專利名稱：工業重金屬固體廢渣的處理方法
技術領域：
本發明涉及工業重金屬固體廢渣的處理方法，屬環境保護工程及環境化學技術領域。
另外，垃圾焚燒是城市生活垃圾處理的一個重要手段，但焚燒過程將產生大量的飛灰和底灰。目前，上海2座年處理30萬噸的垃圾焚燒廠已投入運行，按國外垃圾焚燒廠的運行數據計算，60萬噸垃圾焚燒后將產生12萬噸飛灰(簡稱MSW飛灰)。按原設計方案，這些飛灰將被填埋處理。MSW飛灰中含有許多有害的鉛、鉻、鋅和汞等重金屬，如這些飛灰未經處理予以填埋，填埋液在地下土壤中的滲漏將對人類生存的生態圈構成威脅。所以，對于MSW飛灰應加以利用并安全處理。
另一方面，工業過程排放的固體廢物有相當部分屬于含有重金屬的危險廢物，同樣這些危險廢物在填埋前也必須予以安全處理。
一般來說，用水泥穩定固化的方法是安全處理危害廢物的基本方法，在高堿性的硅酸鹽水泥體系水化過程中，一些有害重金屬通過與水泥主要水化相CSH(CaO.SiO2.nH2O)的物理化學作用被束縛穩定在水泥固化基質重。鑒于水泥固化法具有經濟易操作等優點，這種固化基質已在國外的危險廢物處理中得到廣泛應用。同時，為克服傳統的水泥固化基質的高空隙、高滲透性及對、鉛、砷、汞、鉻等重金屬固化效率低等問題，也開始著手作多種改進型水泥固化基質的研究工作。
國外的改進型水泥固化基質的專利主要集中于四類發明(1)硅酸鹽水泥摻加混合材(如硅質、礦渣、粉煤灰)系列；(2)硅酸鹽水泥和水玻璃添加劑復合系列；(3)硅酸鹽水泥和一些還原劑復合系列；(4)石灰硅質混合材復合系列。但是，應用這些改進型的水泥固化基質于危險廢物填埋預處理的實際工程仍未解決(1)固化基質增容比較高(2)固化基質對重金屬高價陽離子的陰離子團固化效果弱的問題。
本發明的一種工業重金屬固體廢渣的處理方法，該方法實質上為水泥穩定固化法，其特征在于采用新型水泥固化基質，即采用以城市垃圾焚燒飛灰為主要組成的水泥固化基質，固化基質的組份及配比為城市垃圾焚燒飛灰70-90wt％，含鋁添加劑3-10wt％，鈣質控制劑7-20wt％將按上述配方配好的垃圾焚燒飛灰基的固化其質與需作處理的工業重金屬固體廢渣或污泥共同混合，加適量水，攪拌均勻，然后成型制成水泥塊石固化體，接著常溫養護三日，最后埋入填埋場。
上述的城市垃圾焚燒飛灰為含有富鈣低硅元素成分；所述的含鋁添加劑為富鋁粘土、富鋁天然礦物、富鋁工業廢渣；所述的鈣質控制劑為硅酸鹽水泥、石灰、富鈣工業廢渣。
上述的水泥塊石固化體是垃圾焚燒飛灰基的固化基質和工業重金屬固體廢渣共同混合制成，此兩者的適當配合比例為1∶1-1.5∶1。
本發明的新型水泥固化基質，采用城市垃圾焚燒飛灰為主要原料，其優點不言而喻，可有效處理大量的城市廢物、有利于環境保護。再者，本發明可更進一步處理工業重金屬固體廢渣或污泥，雙管齊下，一舉兩得，是一種有效的新穎的環境保護措施。
本發明方法的作用和原理可敘述如下城市垃圾焚燒飛灰(MSW)的主要化學成分具有富鈣低硅、富氯、富硫的特點，在其與含鋁含鈣物質混合及水化水合過程中，形成CaO-SiO2-Al2O3-CaCl2-10H2O體系，且形成水鋁鈣石類礦物，它包括Afm相(3C3A.CaSO4.10H2O)、Friedel相(3C3A.CaCl2.10H2O)、Aft相(3C3A.3CaSO4.32H2O)和CSH相(CaO.SiO2.nH2O)，依據Friedel相和Aft相固熔體結構分析結果，可知該兩相是能有效穩定重金屬陽離子和陰離子團的潛在礦物質。飛灰中的氯離子可形成層狀結構的Friedel相，而硫酸根離子則易形成對重金屬有強束縛作用的Afm相和Aft相。這說明通過MSW飛灰基材料組的調控，可實現CSH相-Friedel相-Afm相的共存，合理的固化基質相的匹配設計，如CSH相、Friedel相、Afm相的復合，可望有效安全處理各類重金屬。CSH相-Friedel相-Afm相的復合是新的一類固化基質礦物主導相。
實施例一先按規定配方制取水泥固化基質。固化基質的組份及配比為城市垃圾焚燒飛灰80wt％，含鋁添加劑4wt％，鈣質控制劑16wt％。
水泥塊石固化體是垃圾焚燒飛灰基的固化基質和工業重金屬固體廢渣的適當配合比例為1.5∶1。
制取水泥塊石固化體(干基)1000公斤。按上述配比配制固化基質600公斤，其中城市垃圾焚燒飛灰為480公斤，活化鋁粉為24公斤，石灰粉為96公斤。
然后再放入被處理廢渣電鍍重金屬鉻污泥400公斤。
上述物質稱重都以干基計量。
將上述各物質的混合物加適量水后進行機械攪拌，然后成型制成水泥塊石固化體，在常溫下養護三日，最后即可將該含有固化物重金屬有害物質埋入填埋場，作最后處理。
本發明方法與過去傳統的水泥固化基質相比如下傳統水泥固化基質的配比為普通525水泥600公斤，電鍍重金屬鉻污泥400公斤。
本發明方法的實施例中，其固化體中，水泥的用量為零，而活化鋁粉和石灰粉共120公斤，取代了普通525水泥，因此其體積增容比降低80％。
另外，TCLP鉻離子浸出率也比傳統水泥固化體降低4倍。這些都是本發明方法的明顯優點。
權利要求
1.一種工業重金屬固體廢渣的處理方法，該方法實質上為水泥穩定固化法，其特征在于采用新型水泥固化基質，即采用以城市垃圾焚燒飛灰為主要組成的水泥固化基質，固化基質的組份及配比為城市垃圾焚燒飛灰70-90wt％，含鋁添加劑3-10wt％，鈣質控制劑7-20wt％；將按上述配方配好的垃圾焚燒飛灰基的固化其質與需作處理的工業重金屬固體廢渣或污泥共同混合，加適量水，攪拌均勻，然后成型制成水泥塊石固化體，接著常溫養護三日，最后埋入填埋場。
2.根據權利要求1所述的一種工業重金屬固體廢渣的處理方法，其特征在于所述的城市垃圾焚燒飛灰為含有富鈣低硅元素成分；所述的含鋁添加劑為富鋁粘土、富鋁天然礦物、富鋁工業廢渣；所述的鈣質控制劑為硅酸鹽水泥、石灰、富鈣工業廢渣。
3.根據權利要求1所述的一種工業重金屬固體廢渣的處理方法，其特征在于水泥塊石固化體是垃圾焚燒飛灰基的固化基質和工業重金屬固體廢渣共同混合制成，此兩者的適當配合比例為1∶1-1.5∶1。
全文摘要
本發明涉及一種工業重金屬固體廢物的處理方法，該方法實質上為水泥穩定固化法，其特征在于采用新型水泥固化基質，即采用以城市垃圾焚燒飛灰為主要組成的水泥固化基質，固化基質的組份及配比為城市垃圾焚燒飛灰70－90wt％，含鋁添加劑3－10wt％，鈣質控制劑7－20wt％；將按上述配方配好的垃圾焚燒飛灰基的固化基質與需作處理的工業重金屬固體廢渣或污泥共同混合，加適量水，攪拌均勻，然后成型制成水泥塊石固化體，接著常溫養護三日，最后埋入填埋場。本方法既可利用和處理城市垃圾飛灰又可處理有害的工業重金屬廢渣，為一舉兩得的有效環保措施。
文檔編號B09B3/00GK1457939SQ03116879
公開日2003年11月26日 申請日期2003年5月13日 優先權日2003年5月13日
發明者錢光人 申請人:上海大學