CN113337719A - 一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺 - Google Patents

一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，属于固废处理技术领域。所述工艺包括以下步骤：S1、将含砷烟尘加入氢氧化钠溶液在50‑80℃进行常压碱浸3‑5h，分离浸出液和滤渣；其中氢氧化钠溶液的质量分数为30％，含砷烟尘与氢氧化钠溶液的固液比为1‑5:15；S2、向步骤S1中得到的浸出液中加入1/5体积的质量分数为30％的双氧水，再加入水泥和生石灰，最后加入亚铁盐和添加剂搅拌均匀，养护塑形即得含砷烟尘固化体；S3、将滤渣经洗涤后在进行还原熔炼。本发明提供的处理工艺简单、操作方便、物料用量少、成本低。得到的含砷烟尘固化体的稳定性更高，增容比更低，砷浸出含量低，适用于填埋。

Description

一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺
技术领域
本发明涉及固废处理技术领域，具体涉及一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺。
背景技术
目前，对含砷固废的无害化处理主要为稳定化/固化技术。常用的稳定化技术是将不太稳定的含砷固废，通过添加化学药剂转变成物理和化学性质上更加稳定的物质，从而降低有害元素砷的溶出迁移。但是，该方法目前还未能彻底实现砷的稳定化。固化技术是指利用固化材料将危险废物转变成不可流动固体或形成紧密固体的过程。经过固化处理后的产物，其物理形态可以不借助容器而保持原有的外形，便于运输和贮存，同时减少了废物与环境接触的表面积，从而降低了有毒、有害组分渗漏的可能性。水泥固化因为具有材料易得、处理效果好、成本低廉的优势而得到了广泛的应用。但水泥固化也存在一些缺点，如：体积增容是水泥固化技术需解决的一个主要问题。此外，由于水泥固化仅是一个物理包裹的过程，存在固化体砷毒性浸出率高的问题。但是，目前国内水泥固化技术存在较大缺陷，一方面水泥添加量较大，增容比较大；另一方面需对水泥固化后的固化体进行涂层处理才可对其进行安全堆存。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺。
本发明提供的一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，包括以下步骤：
S1、将含砷烟尘加入氢氧化钠溶液在50-80℃进行常压碱浸3-5h，分离浸出液和滤渣；其中氢氧化钠溶液的质量分数为30％，含砷烟尘与氢氧化钠溶液的固液比为1-5:15；
所述含砷烟尘按质量百分比计，包括以下主要成分：砷30-70％、锑1-40％、铅1-40％、锌0.1-30％、铜0.1-5％、碲0.05-4％、硒0.01-3％；
S2、向步骤S1中得到的浸出液中加入1/5体积的质量分数为30％的双氧水，再加入水泥和生石灰，最后加入亚铁盐和添加剂搅拌均匀，养护塑形即得含砷烟尘固化体；
其中，浸出液中As5+与亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1:0.8-1.2，浸出液中As5+与添加剂的摩尔比为1:0.1-0.2；所述添加剂为氨甲基磷酸和柠檬酸的混合物；所述水泥和浸出液的质量为1.5-3:1；所述生石灰和浸出液的质量比为1-2:1。
S3、将滤渣经洗涤后在900-1200℃下进行还原熔炼，熔炼生成泡渣、铅锑合金和烟尘；泡渣作为铅冶炼的原料；铅锑合金进行氧化吹炼，得到锑蒸汽、吹炼渣和粗铅，锑蒸汽氧化得到三氧化二锑，吹炼渣返回还原熔炼工序，粗铅作为铅精炼的原料；烟尘返回步骤S1常压碱浸。
优选地，所述亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁中的任意一种或多种。
优选地，所述添加剂中氨甲基磷酸和柠檬酸的摩尔比为1:0.8-1.2。更优选为1:1。
优选地，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矾土水泥和沸石水泥中的一种或多种。更优选的为普通硅酸盐水泥。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明先采用亚铁盐、添加剂以及水泥、生石灰对含砷烟尘的浸出液进行处理，得到的含砷烟尘固化体的稳定性更高，增容比更低，固砷效果好。经过固化处理后的产物进行毒性浸出实验(TCLP)检测，结果表明浸出液中砷等有害元素的毒性浸出浓度远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别GB5085.3-2007》中所规定的限值，可对其进行堆存、填埋。本发明提供的处理工艺简单、操作方便、物料用量少、成本低，具体广阔的应用前景。
具体实施方式
实施例1
一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，包括以下步骤：
S1、将含砷烟尘加入氢氧化钠溶液在50-80℃进行常压碱浸3-5h，分离浸出液和滤渣；其中氢氧化钠溶液的质量分数为30％，含砷烟尘与氢氧化钠溶液的固液比为1-5:15；
所述含砷烟尘按质量百分比计，包括以下主要成分：砷30-70％、锑1-40％、铅1-40％、锌0.1-30％、铜0.1-5％、碲0.05-4％、硒0.01-3％；
S2、向步骤S1中得到的浸出液中加入1/5体积的质量分数为30％的双氧水，再加入水泥和生石灰，最后加入亚铁盐和添加剂搅拌均匀，养护塑形即得含砷烟尘固化体；
其中，浸出液中As5+与亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1:1，浸出液中As5+与添加剂的摩尔比为1:0.15；所述添加剂为氨甲基磷酸和柠檬酸的混合物；所述水泥和浸出液的质量为2:1；所述生石灰和浸出液的质量比为1.5:1。
S3、将滤渣经洗涤后在900-1200℃下进行还原熔炼，熔炼生成泡渣、铅锑合金和烟尘；泡渣作为铅冶炼的原料；铅锑合金进行氧化吹炼，得到锑蒸汽、吹炼渣和粗铅，锑蒸汽氧化得到三氧化二锑，吹炼渣返回还原熔炼工序，粗铅作为铅精炼的原料；烟尘返回步骤S1常压碱浸。
其中，所述亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁中的任意一种或多种。
其中，所述添加剂中氨甲基磷酸和柠檬酸的摩尔比为1:1。
其中，所述水泥包括普通硅酸盐水泥。
实施例2
一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，包括以下步骤：
S1、将含砷烟尘加入氢氧化钠溶液在50-80℃进行常压碱浸3-5h，分离浸出液和滤渣；其中氢氧化钠溶液的质量分数为30％，含砷烟尘与氢氧化钠溶液的固液比为1-5:15；
所述含砷烟尘按质量百分比计，包括以下主要成分：砷30-70％、锑1-40％、铅1-40％、锌0.1-30％、铜0.1-5％、碲0.05-4％、硒0.01-3％；
S2、向步骤S1中得到的浸出液中加入1/5体积的质量分数为30％的双氧水，再加入水泥和生石灰，最后加入亚铁盐和添加剂搅拌均匀，养护塑形即得含砷烟尘固化体；
其中，浸出液中As5+与亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1:0.8，浸出液中As5+与添加剂的摩尔比为1:0.2；所述添加剂为氨甲基磷酸和柠檬酸的混合物；所述水泥和浸出液的质量为1.5:1；所述生石灰和浸出液的质量比为2:1。
S3、将滤渣经洗涤后在900-1200℃下进行还原熔炼，熔炼生成泡渣、铅锑合金和烟尘；泡渣作为铅冶炼的原料；铅锑合金进行氧化吹炼，得到锑蒸汽、吹炼渣和粗铅，锑蒸汽氧化得到三氧化二锑，吹炼渣返回还原熔炼工序，粗铅作为铅精炼的原料；烟尘返回步骤S1常压碱浸。
其中，所述亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁中的任意一种或多种。
其中，所述添加剂中氨甲基磷酸和柠檬酸的摩尔比为1:0.8。
其中，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矾土水泥和沸石水泥中的一种或多种。
实施例3
一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，包括以下步骤：
S1、将含砷烟尘加入氢氧化钠溶液在50-80℃进行常压碱浸3-5h，分离浸出液和滤渣；其中氢氧化钠溶液的质量分数为30％，含砷烟尘与氢氧化钠溶液的固液比为1-5:15；
所述含砷烟尘按质量百分比计，包括以下主要成分：砷30-70％、锑1-40％、铅1-40％、锌0.1-30％、铜0.1-5％、碲0.05-4％、硒0.01-3％；
S2、向步骤S1中得到的浸出液中加入1/5体积的质量分数为30％的双氧水，再加入水泥和生石灰，最后加入亚铁盐和添加剂搅拌均匀，养护塑形即得含砷烟尘固化体；
其中，浸出液中As5+与亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1:1.2，浸出液中As5+与添加剂的摩尔比为1:0.1；所述添加剂为氨甲基磷酸和柠檬酸的混合物；所述水泥和浸出液的质量为3:1；所述生石灰和浸出液的质量比为12:1。
S3、将滤渣经洗涤后在900-1200℃下进行还原熔炼，熔炼生成泡渣、铅锑合金和烟尘；泡渣作为铅冶炼的原料；铅锑合金进行氧化吹炼，得到锑蒸汽、吹炼渣和粗铅，锑蒸汽氧化得到三氧化二锑，吹炼渣返回还原熔炼工序，粗铅作为铅精炼的原料；烟尘返回步骤S1常压碱浸。
其中，所述亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁中的任意一种或多种。
其中，所述添加剂中氨甲基磷酸和柠檬酸的摩尔比为1:1.2。
其中，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矾土水泥和沸石水泥中的一种或多种。
对比例1
其中，所述添加剂中氨甲基磷酸和柠檬酸的摩尔比为1:0.5。其余同实施例1。
对比例2
其中，所述添加剂为甲氨基磷酸。其余同实施例1。
对比例3
其中，所述添加剂为柠檬酸。其余同实施例1。
对比例4
其中，所述添加剂中氨甲基磷酸和柠檬酸的摩尔比为1:1.5。其余同实施例1。
对比例5
其中，不使用添加剂。其余同实施例1。
将实施例和对比例得到的含砷烟尘固化料按照《固体废物浸出毒性浸出方法-硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)进行毒性浸出，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003104619020000041
Figure BDA0003104619020000051
由表1可知，实施例1-3中As的浸出含量均低于5mg/L，结果符合GB5085.3-2007(固体废物鉴别标准-浸出毒性鉴别)的规定，可以进行安全堆存或填埋。而对比例中的As的浸出含量均大于5mg/L，不符合规定。说明添加剂中氨甲基磷酸和柠檬酸具有协同效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将含砷烟尘加入氢氧化钠溶液在50-80℃进行常压碱浸3-5h，分离浸出液和滤渣；其中氢氧化钠溶液的质量分数为30％，含砷烟尘与氢氧化钠溶液的固液比为1-5:15；
S2、向步骤S1中得到的浸出液中加入1/5体积的质量分数为30％的双氧水，再加入水泥和生石灰，最后加入亚铁盐和添加剂搅拌均匀，养护塑形即得含砷烟尘固化体；
其中，浸出液中As5+与亚铁盐中Fe2+的摩尔比为1:0.8-1.2，浸出液中As5+与添加剂的摩尔比为1:0.1-0.2；所述添加剂为氨甲基磷酸和柠檬酸的混合物；所述水泥和浸出液的质量为1.5-3:1；所述生石灰和浸出液的质量比为1-2:1；
S3、将滤渣经洗涤后在900-1200℃下进行还原熔炼，熔炼生成泡渣、铅锑合金和烟尘；泡渣作为铅冶炼的原料；铅锑合金进行氧化吹炼，得到锑蒸汽、吹炼渣和粗铅，锑蒸汽氧化得到三氧化二锑，吹炼渣返回还原熔炼工序，粗铅作为铅精炼的原料；烟尘返回步骤S1常压碱浸。
2.根据权利要求1所述的一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，其特征在于，所述含砷烟尘按质量百分比计，包括以下主要成分：砷30-70％、锑1-40％、铅1-40％、锌0.1-30％、铜0.1-5％、碲0.05-4％、硒0.01-3％。
3.根据权利要求1所述的一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，其特征在于，所述亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，其特征在于，所述添加剂中氨甲基磷酸和柠檬酸的摩尔比为1:0.8-1.2。
5.根据权利要求1所述的一种含砷烟尘综合利用及无害化处理工艺，其特征在于，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矾土水泥和沸石水泥中的一种或多种。
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