[发明专利]一种以废治废的工业重金属废渣无害化处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种以废治废的工业重金属废渣无害化处理工艺，属环境保护工程及环境化学技术领域。

背景技术

工业过程排放的固体废渣有相当部分属于重金属的危害废物，这些废物对人类的影响在经济发展之初是隐性的，因而过去基本上采取直接堆放的或填埋形式处置。随着这些隐性影响的逐步显性化，必须考虑对这些重金属废渣进行填埋前安全处理。

垃圾焚烧是城市生活垃圾的重要手段，但焚烧过程将产生大量的飞灰和底灰，对人类赖以生存的生态环境带来影响，因此应该对飞灰安全处理，甚至加以利用。

一般来说，用水泥稳定固化的方法是安全处理危害物的基本方法，在高碱性的硅酸盐水泥体系水化过程中，一些有害金属通过与水泥主要水化相CSH(CaO.SiO₂.nH₂O)的物理化学作用被束缚稳定在水泥固化基质重。鉴于水泥固化法具有经济易操作等优点，这种固化基质已在国外的危害废物处理中得到广泛应用。但是，传统的水泥固化基质的高渗透性、高空隙对部分金属如铅、砷、汞、铬等固化效果差，同时，已经公布的一些以废治废工艺专利，用材成本高，作为环境治理工艺应坚持以较低成本实现治理目的。

发明内容

本发明的目的是利用城市垃圾焚烧飞灰为主要原材料，通过改进材料的复合，形成一种新固化基质，有效地稳定工业固体废渣中的有害金属，同时充分利用了城市垃圾焚烧飞灰和一些金属废渣，为飞灰和金属废渣利用找到了一种综合的环保工艺。

城市垃圾焚烧飞灰的主要化学成分有富钙硅质、氯、铝，在其与含铝含钙物质混合及水化水合过程中，形成CaO-SiO₂-Al₂O₃-CaCl₂-10H₂O体系，且形成水铝钙石类矿物，它包括Afin相(3C₃A.3CaSO₄.32H₂O)、Friedel相(3C₃A.CaCl₂.10H₂O)、Aft相(3C₃A.3CaSO₄.32H₂O)和CSH相(CaO.SiO₂.nh₂O)，Friedel相和Aft相是能有效稳定重金属阳离子和阴离子团的潜在矿物质。飞灰中的氯离子可形成层状结构的Friedel相，而硫酸根离子则易形成对重金属有强束缚作用的Afin相和Aft相。这说明通过飞灰基材料组的配比调整，可实现CSH相-Afin相的共存，合理的固化基质相的匹配设计，如CSH相-Friedel相-Afin相的复合相是一种新固化基质矿物主导相，可以有效安全处理各类重金属废渣。

实质上，本发明的城市垃圾飞灰与多种工业金属废渣混合固化工艺属水泥稳定固化，其特征在于采用新型水泥固化基质，即采用城市垃圾焚烧飞灰为主要组成的类水泥固化基质，该固化基质的组份及配方：城市垃圾焚烧飞灰60-70wt％，含铝添加剂1020wt％，钙质控制剂6-20wt％。上述含铝添加剂采用含铝工业废渣，必要时磨成粉末，上述钙质控制剂未石灰粉。将上述类水泥固化基质和需作处理的工业重金属固体废渣或污泥共同混合，加适量水，搅拌均匀，然后制成水泥固化体，常温养护五日后埋入填埋场。

上述水泥固化体是由垃圾焚烧飞灰、含铝添加剂、钙质控制剂组成的类水泥固化基质和工业重金属固体废渣共同混合制成，两者的适合比例为1/1-1.6/1。所述的城市垃圾焚烧飞灰为含富钙低硅元素成分，所述的含铝添加剂为富铝工业废渣粉末，所述的钙质控制剂为石灰粉。

本发明的类水泥固化基质，采用城市垃圾焚烧飞灰为主要原料，可有效处理大量城市废物和工业废弃物，有利于环境保护。

具体实施方式

实施例：先按规定配方制取水泥固化基质。垃圾焚烧飞尘灰基的固化基质和工业重金属固体废渣的配合比选为1.5/1.0。固化基质的组分及配比为：城市垃圾焚烧飞尘60％，含铝工业废渣粉末20％，钙质控制剂石灰粉20％。

处理废渣电镀重金属镍、铬污泥400公斤，用城市垃圾焚烧飞灰360公斤，含铝工业废渣磨成粉末120公斤，钙质控制剂石灰粉120公斤混合作成类水泥固化基质。将固化基质和重金属污泥混合加适量水后进行机械搅拌，然后制成1000公斤(干重)水泥块石固化体，常温下养护五天后埋入填埋场。

传统水泥固化基质需水泥600公斤，处理电镀污泥400公斤，本发明方法的实施例中不用水泥，而含铝工业废渣粉末和石灰粉仅240公斤，体积增容比比传统水泥固化基质降低，实际检测的重金属离子浸出率比传统水泥固化方法可降低2-3倍。