1.本發(fā)明涉及一種協(xié)同處理含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣和煤系高嶺土的方法，屬于重金屬廢物無害化處置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2.含鉻污泥是工業(yè)生產(chǎn)過程中含鉻廢水處理產(chǎn)生的一類毒性較強、可致癌的危險廢物。目前，含鉻污泥無害化處置的工藝，主要包括藥劑穩(wěn)定化、水泥窯協(xié)同處置及高溫熔融。藥劑穩(wěn)定化后含鉻廢渣依然需要安全填埋，但填埋場容積有限，不能持續(xù)接收；水泥窯協(xié)同處置為了保證水泥的品質(zhì)，但對入窯的含鉻污泥特性和量有嚴格要求；高溫熔融法能耗大，同時也容易將部分三價鉻氧化成六價鉻，導(dǎo)致鉻的毒性增強?，F(xiàn)有技術(shù)(申請?zhí)枺?021108430031)公開了一種鋼鐵廠含鉻污泥鉻的高效富集和分離、回收方法，該方法將含鉻污泥經(jīng)干燥、破碎、加入氧化鐵、碳粉、焙燒、磁選分離等步驟制成建筑材料，該方法步驟復(fù)雜，且仍產(chǎn)生部分廢棄物。

3.垃圾焚燒爐渣為生活垃圾焚燒后產(chǎn)生的爐渣。垃圾焚燒爐渣主要是由質(zhì)地較堅硬的熔渣、玻璃、陶瓷等組成的非均質(zhì)混合物。目前，爐渣經(jīng)分選后，主要作為填料和再生骨料用于瀝青混凝土、水泥混凝土及制作燒結(jié)磚骨料等。但垃圾焚燒爐渣經(jīng)破碎、研磨后，具有與水泥類似的凝膠活性，而把爐渣作為填料或再生骨料用于路堤填筑或混凝土中時，并沒有充分發(fā)揮其潛在的凝膠活性?，F(xiàn)有技術(shù)(申請?zhí)枺?017104450006)公開了一種生活垃圾焚燒爐渣的處理方法，該方法經(jīng)風化、納米二氧化硅和納米碳酸鈣的混合溶液浸泡、烘干等步驟對生活垃圾焚燒爐渣進行處理。但是，該方法對設(shè)備和處理條件有著嚴格是限制，必須在特定的通風量、通風時間、溫度、特定濃度的納米二氧化硅和納米碳酸鈣的混合溶液中才能進行。

4.煤系高嶺土為煤炭生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)出的工業(yè)固體廢棄物。目前，常通過提高煤系高嶺土的吸油量(申請?zhí)枺?021116054054)、脫鉛處理(申請?zhí)枺?021112951192)等方法對煤系高嶺土進行處理后，再用于后續(xù)的應(yīng)用，具有較復(fù)雜的前處理過程。

5.因此，亟需一種簡單、高效處理含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣和煤系高嶺土的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

6.發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種簡單、高效協(xié)同處理含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣和煤系高嶺土的方法。

7.技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種協(xié)同處理含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣和煤系高嶺土的方法，包括以下步驟：

8.(1)將含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細?；旌暇鶆?，獲得混合物料；

9.(2)將步驟(1)中所述混合物料進行研磨，加水，得到漿體；所述研磨的時間為10～24h，研磨的速率為550～650轉(zhuǎn)/分鐘；

10.(3)將步驟(2)中所述漿體進行微波處理，養(yǎng)護，得到固化體。

11.其中，步驟(1)中所述含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒的含水率均分別為3.5％～5％。

12.其中，步驟(1)中所述含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒的干基質(zhì)量比為20～35：15～40：35～50。

13.其中，步驟(2)中所述漿體的固相質(zhì)量百分比為50～60％。

14.其中，步驟(3)中所述微波的功率為1000～1400w，處理時間為5～15分鐘。

15.其中，步驟(3)中所述養(yǎng)護的溫度為25～35℃，養(yǎng)護時間為24～48小時。

16.優(yōu)選地，當步驟(1)中所述含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒的含水率均分別為3.5％～4％，所述含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒的干基質(zhì)量比為20～25：35～40：35～45；步驟(2)中所述研磨的時間為16～24h，研磨的速率為550～600轉(zhuǎn)/分鐘，所述漿體的固相質(zhì)量百分比為55～60％；步驟(3)中所述微波的功率為1200～1400w，處理時間為5～10分鐘；步驟(3)中所述養(yǎng)護的溫度為25～30℃，養(yǎng)護時間為36～48小時，固化體的六價鉻浸出濃度最低，為0.02±0.01mg/l。

17.本發(fā)明的原理：含鉻污泥的鉻組分與煤系高嶺土的碳組分在機械力的化學(xué)作用下，會使六價的鉻還原成三價鉻，抑制三價鉻的氧化。同時，在機械力的作用下，顆粒粒度得到細化，含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土混合物中化學(xué)反應(yīng)活性較低的有序晶體形態(tài)轉(zhuǎn)化成化學(xué)反應(yīng)活性較高的無序不定形形態(tài)的si-al、al-o和si-o多相體系，不斷生成硅酸鹽和鋁硅酸鹽類活性組分。同時，經(jīng)過微波的進一步處理，研磨產(chǎn)物與水混合的漿料體內(nèi)會產(chǎn)生張力弱區(qū)，這些區(qū)域內(nèi)的漿料會被撕碎成許多小的空穴，然后這些空穴在微波的作用下迅速脹大和閉合，使?jié){體內(nèi)部的微粒間發(fā)生猛烈的撞擊作用，加快了混合物中活性組分的化學(xué)反應(yīng)，進而形成了結(jié)構(gòu)緊密，抗壓強度較高的固化體。

18.有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點：1、本發(fā)明從廢物本身的組分及特性出發(fā)，采用機械化學(xué)和微波處理相結(jié)合的方法對含鉻污泥進行固化處理，并達到了資源化效果和節(jié)能環(huán)保的目的；2、本發(fā)明實現(xiàn)了含鉻污泥中重金屬的安全固化，同時獲得了多種固體廢物無害化和資源化協(xié)同處置的效果。

附圖說明

19.圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

20.下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。

21.含鉻污泥取自蘇州樂家潔具(蘇州)有限公司。其化學(xué)成分為sio

2 3.53％，al2o316.90％，fe2o

3 1.19％，mgo 0.18，cao 1.86％，na2o 2.91％，tio

2 0.61％，zno 3.38％，cuo 6.08％，so

3 17.9％，nio 2.46，cr2o

3 42.9％，pbo 0.01％，p2o

5 0.04，cl 0.05％。

22.垃圾焚燒爐渣取自蘇州某垃圾焚燒廠，其成分為sio

2 33.82％，al2o

3 8.90％，fe2o37.12％，cao 30.70％，na2o 3.23％，k2o 1.34％，mgo 2.32％，so

3 3.10％，cl 2.56％，p2o

5 4.25％，tio

2 1.24％，cuo 0.22％，bao 0.43％，cr2o

3 0.22％，zno 0.55％。

23.煤系高嶺土取自四川某煤系高嶺土礦，其成分為sio

2 45.06％，al2o

3 31.35％，fe2o33.01％，tio

2 5.36％，mgo 0.17％，p2o

5 0.14％，so

3 0.48％，k2o 0.13％，cao 0.29％，燒失量14.01％。

24.實施例1

25.將含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土進行干燥，使含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土的含水率均降低到5％；并采用棒磨機將干燥后的含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土磨細，全部通過200目篩子。

26.將總質(zhì)量為50g的含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒以干基質(zhì)量百分比35％:15％:50％混合均勻，獲得混合物料，并將混合物料加入到立式行星球磨機中研磨10小時，轉(zhuǎn)速為650轉(zhuǎn)/分鐘。將研磨產(chǎn)物與水混合，制備固相質(zhì)量含量為50％的漿體，并將漿體進行微波處理，微波處理的功率為1000w，微波處理時間為15分鐘。將微波處理后的漿體放入磨具中，并放入養(yǎng)護箱進行養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度為35℃，養(yǎng)護時間為24小時，脫模后最終得到了固化體a1。

27.采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)測試固化體a1在嚴荷侵蝕環(huán)境下(鹽侵蝕+凍融循環(huán)60天)的重金屬浸出毒性，固化體a1六價鉻的浸出濃度為0.03

±

0.01mg/l，結(jié)果低于環(huán)境閾值(5mg/l)。

28.實施例2

29.將含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土進行干燥，使含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土的含水率降低到3.5％；并采用棒磨機將干燥的含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土磨細，全部通過200目篩子。

30.將總質(zhì)量為50g的含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒以干基質(zhì)量百分比20％:35％:45％混合均勻，獲得混合物料，并將混合物料加入到立式行星球磨機中研磨16小時，轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘。將研磨產(chǎn)物與水混合，制備固相質(zhì)量含量為55％的漿體，并將漿體進行微波處理，微波處理的功率為1200w，微波處理時間為10分鐘。將微波處理后的漿體放入磨具中，并放入養(yǎng)護箱進行養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度為25℃，養(yǎng)護時間為48小時，脫模后最終得到了固化體a2。

31.采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)測試固化體a2在嚴荷侵蝕環(huán)境下(鹽侵蝕+凍融循環(huán)60天)的重金屬浸出毒性，固化體a2六價鉻的浸出濃度為0.02±0.01mg/l，結(jié)果低于環(huán)境閾值。

32.實施例3

33.將含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土進行干燥，使含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土的含水率降低到4％；并采用棒磨機將干燥的含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土磨細，全部通過200目篩子。

34.將總質(zhì)量為50g的含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒以干基質(zhì)量百分比25％:40％:35％混合均勻，獲得混合物料，并將混合物料加入到立式行星球磨機中研磨24小時，轉(zhuǎn)速為550轉(zhuǎn)/分鐘。將研磨產(chǎn)物與水混合，制備固相質(zhì)量含量為60％的漿體，并將漿體進行微波處理，微波處理的功率為1400w，微波處理時間為5分鐘。將微波處理后的漿體放入磨具中，并放入養(yǎng)護箱進行養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度為30℃，養(yǎng)護時間為36小時，脫模后最終得到了固化體a3。

35.采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)測試固化體a3在嚴荷侵蝕環(huán)境下(鹽侵蝕+凍融循環(huán)60天)的重金屬浸出毒性，固化體a3六價鉻的浸出濃度為0.02±0.01mg/l，結(jié)果低于環(huán)境閾值。

36.對比例1

37.將含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土進行干燥，使含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土的含水率降低到5％；并采用棒磨機將干燥的含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土磨細，全部通過200目篩子。

38.將總質(zhì)量為50g的含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒以干基質(zhì)量百分比35％:15％:50％混合均勻，獲得混合物料。將混合物料與水混合，制備固相質(zhì)量含量為50％的漿體，并將漿體進行微波處理，微波處理的功率為1000 w，微波處理時間為15分鐘。將微波處理后的漿體放入磨具中，并放入養(yǎng)護箱進行養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度為35℃，養(yǎng)護時間為24小時，脫模后最終得到了固化體b1。

39.采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)測試固化體b1在嚴荷侵蝕環(huán)境下(鹽侵蝕+凍融循環(huán)60天)的重金屬浸出毒性，固化體b1六價鉻的浸出濃度為55.03±0.05mg/l，結(jié)果高于環(huán)境閾值。

40.對比例2

41.將含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土進行干燥，使含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土的含水率降低到5％；并采用棒磨機將干燥的含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土磨細，全部通過200目篩子。

42.將總質(zhì)量為50g的含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒以干基質(zhì)量百分比35％:15％:50％混合均勻，獲得混合物料，并將混合物料加入到立式行星球磨機中研磨10小時，轉(zhuǎn)速為650轉(zhuǎn)/分鐘。研磨產(chǎn)物與水混合，制備固相質(zhì)量含量為50％的漿體，將漿體放入磨具中后進入養(yǎng)護箱進行養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度為35℃，養(yǎng)護時間為24小時，脫模后最終得到了固化體c1。

43.采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)測試固化體c1在嚴荷侵蝕環(huán)境下(鹽侵蝕+凍融循環(huán)60天)的重金屬浸出毒性，固化體c1六價鉻的浸出濃度為25.22±0.02mg/l，結(jié)果高于環(huán)境閾值。

44.對比例3

45.按實施例1的方法，在不同原料配比、含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣及煤系高嶺土的含水率和干基質(zhì)量比、行星磨球磨條件、微波處理條件和養(yǎng)護條件下，制得固化體，并采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(hj/t299-2007)測試固化體在嚴荷侵蝕環(huán)境下(鹽侵蝕+凍融循環(huán)60天)的重金屬浸出毒性，結(jié)果如表1所示。

46.表1

47.[0048][0049]

可見，對比例3中的產(chǎn)物的六價鉻浸出濃度高于環(huán)境閾值，仍具有危險性。技術(shù)特征：

1.一種協(xié)同處理含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣和煤系高嶺土的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細?；旌暇鶆?，獲得混合物料；(2)將步驟(1)中所述混合物料進行研磨，加水，得到漿體；所述研磨的時間為10～24h，研磨的速率為550～650轉(zhuǎn)/分鐘；(3)將步驟(2)中所述漿體進行微波處理，養(yǎng)護，得到固化體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒的含水率均分別為3.5％～5％。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒的干基質(zhì)量比為20～35：15～40：35～50。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述漿體的固相質(zhì)量百分比為50～60％。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述微波的功率為1000～1400w，處理時間為5～15分鐘。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述養(yǎng)護的溫度為25～35℃，養(yǎng)護時間為24～48小時。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒的含水率均分別為3.5％～4％，所述含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細粒的干基質(zhì)量比為20～25：35～40：35～45。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述研磨的時間為16～24h，研磨的速率為550～600轉(zhuǎn)/分鐘，所述漿體的固相質(zhì)量百分比為55～60％。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述微波的功率為1200～1400w，處理時間為5～10分鐘。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述養(yǎng)護的溫度為25～30℃，養(yǎng)護時間為36～48小時。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種協(xié)同處理含鉻污泥、垃圾焚燒爐渣和煤系高嶺土的方法，包括以下步驟：(1)將含鉻污泥細粒、垃圾焚燒爐渣細粒與煤系高嶺土細?；旌暇鶆颍@得混合物料；(2)將步驟(1)中所述混合物料進行研磨，加水，得到漿體；所述研磨的時間為10～24h，研磨的速率為550～650轉(zhuǎn)/分鐘；(3)將步驟(2)中所述漿體進行微波處理，養(yǎng)護，得到固化體。本發(fā)明從廢物本身的組分及特性出發(fā)，采用機械化學(xué)和微波處理相結(jié)合的方法對含鉻污泥進行固化處理，并達到了資源化效果和節(jié)能環(huán)保的目的；實現(xiàn)了含鉻污泥中重金屬的安全固化，同時獲得了多種固體廢物無害化和資源化協(xié)同處置的效果?；唾Y源化協(xié)同處置的效果?；唾Y源化協(xié)同處置的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：金俊勛 高勇 孫秋月 杜晶 楊春海 黃濤 宋東平

受保護的技術(shù)使用者：常熟理工學(xué)院

技術(shù)研發(fā)日：2023.04.07

技術(shù)公布日：2023/6/29