一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法
专利名称：一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法
ー种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法
技术领域：
本发明涉及ー种固体危险废物无害化处理方法，特别是ー种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法。
背景技木随着冶金和化工等行业发展以及贫矿的开发，越来越多的有害元素进入了エ业废水中，例如神、铅、锌、汞、铜等，这些有害元素会对水体本身造成很大的伤害，也威胁到人类与牲畜的安全，特别是砷及其化合物是有较大的毒性的致癌物质，若不加控制其极易对环境的造成极其严重污染，如果砷对水体和土壌形成污染，都将最终通过食物链、地面水及地下水进入人体而危害人类健康，因此，我们必须对含砷的废水进行处理后才可以进行排放，目前，最常用的含砷废水处理方法为化学沉淀法，采用石灰沉淀法除砷过程中，会形成Ca4(OH) (AsO4) 4H20、Ca5 (AsO4) 30H 和 Ca3(AsO4)2 3H20 等具有无定型结构的钙砷渣，采用铁盐除砷法形成FeAsO4 2H20等神铁渣，长期以来，含砷废渣大多采用填埋贮存处理，在自然条件下，这两种沉淀物在与CO2接触的水环境中，结构不稳定，会发生水解并释放出神，导致神浸出率偏高，造成对环境的二次污染；根据《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085. 3-2007)规定神及其无机化合物浸出液中砷(以总砷计)浓度限值为5mg/L ;因此，对砷渣等危险废物必须进行科学、安全的无害化稳定化和固化处理。目前砷渣的治理方法主要有(I)进行综合利用，形成砷的产品，如白砷法、金属神法等，这ー类方法存在砷回收率低，劳动条件差等问题，同时砷产品的市场空间有限，限制了该类方法在神渣治理方面的应用；(2)进行无害化固定治理，采用物理、化学方法将有害固体废物固定或包容在惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。目前，国内外处理含 砷废渣常用的稳定化方法有水泥固化、有机聚合物固化、塑性材料固化和熔融固化等；水泥固化法存在水泥固化体的砷浸出率较高，需作涂层处理，水泥固化体的增容比较高等缺点；有机聚合物固化法缺点是不够安全，有时使用的强酸性催化剂在聚合过程中会使重金属溶出，且固化体松散，需装入容器处置，増加了处置费用；塑性材料固化法的缺点是固化基材具有可燃性，热塑材料价格昂贵，操作复杂，设备费用高；熔融固化法的缺点是エ艺复杂，设备材质要求高，处理成本高。
发明内容本发明的目的在于克服上述技术的不足，根据不同结构和不同结晶水含量的砷酸钙渣或砷酸铁渣的溶解度各不相同的原理，提供ー种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，实现铁钙砷渣水化合物由非晶质转变成稳定晶体结构，形成稳定的化学状态，保持砷渣的稳定性，大大降低砷渣的As浸出毒性，避免对环境的二次污染。本发明的目的通过如下技术方案实现，处理方法包括如下步骤(I)干燥处理，对废渣进行氧化处理后再进行干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20%以下；
(2)对干燥后的含砷废渣进行氧化焙烧处理；所述步骤(I)中干燥温度范围为150 200°C ；所述步骤⑵中氧化焙烧温度在600 1000°C之间；所述步骤⑵中氧化焙烧时间在I 3h之间；所述步骤(2)中氧化焙烧指的是在焙烧过程中通过自然进风或主动送风的方式吹入空气或氧气。本发明的有益效果在于其一、本发明方法实质是脱水(吸附水和化学结晶水)，使实现铁钙砷渣水化合物由非晶质转变成稳定晶体结构，形成稳定的化学状态，保持砷渣的稳定性，从而降低砷渣的As浸出毒性，避免对环境的二次污染；其ニ、本发明方法处理后的砷钙渣或砷铁渣，·其浸出液中As浓度远低于国家规定限值(5mg/L)，可将砷钙渣或砷铁渣由危险废物转变为一般性废物，利于填埋封存；其三、本发明方法处理后的砷钙渣或砷铁渣，渣容积量大大减少，节约了填埋空间；其四、本发明的处理工艺流程紧凑，操作易控制,处理成本相对较低。
图1是根据本发明处理神酸钙渣和砷酸铁渣的固化方法实施例的简要说明图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步的描述。实施例1以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸钙渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为CaO 32 33% (wt% )，As 22 23% (wt% )。砷酸钙渣固化处理过程取20g砷酸钙渣放入坩埚内，置于烘箱内150°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为600°C，焙烧时间为lh，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例2以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸钙渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为CaO 32 33% (wt% )，As 22 23% (wt% )。砷酸钙渣固化处理过程取20g砷酸钙渣放入坩埚内，置于烘箱内200°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为800°C，焙烧时间为3h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例3以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸钙渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为CaO 32 33% (wt% )，As 22 23% (wt% )。砷酸钙渣固化处理过程取20g砷酸钙渣放入坩埚内，置于烘箱内200°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20%以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为1000°C，焙烧时间为2h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例4以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸铁渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为Fe 14 15% (wt% ), As 18 19% (wt% )。砷酸铁渣固化处理过程取20g砷酸铁渣放入坩埚内，置于烘箱内180°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为600°C，焙烧时间为2h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例5以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸铁渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为Fe 14 15% (wt% ), As 18 19% (wt% )。神酸铁渣固化处理过程取20g神酸铁渣放入坩埚内，置于烘箱内200°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为800°C，焙烧时间为2h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例6以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸铁渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为Fe 14 15% (wt% ), As 18 19% (wt% )。神酸铁渣固化处理过程取20g神酸铁渣放入坩埚内，置于烘箱内200°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为1000°C，焙烧时间为3h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。砷渣毒性浸出实验參照《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB 5085. 3-2007)，采用雨水浸出实施例I 实施例6中的砷；将实施例1 实施例6砷渣以固液比1: 10的比例置于盛有雨水的提取瓶内，震荡8h，然后静置7天，分别取浸出液10mL，进0. 45m玻璃纤维滤膜过滤后分析其中砷的浓度，分析结果见表I ;采用本发明方法处理后的砷钙渣或砷铁渣，其浸出液中As浓度远低于国家规定限值(5mg/L)，实现了对砷的有效固化。表I
权利要求
1.一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于它包括以下步骤 (1)干燥处理，对废渣进行氧化处理后再进行干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20%以下； (2)对干燥的含砷废渣进行氧化焙烧处理。
2.根据权利I要求所述的一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于所述步骤(I)中干燥温度范围为150 200°C。
3.根据权利I要求所述的一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于所述步骤(2)中氧化焙烧温度在600 1000°C之间。
4.根据权利I要求所述的一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于所述步骤⑵中氧化焙烧时间在I 3h之间。
5.根据权利I要求所述的一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于所述步骤(2)中氧化焙烧指的是在焙烧过程中通过自然进风或主动送风的方式吹入空气或氧气。
全文摘要
本发明公开了一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，它包括步骤(1)对含砷废渣150～200℃干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20％以下；如果有必要，需要在干燥前对废渣做氧化处理；(2)对干燥的含砷废渣进行600～1000℃氧化焙烧处理，焙烧时间为1～3h，在焙烧过程中通过自然进风或主动送风的方式吹入空气或氧气；采用本发明方法处理后的砷钙渣或砷铁渣，其浸出液中As浓度远低于国家规定限值(5mg/L)，实现对砷的有效固化，处理工艺流程紧凑，操作易控制，处理成本相对较低。
文档编号B09B3/00GK103028587SQ20111030434
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张生祥, 夏启斌, 陈荔, 马力 申请人:深圳市明灯科技有限公司
ー种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法
技术领域：
本发明涉及ー种固体危险废物无害化处理方法，特别是ー种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法。
背景技木随着冶金和化工等行业发展以及贫矿的开发，越来越多的有害元素进入了エ业废水中，例如神、铅、锌、汞、铜等，这些有害元素会对水体本身造成很大的伤害，也威胁到人类与牲畜的安全，特别是砷及其化合物是有较大的毒性的致癌物质，若不加控制其极易对环境的造成极其严重污染，如果砷对水体和土壌形成污染，都将最终通过食物链、地面水及地下水进入人体而危害人类健康，因此，我们必须对含砷的废水进行处理后才可以进行排放，目前，最常用的含砷废水处理方法为化学沉淀法，采用石灰沉淀法除砷过程中，会形成Ca4(OH) (AsO4) 4H20、Ca5 (AsO4) 30H 和 Ca3(AsO4)2 3H20 等具有无定型结构的钙砷渣，采用铁盐除砷法形成FeAsO4 2H20等神铁渣，长期以来，含砷废渣大多采用填埋贮存处理，在自然条件下，这两种沉淀物在与CO2接触的水环境中，结构不稳定，会发生水解并释放出神，导致神浸出率偏高，造成对环境的二次污染；根据《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085. 3-2007)规定神及其无机化合物浸出液中砷(以总砷计)浓度限值为5mg/L ;因此，对砷渣等危险废物必须进行科学、安全的无害化稳定化和固化处理。目前砷渣的治理方法主要有(I)进行综合利用，形成砷的产品，如白砷法、金属神法等，这ー类方法存在砷回收率低，劳动条件差等问题，同时砷产品的市场空间有限，限制了该类方法在神渣治理方面的应用；(2)进行无害化固定治理，采用物理、化学方法将有害固体废物固定或包容在惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。目前，国内外处理含 砷废渣常用的稳定化方法有水泥固化、有机聚合物固化、塑性材料固化和熔融固化等；水泥固化法存在水泥固化体的砷浸出率较高，需作涂层处理，水泥固化体的增容比较高等缺点；有机聚合物固化法缺点是不够安全，有时使用的强酸性催化剂在聚合过程中会使重金属溶出，且固化体松散，需装入容器处置，増加了处置费用；塑性材料固化法的缺点是固化基材具有可燃性，热塑材料价格昂贵，操作复杂，设备费用高；熔融固化法的缺点是エ艺复杂，设备材质要求高，处理成本高。
发明内容本发明的目的在于克服上述技术的不足，根据不同结构和不同结晶水含量的砷酸钙渣或砷酸铁渣的溶解度各不相同的原理，提供ー种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，实现铁钙砷渣水化合物由非晶质转变成稳定晶体结构，形成稳定的化学状态，保持砷渣的稳定性，大大降低砷渣的As浸出毒性，避免对环境的二次污染。本发明的目的通过如下技术方案实现，处理方法包括如下步骤(I)干燥处理，对废渣进行氧化处理后再进行干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20%以下；
(2)对干燥后的含砷废渣进行氧化焙烧处理；所述步骤(I)中干燥温度范围为150 200°C ；所述步骤⑵中氧化焙烧温度在600 1000°C之间；所述步骤⑵中氧化焙烧时间在I 3h之间；所述步骤(2)中氧化焙烧指的是在焙烧过程中通过自然进风或主动送风的方式吹入空气或氧气。本发明的有益效果在于其一、本发明方法实质是脱水(吸附水和化学结晶水)，使实现铁钙砷渣水化合物由非晶质转变成稳定晶体结构，形成稳定的化学状态，保持砷渣的稳定性，从而降低砷渣的As浸出毒性，避免对环境的二次污染；其ニ、本发明方法处理后的砷钙渣或砷铁渣，·其浸出液中As浓度远低于国家规定限值(5mg/L)，可将砷钙渣或砷铁渣由危险废物转变为一般性废物，利于填埋封存；其三、本发明方法处理后的砷钙渣或砷铁渣，渣容积量大大减少，节约了填埋空间；其四、本发明的处理工艺流程紧凑，操作易控制,处理成本相对较低。
图1是根据本发明处理神酸钙渣和砷酸铁渣的固化方法实施例的简要说明图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步的描述。实施例1以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸钙渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为CaO 32 33% (wt% )，As 22 23% (wt% )。砷酸钙渣固化处理过程取20g砷酸钙渣放入坩埚内，置于烘箱内150°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为600°C，焙烧时间为lh，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例2以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸钙渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为CaO 32 33% (wt% )，As 22 23% (wt% )。砷酸钙渣固化处理过程取20g砷酸钙渣放入坩埚内，置于烘箱内200°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为800°C，焙烧时间为3h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例3以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸钙渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为CaO 32 33% (wt% )，As 22 23% (wt% )。砷酸钙渣固化处理过程取20g砷酸钙渣放入坩埚内，置于烘箱内200°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20%以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为1000°C，焙烧时间为2h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例4以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸铁渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为Fe 14 15% (wt% ), As 18 19% (wt% )。砷酸铁渣固化处理过程取20g砷酸铁渣放入坩埚内，置于烘箱内180°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为600°C，焙烧时间为2h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例5以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸铁渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为Fe 14 15% (wt% ), As 18 19% (wt% )。神酸铁渣固化处理过程取20g神酸铁渣放入坩埚内，置于烘箱内200°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为800°C，焙烧时间为2h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。实施例6以某有色冶炼厂污酸处理后的砷酸铁渣为研究对象，含水率为50 55%，其干基主要成分为Fe 14 15% (wt% ), As 18 19% (wt% )。神酸铁渣固化处理过程取20g神酸铁渣放入坩埚内，置于烘箱内200°C干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20 %以下；然后将装有砷酸钙渣的坩埚放入马弗炉内，进行氧化焙烧，焙烧温度为1000°C，焙烧时间为3h，同时要保证空气不断流过，每隔15分钟搅拌坩锅中的物料一次，以保证固化反应暴露于氧化气氛中；反应结束后，样品冷却，即完成固化处理过程。砷渣毒性浸出实验參照《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB 5085. 3-2007)，采用雨水浸出实施例I 实施例6中的砷；将实施例1 实施例6砷渣以固液比1: 10的比例置于盛有雨水的提取瓶内，震荡8h，然后静置7天，分别取浸出液10mL，进0. 45m玻璃纤维滤膜过滤后分析其中砷的浓度，分析结果见表I ;采用本发明方法处理后的砷钙渣或砷铁渣，其浸出液中As浓度远低于国家规定限值(5mg/L)，实现了对砷的有效固化。表I
权利要求
1.一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于它包括以下步骤 (1)干燥处理，对废渣进行氧化处理后再进行干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20%以下； (2)对干燥的含砷废渣进行氧化焙烧处理。
2.根据权利I要求所述的一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于所述步骤(I)中干燥温度范围为150 200°C。
3.根据权利I要求所述的一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于所述步骤(2)中氧化焙烧温度在600 1000°C之间。
4.根据权利I要求所述的一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于所述步骤⑵中氧化焙烧时间在I 3h之间。
5.根据权利I要求所述的一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，其特征在于所述步骤(2)中氧化焙烧指的是在焙烧过程中通过自然进风或主动送风的方式吹入空气或氧气。
全文摘要
本发明公开了一种砷钙渣或砷铁渣固化处理的方法，它包括步骤(1)对含砷废渣150～200℃干燥处理，脱去废渣中绝大部分的水分，使砷渣含水率在20％以下；如果有必要，需要在干燥前对废渣做氧化处理；(2)对干燥的含砷废渣进行600～1000℃氧化焙烧处理，焙烧时间为1～3h，在焙烧过程中通过自然进风或主动送风的方式吹入空气或氧气；采用本发明方法处理后的砷钙渣或砷铁渣，其浸出液中As浓度远低于国家规定限值(5mg/L)，实现对砷的有效固化，处理工艺流程紧凑，操作易控制，处理成本相对较低。
文档编号B09B3/00GK103028587SQ20111030434
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者张生祥, 夏启斌, 陈荔, 马力 申请人:深圳市明灯科技有限公司
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