專利名稱：含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法涉及一種含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收處理方法。

背景技術(shù)：
顆粒細(xì)小(粒度可達(dá)到納米級(jí))的含六價(jià)鉻廢渣，由于顆粒細(xì)小，使得六價(jià)鉻離子牢固地吸附在顆粒表面，很難用水浸出。但在露天堆放時(shí)經(jīng)長期雨水沖淋或積水浸泡，大量的六價(jià)鉻離子又會(huì)隨水溶出，滲入地表，從而污染地下水、江河湖泊，危害水產(chǎn)、農(nóng)田和各種動(dòng)植物，進(jìn)而危害人類。另一方面，鉻是居于第一位的戰(zhàn)略金屬。鉻及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是冶金工業(yè)、金屬加工、電鍍、制革、油漆、顏料、印染、制藥、照相制版等行業(yè)必不可少的原料。而我國的鉻礦資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國內(nèi)的需求，我國目前探明儲(chǔ)量僅占世界總儲(chǔ)量的0.825％，屬于貧鉻資源國家。
鑒于以上原因，含六價(jià)鉻廢渣的處理便成了環(huán)保中急待解決的一項(xiàng)難題，既希望解決鉻污染問題，又希望能回收可貴的鉻。
前人曾經(jīng)采用過各種方法但收效甚微。國際上主要采用解毒后填埋的方法處理鉻渣，較多采用的是濕法解毒，就是用還原劑直接將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻。這種方法的缺點(diǎn)是鉻元素得不到回收利用，還原后的三價(jià)鉻隨環(huán)境的變化又會(huì)被氧化成六價(jià)鉻，不能徹底除毒，而且處理后的廢渣難以得到應(yīng)用還占用了大量的土地。工業(yè)上常將鉻渣作為生產(chǎn)建筑裝飾材料、陶瓷、微晶玻璃等的原料，可以有效利用鉻渣，但鉻元素沒有得到回收利用。
較好的方法是先用溶液浸出六價(jià)鉻，再對(duì)渣進(jìn)行處理，既可以回收鉻又可以對(duì)濾渣進(jìn)行綜合利用。中國專利“鉻浸出渣處理工藝流程”(CN1085832A)、“鉻渣水溶解毒綜合利用法”(CN1201836A)直接用水浸出可溶性的六價(jià)鉻，中國專利“堿解鉻浸出渣處理工藝”(CN1110196A)在用水浸出鉻之前，采用碳酸鈉將鉻渣中的鉻酸鈣轉(zhuǎn)化成鉻酸鈉以提高浸出效率，而對(duì)于顆粒細(xì)小的含六價(jià)鉻廢渣卻很難用這些方法浸出，即使加熱攪拌鉻浸出率也很低。中國專利“鉻渣還原無毒處理提鈣鎂法”(CN85105628A)采用濃鹽酸將鉻渣中的鉻、鈣、鎂等離子全部溶解并用還原劑將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻。這種方法在中和后產(chǎn)生大量的氫氧化物膠體造成固液分離更加困難。中國專利“鉻渣除毒綜合利用法”(CN1038771A)作了改進(jìn)，用稀鹽酸浸出鉻渣中的大部分酸性六價(jià)鉻，但對(duì)于顆粒細(xì)小的含六價(jià)鉻廢渣這種方法的浸出效果也不理想，此外還消耗了大量的酸。
采用絮凝劑法回收鉻，即將鉻渣與水混合均勻煮沸后，向鉻渣懸浮液中加入絮凝劑使鉻渣微粒增大，迅速沉降，但這種方法在鉻渣中引入了有機(jī)物，給濾渣的后處理工作造成麻煩。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一就是針對(duì)這類顆粒細(xì)小、難于沉降的含六價(jià)鉻廢渣，提供一種工藝簡單、投資小見效快、解毒徹底、回收充分、實(shí)現(xiàn)全渣利用，可有效治理鉻污染又不造成二次污染的含六價(jià)鉻廢渣處理方法； 本發(fā)明的目的之二在于采用一種含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法獲取用于生產(chǎn)涂料、填料、顏料、造紙、耐火材料的廢渣。
本發(fā)明提供一種含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法，即向顆粒細(xì)小、難以沉降的含六價(jià)鉻廢渣加入礦化劑，采用水熱法或加熱處理，生成可沉降廢渣，將上層清液與廢渣分離，廢渣洗滌、干燥。
本發(fā)明采用碳酸氫鈉或碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合鹽作為礦化劑。
本發(fā)明采用碳酸氫鈉作為礦化劑時(shí)，其濃度為0.5mol/L～18mol/L；采用碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合鹽作為礦化劑時(shí)，Na2CO3濃度為0.5mol/L～14mol/L，NaHCO3濃度為0.5mol/L～16mol/L。
本發(fā)明采用的反應(yīng)溫度控制在30℃～250℃。
經(jīng)本發(fā)明處理后的濾渣用于生產(chǎn)涂料、填料、顏料、造紙、耐火材料。
本發(fā)明提供的含六價(jià)鉻廢渣鉻分離回收處理方法原理如下 原始廢渣中主要含有氫氧化鎂和碳酸鈣，本發(fā)明加入的礦化劑(NaHCO3或Na2CO3與NaHCO3的混合鹽)在進(jìn)行水熱處理或加熱處理時(shí)可與Mg(OH)2發(fā)生如下反應(yīng) Mg(OH)2+2NaHCO3→Na2Mg(CO3)2+2H2O(1) 2Mg(OH)2+CaCO3+4NaHCO3→Na2Mg(CO3)2+CaMg(CO3)2+Na2CO3+4H2O(2) 若礦化劑為NaHCO3，則以上兩個(gè)反應(yīng)都會(huì)發(fā)生，生成的復(fù)合鹽為Na2Mg(CO3)2和CaMg(CO3)2。
若礦化劑為Na2CO3與NaHCO3的混合鹽，由于Na2CO3抑制了反應(yīng)式(2)的反應(yīng)，生成的復(fù)合鹽只有Na2Mg(CO3)2。
水熱法或加熱處理后，廢渣中的Mg(OH)2納米級(jí)細(xì)小顆粒就被粒徑為亞微米級(jí)以上的復(fù)合鹽顆粒所取代，同時(shí)水熱法或加熱處理的粗化作用使CaCO3的粒徑也有所增大，所以廢渣的性狀也隨之改變顆粒表面的吸附作用減小，鉻酸根離子也就更容易脫附并溶于水中；同時(shí)顆粒比重增大，在水中沉降效果明顯優(yōu)于原渣，固液分離容易。水熱法或加熱處理后再經(jīng)洗滌、脫水，濾渣的酸溶性六價(jià)鉻含量＜5mg/1kg，可達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的效果在于解決了顆粒細(xì)小的含六價(jià)鉻廢渣鉻浸出難的問題，使其中六價(jià)鉻得到回收應(yīng)用，處理后的濾渣含鉻量低于國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，而且純度和白度較高、粒度均一，可用于生產(chǎn)涂料、填料、顏料、造紙、耐火材料等多種工業(yè)用途。本方法工藝簡單、成本低見效快、處理量大，解毒徹底，能實(shí)現(xiàn)全渣利用，具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提供的含六價(jià)鉻廢渣處理方法具體步驟如下 (1)將含六價(jià)鉻的廢渣、水與礦化劑混合，礦化劑濃度為Na2CO3(0.5mol/L～14mol/L)+NaHCO3(0.5mol/L～16mol/L)或NaHCO3(0.5mol/L～18mol/L)，固液比越大，礦化劑濃度越高。
(2)充分?jǐn)嚢?，使廢渣與溶液混合均勻。
(3)設(shè)定溫度為(30℃～250℃)，在攪拌下或不攪拌下保溫時(shí)間大于2小時(shí)。
(4)水熱處理或加熱結(jié)束后，廢渣固體沉于底部，上面附有結(jié)晶鹽層，上層清液含有高濃度的六價(jià)鉻。
(5)將上述處理后的廢渣進(jìn)行洗滌脫水。
(6)倒出的上層清液和洗滌廢渣的水匯集于廢水處理站，進(jìn)行回收鉻處理。
實(shí)施例1. 1)取0.5噸含六價(jià)鉻廢渣放入水熱釜中，固液比為1∶5，加入Na2CO350kg和NaHCO3 420kg，充分?jǐn)嚢?，關(guān)閉水熱釜，設(shè)定溫度160℃，保溫18小時(shí)。
2)水熱法處理后，倒出上層含六價(jià)鉻的溶液，取出結(jié)晶鹽作為下次水熱處理時(shí)用。對(duì)水熱法處理后的渣進(jìn)行離心洗滌脫水，將濾渣干燥。
4)將含鉻溶液匯集于廢水處理站，進(jìn)行還原、回收、凈化處理，加入還原劑(如硫化鈉、亞硫酸氫鈉等)，將溶液中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，生成Cr(OH)3沉淀，經(jīng)處理后的水可達(dá)到國家排水標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)過程中，水在系統(tǒng)中循環(huán)使用。
5)最后的產(chǎn)物是主要成分為Cr(OH)3的鉻泥，將鉻泥煅燒成Cr2O3，實(shí)現(xiàn)鉻的回收。
原始鉻渣含六價(jià)鉻2848mg/kg，處理后酸溶性六價(jià)鉻為2.752mg/kg。
實(shí)施例2. 取1噸含六價(jià)鉻廢渣放入水熱釜中，固液比為1∶2，加入NaHCO3680kg，充分?jǐn)嚢?，關(guān)閉水熱釜，設(shè)定溫度130℃，保溫10小時(shí)。其他工藝過程與實(shí)施例1相同。
原始鉻渣含六價(jià)鉻1210mg/kg，處理后酸溶性六價(jià)鉻為2.984mg/kg。
實(shí)施例3. 取1.5噸含六價(jià)鉻廢渣放入水熱釜中，固液比為1∶1，加入上次水熱處理生成的結(jié)晶鹽，補(bǔ)充NaHCO3300kg，充分?jǐn)嚢瑁P(guān)閉水熱釜，設(shè)定溫度120℃，保溫20小時(shí)。其他工藝過程與實(shí)施例1相同。
原始鉻渣含六價(jià)鉻1632mg/kg，處理后酸溶性六價(jià)鉻為3.214mg/kg。
實(shí)施例4. 取1噸含六價(jià)鉻廢渣，固液比為1∶5，加入NaHCO3600kg，充分?jǐn)嚢?，加熱反?yīng)完全后倒出上層清液，設(shè)定溫度80℃，保溫10小時(shí)。其他工藝過程與實(shí)施例1相同。
原始鉻渣含六價(jià)鉻1154mg/kg，處理后酸溶性六價(jià)鉻為4.153mg/kg。
固液比越大，則一次性處理渣量越大，礦化劑的濃度也相應(yīng)地增加，洗滌中需要越多的水，處理單位質(zhì)量的含六價(jià)鉻廢渣所用的礦化劑和水越少。反之，原渣相對(duì)于水的比例越小，則一次性處理渣量越少，礦化劑的濃度也相應(yīng)地減小，洗滌過程中用水越少，從含六價(jià)鉻廢渣中提取六價(jià)鉻越徹底。
同理，根據(jù)權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍和本說明書給出的技術(shù)解決方案，還能給出多個(gè)實(shí)施案例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法，其特征在于向顆粒細(xì)小、難以沉降的含六價(jià)鉻廢渣加入礦化劑，采用水熱法或加熱處理，生成可沉降廢渣，將上層清液與廢渣分離，廢渣洗滌、干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法，其特征在于采用碳酸氫鈉或碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合鹽作為礦化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法，其特征在于采用碳酸氫鈉作為礦化劑時(shí)，其濃度為0.5mol/L～18mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法，其特征在于采用碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合鹽作為礦化劑時(shí)，Na2CO3濃度為0.5mol/L～14mol/L，NaHCO3濃度為0.5mol/L～16mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法，其特征在于反應(yīng)溫度控制在30℃～250℃。
6.一種權(quán)利要求1-4任一所述的含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法獲取的廢渣。
7.如權(quán)利要求6所述的廢渣的用途，其特征在于該廢渣用于生產(chǎn)涂料、填料、顏料、造紙、耐火材料。
全文摘要
含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法，涉及一種含六價(jià)鉻廢渣的鉻分離回收法。向顆粒細(xì)小、難以沉降的含六價(jià)鉻廢渣加入礦化劑，采用水熱法或加熱處理，生成可沉降廢渣，將上層清液與廢渣分離，廢渣洗滌、干燥。采用碳酸氫鈉或碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合鹽作為礦化劑。本發(fā)明工藝簡單，成本低見效快，處理量大，解毒徹底，不造成二次污染，能實(shí)現(xiàn)全渣利用，可帶來較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C02F1/62GK101209873SQ20061013538
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者璋 林, 劉煒珍, 豐 黃, 廖逸群, 莊贊勇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所