CN110252761A - 一种含铍废渣无害化处理的方法 - Google Patents
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Abstract
一种含铍废渣无害化处理的方法，包括预处理阶段和熔炼阶段，所述预处理阶段为将含铍废渣、金铜尾矿和煤进行均匀混合。该方法工艺流程简单，处理成本低的，适用于含铍废渣的大规模处理，且有效地减少了熔炼过程铍的挥发率，彻底地解决了铍化合物污染环境的问题。
Description
技术领域
本发明涉及含铍废渣处理技术领域，尤其涉及一种含铍废渣无害化处理的方法。
背景技术
在采用硫酸法制备氧化铍的生产过程中，会产出一种含铍废渣，该废渣中含有钙、硅、铍和砷等元素，其中钙、硅主要以硫酸钙、二氧化硅和氢氧化钙的形式存在，有害元素铍主要以氧化铍和氢氧化铍的形式存在。目前主要采用堆存和填埋的方法处理这种环保渣，但堆存长期以往，占地面积大，且影响公司的正常运行，采用填埋技术，由于该种环保渣中还有铍和砷等有害元素，填埋前需要进行无害化处理，但目前无害化处理技术还不成熟，需配入的试剂多、成本高，且还要建专门的渣场，使得采用填埋的方法处理该含铍废渣的应用受到了限制，因此，急需要开发一种新的技术来对含铍废渣进行无害化处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种含铍废渣无害化处理的方法，该方法处理过程简单，成本低，适用于对大规模含铍废渣进行无害化处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含铍废渣无害化处理的方法，包括预处理阶段和熔炼阶段，所述预处理阶段为将含铍废渣、金铜尾矿和煤进行均匀混合。
预处理阶段为将铍废渣、金铜尾矿和煤进行均匀混合，其中金铜尾矿的加入及均匀混料的主要目的是使铍的化合物、铁的化合物和铝的化合物均匀地混合在一起，为后续的充分反应提供有利条件，此外，金铜尾矿中铁和铝等元素的加入可降低物料的熔化温度，为后续熔炼阶段节约能源。煤的加入不仅能与含铍废渣中的硫酸钙进行充分的接触，为后续硫酸钙的分解创造了条件，同时也为后续熔炼提供了燃料。
进一步，所述熔炼阶段为将进行预处理后的含铍废渣在温度1250~1300℃下熔炼30~60min，得玻璃态渣和废气。
进一步，所述废气经布袋收尘、废气脱硫处理、废气脱氨处理后达标排放。
进一步，所述废气脱硫处理为采用碳酸钠溶液对废气进行喷淋，将废气中二氧化硫转化为亚硫酸钠，所述亚硫酸钠用于双酚A再生工序。
进一步，所述废气脱氨处理为采用硫酸对脱硫处理后的废气进行喷淋，将废气中的氨气转化成硫酸铵。
进一步，所述双酚A再生工序包括以下步骤：(1)双酚A的转化：将双酚A和石灰加入到亚硫酸钠中，控制温度80~100℃，将双酚A转化成双酚A钠盐；（2）一级过滤：将完成步骤（1）转化后的溶液进行过滤，得一般固废硫酸钙渣和双酚A钠盐；（3）双酚A的再生：向过滤得到的双酚A钠盐溶液中通入主要成份为二氧化碳的达标排放废气，二氧化碳把双酚A钠盐溶液转化成双酚A和碳酸钠；（4）二级过滤：将步骤（3）得到的溶液进行过滤得双酚A固体和碳酸钠溶液，所述双酚A固体循环用于步骤（1）中，碳酸钠溶液循环用于废气脱硫处理过程中。
通过双酚A的再生工序，将脱硫阶段生成的不好处理的硫酸钠，转化成了一般固废的硫酸钙，且最后还生成了可循环用于废气脱硫处理的碳酸钠溶液，节约了工艺流程成本。
进一步，所述玻璃态渣作一般固废处理。
进一步，所述含铍废渣、金铜尾矿和煤按重量比50~100：25~50:10~30进行均匀混合，其中金铜尾矿中硅铁铝重量百分比之和占总重量的40%以上。
进一步，所述经布袋收尘得到的含铍废渣返回预处理阶段与含铍废渣、金铜尾矿和煤进行均匀混合。
本发明的技术方案主要基于的原理：本发明一种含铍废渣无害化处理的方法，将含铍废渣，主要成份为钙、硅，主要有害元素为铍和砷，其中铍的存在形态为氧化铍和氢氧化铍，与主要成份为铁、硅、钙和铝的金铜尾矿，以及煤进行均匀混合配料，使得铁、硅、钙、铝和铍都均匀的分布在渣中，将均匀混合后的含铍废渣在温度1250~1300℃下熔炼30~60min，在该条件下，氢氧化铍分解成氧化铍，氧化铍又快速转化为硅酸铁铍或硅酸铝铍，得到铁、硅、钙、铝比例合理的玻璃态渣，其中铍则以硅酸铁铍或硅酸铝铍的形态固化于玻璃态的三维结构中，从而有效的降低了熔炼后的渣中游离氧化铍的含量，且根据国家GB5085.6-2007标准中规定含硅酸铝铍的废渣不属于危险固废物，可做一般固废处理。
与现有技术相比，本发明的优点在于：工艺流程简单，处理成本低，适用于含铍废渣的大规模处理，且有效地减少了熔炼过程铍的挥发率，彻底的解决了铍化合物污染环境的问题。
附图说明
图1—为本发明一种含铍废渣无害化处理的方法工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致的描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
本发明一种含铍废渣无害化处理的方法，含铍废渣的成份：SiO2的含量:14.16%、CaSO4和CaO的含量：30.11%、BeO的含量：0.25%、含水率：48.51%、其它如Al(OH)3、NH3·H2O等占6.97%。
金铜尾矿主要成份：SiO2的含量:32.84%、FeO的含量：59.72%、CaO的含量：1.19%、Al2O3的含量：0.5610%、Cu的含量：0.28%。
如图1一种含铍废渣无害化处理的方法工艺流程图所示，预处理阶段将含铍废渣、金铜尾矿和煤铵重量比50:50:10的比例进行均匀混合，之后，采用马弗炉加热至1300℃，熔炼30min，出炉后冷却产出玻璃态渣59.8g。
对产出的玻璃态渣进行分析，可知玻璃态渣的成份为：Pb:0.1%、Ca:6.21%、Fe:29.53%、Cu:0.18%、SiO2:33.76%、Be(以硅酸铁铍的形态稳定存在)：0.072%、As:0.056%、Cd:0.0021%、Hg:0.0023%,从中可以看出As、Cd、Hg三种有害元素含量之和为0.0604%，低于GB5085.6-2007标准中允许的数值0.1%，由此可以初步确认该玻璃态渣属于一般固废，此外，铍的固渣率达到了96.69%，挥发率只有3.31%，相比没有进行预处理将含铍废渣、金铜尾矿和煤进行均匀混合就直接在1300℃条件下熔炼而言，铍的挥发率降低了34.07%。
进一步对该种玻璃态渣进行硫酸硝酸法毒浸试验，毒浸后液化验结果为：As：0.0025mg/L、Cd：0.0112mg/L、Pb：0.26mg/L、Zn：6.69mg/L、Hg：100µg/L、Be: 4.69µg/L，从中可以看出毒浸后液中有害元素的化验结果全部低于国家允许的极限值，再一次说明该玻璃态渣为一般固废，对环境没有影响，可用作修路及生产水泥的原料。
熔炼阶段产生的废气，通过布袋收尘，再采用碳酸钠溶液对废气进行喷淋，将废气中二氧化硫转化为亚硫酸钠，再对废气进行脱氨处理，采用硫酸对脱硫处理后的废气进行喷淋，将废气中的氨气转化成硫酸铵。
废气脱硫处理过程产生的亚硫酸钠溶液用于双酚A再生工序，双酚A再生工序包括以下步骤：(1)双酚A的转化：将双酚A和石灰加入到亚硫酸钠中，控制温度90℃，将双酚A转化成双酚A钠盐；（2）一级过滤：将完成步骤（1）转化后的溶液进行过滤，得一般固废硫酸钙渣和双酚A钠盐；（3）双酚A的再生：向过滤得到的双酚A钠盐溶液中通入主要成份为二氧化碳的达标排放废气，二氧化碳把双酚A钠盐溶液转化成双酚A和碳酸钠；（4）二级过滤：将步骤（3）得到的溶液进行过滤得双酚A固体和碳酸钠溶液，所述双酚A固体循环用于步骤（1）中，碳酸钠溶液循环用于废气脱硫处理过程中。布袋收尘得到的含铍废渣可返回预处理过程中，与含铍废渣、金铜尾矿和煤进行均匀混合。
实施例2：
实施例2与实施例1的不同之处在于：含铍废渣的成份为：SiO2的含量:14.96%、CaSO4和CaO的含量：20.85%、BeO的含量：0.19%、含水率：47.51%、其它如Al(OH)3、NH3·H2O等占16.49%。
预处理阶段将含铍废渣、金铜尾矿和煤铵重量比61.29:50:30的比例进行均匀混合，之后，采用马弗炉加热至1250℃，熔炼30min，出炉后冷却产出玻璃态渣88.64g。
对产出的玻璃态渣进行分析，可知玻璃态渣的成份为：Pb:0.1%、Ca:5.46%、Fe:25.17%、Cu:0.18%、SiO2:38.24%、Al：0.40%、Be(以硅酸铁铍的形态稳定存在)：0.1044%、As:0.017%、Cd:0.002%、Hg:0.0016%，从中可以看出As、Cd、Hg三种有害元素含量之和为0.0206%，低于GB5085.6-2007标准中允许的数值0.1%，由此可以初步确认该玻璃态渣属于一般固废，此外，铍的固渣率达到了100%，挥发率为零。
进一步对该种玻璃态渣进行硫酸硝酸法毒浸试验，毒浸后液化验结果为：As：0.0010mg/L、Cd：0.0046mg/L、Pb：0.0312mg/L、Zn：1.059mg/L、Hg：0.0038µg/L、Be:0.152µg/L、Se：0.0040 mg/L，从中可以看出毒浸后液中有害元素的化验结果全部低于国家允许的极限值，再一次说明该玻璃态渣为一般固废，对环境没有影响，可用作修路及生产水泥的原料。
实施例3：
实施例3与实施例1的不同之处在于：含铍废渣的成份为：SiO2的含量:14.3%、CaSO4和CaO的含量：29.64%、BeO的含量：0.22%、含水率：48.01%、其它如Al(OH)3、NH3·H2O等占7.83%。
预处理阶段将含铍废渣、金铜尾矿和煤铵重量比61.89:50:30的比例进行均匀混合，之后，采用马弗炉加热至1250℃，熔炼30min，出炉后冷却产出玻璃态渣89.5g。
对产出的玻璃态渣进行分析，可知玻璃态渣的成份为：Pb:0.1%、Ca:5.46%、Fe:25.17%、Cu:0.18%、SiO2:38.24%、Al：0.40%、Be(以硅酸铁铍的形态稳定存在)：0.1044%、As:0.046%、Cd:0.0011%、Hg:0.0033%，从中可以看出As、Cd、Hg三种有害元素含量之和为0.0504%，低于GB5085.6-2007标准中允许的数值0.1%，由此可以初步确认该玻璃态渣属于一般固废，此外，铍的固渣率达到了91088%，挥发率为8.12%。
进一步对该种玻璃态渣进行硫酸硝酸法毒浸试验，毒浸后液化验结果为：As：0.0010mg/L、Cd：0.0046mg/L、Pb：0.0312mg/L、Zn：1.059mg/L、Hg：0.0038µg/L、Be:0.152µg/L、Se：0.0040 mg/L，从中可以看出毒浸后液中有害元素的化验结果全部低于国家允许的极限值，再一次说明该玻璃态渣为一般固废，对环境没有影响，可用作修路及生产水泥的原料。
以上对本发明具体实施例的描述并不限制本发明，本领域的技术人员可以依据本发明的技术原理和原则对各组分的组成比作各种调整和改变，以及只要不脱离本发明的技术原理和原则，均属于本发明所属权利要求范围。
Claims (9)
1.一种含铍废渣无害化处理的方法，包括预处理阶段和熔炼阶段，其特征在于：所述预处理阶段为将含铍废渣、金铜尾矿和煤进行均匀混合。
2.根据权利要求1所述一种含铍废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述熔炼阶段为将进行预处理后的含铍废渣在温度1250~1300℃下熔炼30~60min，得玻璃态渣和废气。
3.根据权利要求2所述一种含铍废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述废气经布袋收尘、废气脱硫处理、废气脱氨处理后达标排放。
4.根据权利要求3所述一种含铍废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述废气脱硫处理为采用碳酸钠溶液对废气进行喷淋，将废气中二氧化硫转化为亚硫酸钠，所述亚硫酸钠用于双酚A再生工序。
5.根据权利要求3所述一种含铍废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述废气脱氨处理为采用硫酸对脱硫处理后的废气进行喷淋，将废气中的氨气转化成硫酸铵。
6.根据权利要求4所述一种含铍废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述双酚A再生工序包括以下步骤：
(1)双酚A的转化：将双酚A和石灰加入到亚硫酸钠中，控制温度80~100℃，将双酚A转化成双酚A钠盐；
（2）一级过滤：将完成步骤（1）转化后的溶液进行过滤，得一般固废硫酸钙渣和双酚A钠盐；
（3）双酚A的再生：向过滤得到的双酚A钠盐溶液中通入主要成份为二氧化碳的达标排放废气，二氧化碳把双酚A钠盐溶液转化成双酚A和碳酸钠；
（4）二级过滤：将步骤（3）得到的溶液进行过滤得双酚A固体和碳酸钠溶液，所述双酚A固体循环用于步骤（1）中，碳酸钠溶液循环用于废气脱硫处理过程中。
7.根据权利要求3~6任一项所述一种含铍废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述玻璃态渣作一般固废处理。
8.根据权利要求1~6任一项所述一种含铍废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述含铍废渣、金铜尾矿和煤按重量比50~100：25~50:10~30进行均匀混合，其中金铜尾矿中硅、铁、铝重量百分比之和占总重量的40%以上。
9.根据权利要求3~6任一项所述一种含铍废渣无害化处理的方法，其特征在于：所述经布袋收尘得到的含铍废渣返回预处理阶段与含铍废渣、金铜尾矿和煤进行均匀混合。
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