化工污泥焚烧灰渣制备填料过程中重金属的稳定化方法

摘要

本发明涉及一种化工污泥焚烧灰渣制备填料过程中重金属的稳定化方法。采用氧化钙和磷酸二氢钾制磷酸钾钙胶结材料，并辅以膨润土配制无机重金属稳定剂。化工污泥焚烧灰渣作为原料，粘土或页岩作为辅料，掺合少量无机重金属稳定剂，按一定比例混合，经加水搅拌、造粒、烧结，制备成一种重金属浸出率小的填料。本发明提供了一种稳定化效果好、对不同重金属成分和形态具有普适性的重金属稳定化方法。本发明采用的化工污泥焚烧灰渣掺合无机重金属稳定剂制填料工艺较常规的化工污泥处理与处置方式具有运行成本低、处置周期短、二次污染少和资源化程度高等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种危险固体废弃物无害化与资源化方法，即一种化工污泥焚烧 灰渣制备填料过程中重金属的稳定化方法，具体是一种在化工污泥焚烧灰渣制备 填料过程中掺合无机重金属稳定剂实现重金属稳定化、化工污泥资源化的方法。

背景技术

我国现有大小化工企业10万余家，这些化工企业每天产生数万吨的化工剩 余污泥。化工污泥成分复杂，含多种有毒、难降解的有机物和重金属，属于危险 固体废弃物。目前常用的化工污泥处置方式是焚烧。在焚烧过程中，污泥中的有 机物燃烧去除，但其中的重金属仍然保留在灰渣中，故化工污泥焚烧灰渣也属于 危险固废，须送危险废物填埋场安全填埋。但安全填埋存在费用高、现有填埋场 处置能力不足等问题，已有报道采用垃圾焚烧飞灰、电子工业污泥等危险固废制 备填料的废物资源化方法，为化工污泥焚烧灰渣的安全处置提供了新的思路。

重金属的稳定化是含重金属的危险固体废弃物资源化的技术关键。常用的重 金属稳定化方法有水泥固化、烧结稳定化和药剂稳定化，但这些方法都存在一定 的缺陷和不足。水泥固化技术固化体增容大，易受酸性介质浸蚀；烧结稳定化技 术能耗大；药剂稳定化技术一般仅添加一些稳定化机理单一的稳定剂，对重金属 的稳定化效果欠佳，对不同的重金属成分和形态不具有普适性。

发明内容

本发明的目的在于为了改进现有技术的不足而提供一种化工污泥焚烧灰渣 制备填料过程中重金属的稳定化方法，与化工污泥焚烧灰渣制填料工艺相结合， 以实现对化工污泥的无害化与资源化处置，解决已有的化工污泥处理与处置方法 存在的运行成本高、处置周期长、存在二次污染等问题。

本发明的技术方案为：一种化工污泥焚烧灰渣制备填料过程中重金属的稳定 化方法，其具体步骤为：

a.氧化钙与磷酸二氢钾按比例混合，加水，充分搅拌后加热蒸发干燥，制成 磷酸钾钙胶结材料；随后添加膨润土，配制成无机重金属稳定剂；其中膨润土占 无机重金属稳定剂质量的40～80%，氧化钙占无机重金属稳定剂质量的15～45%， 磷酸二氢钾占无机重金属稳定剂质量的5～15%；

b.化工污泥焚烧灰渣和辅料研磨成粒度均匀的粉状颗粒，研磨过筛后的污泥 焚烧灰渣和辅料与无机重金属稳定剂混合得混合物料，其中灰渣占混合物料质量 的30～50%，无机重金属稳定化剂占混合物料质量的4～8%，辅料占混合物料质 量的42～66%；混合物料加水充分搅拌，搅拌均匀后造粒，制成生料球；

c.生料球先放入烘箱内干燥；再移入马弗炉中，升温至300～400℃，升温 速率为15～20℃/min，保温时间为20～35min；再以18～22℃/min的升温速率，升 温至焙烧温度1050～1250℃，保持5～20min。

优选所述的辅料为粘土或页岩。优选步骤b中化工污泥焚烧灰渣和辅料研 磨均过200目筛。优选步骤c中干燥温度为90～120℃，干燥时间为50～70min。

有益效果：

1、本发明配制的复合型无机重金属稳定化剂对重金属的稳定化效果好，对 不同重金属成分和形态具有普适性，制得填料的重金属浸出率较小。

2、本发明配制的复合型无机重金属稳定化剂用量少、成本低，只要向污泥 焚烧灰渣中添加约4～8%的，即可实现对污泥灰渣中重金属的有效稳定化。

3、本发明提供的化工污泥资源化方法较常规的化工污泥处理与处置方法具 有以下优点：运行成本低，处置周期短，二次污染少，资源化程度高。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

实施例1

本实例原料采用化工污泥焚烧灰渣，工艺流程示意图如图1所示，本研究所 用化工污泥焚烧灰渣的重金属浸出浓度见表1。

表1化工污泥焚烧灰渣浸出实验结果

氧化钙与磷酸二氢钾按一定比例混合，加水，充分搅拌后加热蒸发，制成磷 酸钾钙胶结材料。随后添加膨润土，配制成无机重金属稳定剂。膨润土占稳定剂 质量的80%，氧化钙占稳定剂质量的15%，磷酸二氢钾占稳定剂质量的5%。化 工污泥焚烧灰渣和粘土研磨成粒度均匀的粉状颗粒，研磨后过200目筛，研磨过 筛后的污泥焚烧灰渣和粘土与无机重金属稳定剂按一定质量比混合，灰渣占混合 物的32%，无机重金属稳定化剂占混合物的4%，粘土占混合物的64%，加水充 分搅拌，搅拌均匀后造粒，制成生料球。生料球先于温度为95℃的烘箱内干燥 70min；再移入马弗炉中，升温至300℃，升温速率为15℃/min，保温时间为35 min；再以18℃/min的升温速率，逐渐升温至焙烧温度1050℃，保持20min。 制得填料的堆积密度为668.3kg/m³，吸水率为8.24%。

实施例1制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表2。

表2填料浸出实验结果

由表2填料的浸出实验可知：本发明用氧化钙和磷酸二氢钾制磷酸钾钙胶结 材料，并辅以膨润土配制无机重金属稳定剂。化工污泥焚烧灰渣作为原料，粘土 作为辅料，添加无机重金属稳定化剂，制成填料，重金属得以有效稳定化，其浸 出液中重金属浓度较低。

实施例2

本实例原料采用化工污泥焚烧灰渣，本研究所用化工污泥焚烧灰渣的重金属 浸出浓度见表3。

表3化工污泥焚烧灰渣浸出实验结果

氧化钙与磷酸二氢钾按一定比例混合，加水，充分搅拌后加热蒸发，制成磷 酸钾钙胶结材料。随后添加膨润土，配制成无机重金属稳定剂。膨润土占稳定剂 质量的60%，氧化钙占稳定剂质量的30%，磷酸二氢钾占稳定剂质量的10%。 化工污泥焚烧灰渣和粘土研磨成粒度均匀的粉状颗粒，研磨后过200目筛，研磨 过筛后的污泥焚烧灰渣和粘土与无机重金属稳定剂按一定质量比混合，灰渣占混 合物的40%，无机重金属稳定化剂占混合物的6%，粘土占混合物的54%，加水 充分搅拌，搅拌均匀后造粒，制成生料球。生料球先于温度为105℃的烘箱内干 燥60min；再移入马弗炉中，升温至350℃，升温速率为18℃/min，保温时间为 30min；再以20℃/min的升温速率，逐渐升温至焙烧温度1150℃，保持10min。 制得填料的堆积密度为615.9kg/m³，吸水率为8.83%。

实施例2制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表4。

表4填料浸出实验结果

由表4填料的浸出实验可知：本发明用氧化钙和磷酸二氢钾制磷酸钾钙胶结 材料，并辅以膨润土配制无机重金属稳定剂。化工污泥焚烧灰渣作为原料，粘土 作为辅料，添加无机重金属稳定化剂，制成填料，重金属得以有效稳定化，其浸 出液中重金属浓度较低。

实施例3

本实例原料采用化工污泥焚烧灰渣，本研究所用化工污泥焚烧灰渣的重金属 浸出浓度见表5。

表5化工污泥焚烧灰渣浸出实验结果

氧化钙与磷酸二氢钾按一定比例混合，加水，充分搅拌后加热蒸发，制成磷 酸钾钙胶结材料。随后添加膨润土，配制成无机重金属稳定剂。膨润土占稳定剂 质量的40%，氧化钙占稳定剂质量的45%，磷酸二氢钾占稳定剂质量的15%。 化工污泥焚烧灰渣和页岩研磨成粒度均匀的粉状颗粒，研磨后过200目筛，研磨 过筛后的污泥焚烧灰渣和页岩与无机重金属稳定剂按一定质量比混合，灰渣占混 合物的48%，无机重金属稳定化剂占混合物的8%，页岩占混合物的44%，加水 充分搅拌，搅拌均匀后造粒，制成生料球。生料球先于温度为115℃的烘箱内干 燥50min；再移入马弗炉中，升温至400℃，升温速率为20℃/min，保温时间为 20min；再以22℃/min的升温速率，逐渐升温至焙烧温度1250℃，保持5min。 制得填料的堆积密度为551.5kg/m³，吸水率为9.87%。

实施例3制备的填料做重金属浸出实验，其结果见表6。

表6填料浸出实验结果

由表6填料的浸出实验可知：本发明用氧化钙和磷酸二氢钾制磷酸钾钙胶结 材料，并辅以膨润土配制无机重金属稳定剂。化工污泥焚烧灰渣作为原料，页岩 作为辅料，添加无机重金属稳定化剂，制成填料，重金属得以有效稳定化，其浸 出液中重金属浓度较低。