一种水泥固化体及其处理有毒铬渣的方法

摘要

本发明一种水泥固化体，原料组成为转炉渣13％～27％，脱硫灰8％～12％，铬渣25％～32％，粉煤灰5％～15％，水泥4％～8％，乳化沥青4.5％～6.5％，纤维1％～2％，其余为水。转炉渣和铬渣混合后磨至40-100目，再将所有原料混合搅拌均匀后放入模具内固化成模，24-36h后拆模。大大降低Cr

说明书

技术领域

本发明属于环境保护—固体废弃物处理技术领域，尤其涉及 一种水泥固化体及其处理有毒铬渣的方法。

背景技术

铬渣作为最危险的固体废弃物之一，严重影响了周边环境及人群 的身体健康，也严重制约着行业的发展。目前在铬渣的治理方法上大 都采用解毒处理，但这类方法所存在的严重问题在于铬渣即使解毒处 理后也很难再利用，还原后的三价铬在自然条件下，经空气中氧气的 氧化又会回升成为六价铬，特别是铬渣中CaO和MgO存在就更成为这 种回升的条件，因此不能彻底解毒。通过查新，检索到一些相关的专 利，如CN1038771A公开一种铬渣除毒综合利用法，该种方法采用盐 酸中和铬渣，使得铬渣中大部分酸溶性六价铬进入液相。该方法需要 消耗大量酸，治理成本较高，难以推广。CN1792481A公开一种添加 硫磺作为还原剂进行铬渣干法还原的工艺，该法在回转窑里焙烧时喷 入硫磺粉，产生SO₂气体用以还原铬渣。该工艺解毒效果较好，但耗 用大量硫磺粉，且尾气中SO₂极易超标。CN1528532A公开一种铬渣 的无害化和资源化处理的方法，该方法由于反应过程温度较高，故对 设备保温材料的要求也较高，从而设备投资和运行成本大大提高，且 在处理过程中伴有二次粉尘污染。CN102718440A公开一种改性高炉 渣水泥固化体及其处理铬渣的方法，该方法是通过水泥固化作用将六 价铬固封在水泥固化体中。但高炉渣对六价铬离子的吸附能力极弱， 虽然短期看六价铬离子的浸出浓度可以达标，但很难保证被固化的六 价铬离子长时间不被浸出出来，且该方法在固化的过程中水泥的用量 较多，没能充分利用其它冶金固废资源来实现同样的功能，经济效益 差。

综上所述，现有的铬渣处理技术对Cr⁶⁺的处理效果并不理想，设 备投资和运行能耗也都较高，因此寻求一种操作简单、成本低廉且技 术上可行的能够有效控制六价铬浸出浓度的方法具有非常重要的现 实意义。

发明内容

本发明提供了一种水泥固化体及其处理有毒铬渣的方法，本发明 的水泥固化体能够解决普通水泥固化体六价铬浸出率高、固化效果差 的缺点，并且最大限度的利用了钢铁工业的固废资源，保证最终处理 后浸出液中Cr⁶⁺的浓度低于国标GB5085.3危险废物上限的浓度标 准。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种水泥固化体，按质量百分比原料组成为转炉渣13％～27％， 脱硫灰8％～12％，铬渣25％～32％，粉煤灰5％～15％，水泥4％～8％， 乳化沥青4.5％～6.5％，纤维1％～2％，其余为水。

使用该水泥固化体处理有毒铬渣的方法：

转炉渣和铬渣混合后磨至40-100目，将以上原料混合搅拌均匀 后放入模具内固化成模。24-36h后拆模得到改性后的水泥固化体。

所用纤维为剑麻纤维、竹纤维和玻璃纤维中的任意一种。

所用乳化沥青为阴离子型乳化沥青或非离子型乳化沥青中的任 意一种。。

所用的脱硫灰为烧结烟气半干法脱硫的副产物。

水泥标号为425#。

通过上述方法制备的水泥固化体，可以大大降低Cr⁶⁺的浸出浓 度，并且能够确保浸出液中Cr⁶⁺的浓度低于国标GB5085.3危险废物 上限的浓度标准。

本发明的有益效果为：

(1)水泥固化过程中加入一定量的乳化沥青和纤维，乳化沥青 具有良好的流动性能和粘附性能，不仅对金属离子有一定的螯合作 用，能较好地阻塞水泥固化体空隙，还会形成较厚的水化膜，使六价 铬在水环境下从水泥固化体中逃逸出来的机会大大减小。纤维的加入 不但可以增强固化体的强度，控制或减少水泥凝固过程中裂纹的产生 和扩展，也会阻塞部分六价铬的浸出，使浸出毒性进一步降低。

(2)由于转炉渣中含有硅酸二钙、硅酸三钙、铁铝酸盐等活性 矿物，其中硅酸三钙具有较高的早期与后期强度，硅酸二钙早期强度 较低，后期强度较高，利用转炉渣的这一水硬胶凝性，将其磨细至水 泥颗粒的大小，从而替代部分水泥，将节约水泥的使用量，从而带来 一定的经济效益；除此之外，转炉渣中含有部分的游离CaO，与水接 触后会迅速释放到水中，在碱性的环境下转炉渣对铬渣的吸附能力会 更好，从而极大降低了固化体的浸出毒性。

(3)烧结烟气脱硫灰的主要成分是氧化钙、亚硫酸钙和硫酸钙， 虽然本身没有胶凝性能，但转炉渣和粉煤灰本身既是活性材料又是水 硬性材料，添加此两种物质后在乳化沥青、纤维和水的共同作用下可 以进行水泥固化反应，替代部分水泥的同时也提供了一条脱硫灰综合 利用的新途径。

(4)本发明的水泥固化体所用原料转炉渣、粉煤灰和脱硫灰均 为冶金过程的副产品，极大限度的减少了水泥的用量，水泥最大加入 量为8％，同时减少了钢铁废弃资源堆存对环境的污染，实现了以废 制废、冶金固废资源化再利用的目的，对进一步促进我国钢铁工业的 可持续发展具有重要的现实意义。

具体实施方式

本发明的最佳实施方式如下：

实施例1

1水泥固化体的制备，原料组成：转炉渣27％，脱硫灰8％，铬 渣32％，粉煤灰5.5％，水泥4％，阴离子型乳化沥青4.5％，玻璃纤 维1％，水18％。转炉渣和铬渣混合后磨至100目，将以上原料混合 搅拌均匀后放入模具内固化成模，24h后拆模得到40mm×40mm× 20mm的改性水泥固化体。

2将已拆模的水泥块放在恒温水浴锅中进行养护，温度控制在 20±2℃，养护28天后制备浸出液，用于测定改性水泥固化体浸出液 中Cr⁶⁺的浓度。水泥块的养护具体参照GB/T50081-2002《普通混凝 土力学性能试验方法标准》5.2试件的养护。浸出液的制备方法按照 GB/T15555.1-1995《固体废物总汞的测定冷原子吸收分光光度法》 中的附录B进行，浸出液中六价铬浓度测定方法、有机物的消除、 空白实验的测定、标准曲线的绘制按照GB/T15555.4-1995《固体废 物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》进行。

经测定养护28天的改性水泥固化体的浸出液中Cr⁶⁺的浓度为 0.52mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L。

实施例2

1改性水泥固化体的制备，原料组成：转炉渣21％，脱硫灰10％， 铬渣28％，粉煤灰9％，水泥6％，非离子型乳化沥青5.5％，剑麻纤 维1.5％，水19％。转炉渣和铬渣混合后磨至70目，将以上原料混合 搅拌均匀后放入模具内固化成模，30h后拆模得到40mm×40mm× 20mm的改性水泥固化体。

2将已拆模的水泥块放在恒温水浴锅中进行养护，温度控制在 20±2℃，养护28天后制备浸出液，用于测定改性水泥固化体浸出液 中Cr⁶⁺的浓度。水泥块的养护具体参照GB/T50081-2002《普通混凝 土力学性能试验方法标准》5.2试件的养护。浸出液的制备方法按照 GB/T15555.1-1995《固体废物总汞的测定冷原子吸收分光光度法》 中的附录B进行，浸出液中六价铬浓度测定方法、有机物的消除、 空白实验的测定、标准曲线的绘制按照GB/T15555.4-1995《固体废 物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》进行。

经测定养护28天的改性水泥固化体的浸出液中Cr⁶⁺的浓度为 0.59mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L。

实施例3

1改性水泥固化体的制备，原料组成：转炉渣13％，脱硫灰12％， 铬渣25％，粉煤灰13％，水泥7.5％，非离子型乳化沥青6.5％，竹纤 维2％，水21％。转炉渣和铬渣混合后磨至40目，将以上原料混合 搅拌均匀后放入模具内固化成模，36h后拆模得到40mm×40mm× 20mm的改性水泥固化体。

2将已拆模的水泥块放在恒温水浴锅中进行养护，温度控制在 20±2℃，养护28天后制备浸出液，用于测定改性水泥固化体浸出液 中Cr⁶⁺的浓度。水泥块的养护具体参照GB/T50081-2002《普通混凝 土力学性能试验方法标准》5.2试件的养护。浸出液的制备方法按照 GB/T15555.1-1995《固体废物总汞的测定冷原子吸收分光光度法》 中的附录B进行，浸出液中六价铬浓度测定方法、有机物的消除、 空白实验的测定、标准曲线的绘制按照GB/T15555.4-1995《固体废 物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》进行。

经测定养护28天的改性水泥固化体的浸出液中Cr⁶⁺的浓度为 0.67mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L。