后經(jīng)壓濾機濾去水份，再用烘干機繼續(xù)烘至水分小于1％；然后依次加入鋼渣、水泥、礦粉及標(biāo)準(zhǔn)砂，并加入占固體原料總質(zhì)量22％的水，開動攪拌機，首先以200r/min的速度攪拌4分鐘，再提高轉(zhuǎn)速至600r/min繼續(xù)攪拌7分鐘，然后經(jīng)過振動臺成型，入模固化，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下養(yǎng)護24小時脫模，脫模后繼續(xù)放置在養(yǎng)護箱中養(yǎng)護28天，即得解毒后的鉻渣固化物。
對本實施例所得經(jīng)28天養(yǎng)護處理后的鉻渣固化物進行測定，結(jié)果為：28天抗壓強度達到43.4mpa、六價鉻的浸出濃度為0.016mg/l。
實施例3
一種基于冶金固廢的鉻渣一體化解毒固化方法，具體步驟如下：
1)原料稱取，各原料及其所占質(zhì)量百分比為：水泥7％，礦粉18％，半干法脫硫灰6％，鉻渣18％，鋼渣20％，標(biāo)準(zhǔn)砂31％；
2)將稱量好的半干法脫硫灰與鉻渣倒入攪拌鍋中，按5:1的水灰比加入自來水，控制攪拌速度為700r/min，攪拌16min，然后經(jīng)壓濾機濾去水份，再用烘干機繼續(xù)烘至水分小于1％；然后依次加入鋼渣、水泥、礦粉及標(biāo)準(zhǔn)砂，并加入占固體原料總質(zhì)量23％的水，開動攪拌機，首先以300r/min的速度攪拌3分鐘，再提高轉(zhuǎn)速至500r/min繼續(xù)攪拌8分鐘，然后經(jīng)過振動臺成型，入模固化，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下養(yǎng)護24小時脫模，脫模后繼續(xù)放置在養(yǎng)護箱中養(yǎng)護28天，即得解毒后的鉻渣固化物。
對本實施例所得經(jīng)28天養(yǎng)護處理后的鉻渣固化物進行測定，結(jié)果為：28天抗壓強度達到42.3mpa、六價鉻的浸出濃度為0.018mg/l。
上述實施例僅為最佳例舉，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。以上實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原料前提下，所作出的若干改進，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。