[发明专利]一种重金属石膏复合无害化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及的一种重金属石膏复合无害化处理方法，适用于处理黑色及有色金属冶炼过程中产生的含重金属的废石膏（如铅锌冶炼所产生的污酸渣），通过该发明复合无害化处理的石膏渣可直接资源化利用或填埋处理。

背景技术

重金属废石膏产生于黑色及有色金属冶炼过程中生成的污酸用石灰乳或氧化钙中的过程及燃煤电厂的煤粉预先脱硫过程中，其中含有大量对生态环境危害极大的重金属污染物，具有持久性、毒性大、污染严重、不能生物降解等特点，如处置管理不当，会对环境造成严重的危害。对于重金属废石膏，若对其进行资源化利用或填埋，先要固定稳定化其中的重金属，使其移动性及毒性降低，稳定的存在于渣中。目前对于含重金属废渣，主要有水泥固化、熔融固化、药剂稳定化几种方法。

水泥固化是在水泥的水化过程中，金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应，最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体C-H-S表面上，抑制了重金属的渗滤。水泥是最常用的含重金属的危险废物稳定剂，因其具有固化材料易得、处理效果好、成本相对低廉等优势。水泥固化增容问题严重，这对其后续的处理带来的很大的工作量。

熔融固化又称为玻璃固化，玻璃的溶解度及其所含成分的浸出率都非常低，而减容系数却相当高。应用玻璃制造技术将含有重金属的废渣进行玻璃化，可使其固定在玻璃体中。该技术借助玻璃体的致密结晶结构，能够确保固化体的永久稳定，但是熔融固化技术的能耗大、成本高，只有在处理高剂量放射性废物或剧毒废物时，才会考虑使用。

药剂稳定化处理是利用化学药剂把危险废物中的有毒有害的物质转变成低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。药剂稳定化技术主要以处理重金属废物为主，其化学药剂分为有机药剂和无机药剂，而有机药类是以鳌合型药剂为主，即用一种水溶性的鳌合高分子，与重金属离子反应形成不溶于水的高分子络合物，使废渣中的重金属固定下来。有机药剂的缺点是价格较高，处理成本高。无机药剂价格相对低廉但处理效果不太好。

重金属废石膏中含有大量的对环境有害的重金属元素，而且元素种类多，存在方式复杂，如果处置不当，会对环境造成巨大的威胁，最终会影响到人类的生存。据统计仅在株洲(我国最大的铅锌冶炼出口基地)清水塘工业区堆存的废石膏就达到20万吨之多。大量石膏在地表堆存带来一系列的严重问题，因此无害化处理这么大堆积量的废石膏，需要一套完整可行的无害化处理工艺。同时为决绝废石膏中所有重金属的稳定化问题，单一的稳定化方法必定是不够的，需要复合的且有针对性的稳定化方法。

发明内容

本发明目的是为解决重金属废石膏中含有大量的对环境有害的重金属元素进行无害化处理问题，提供一种稳定长期无害化处理污酸渣的方法，污酸渣中重金属浸出毒性远低于中华人民共和国国家标准《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）所规定的重金属浸出浓度，处理后的重金属废石膏可以进行填埋或资源化利用。

本发明以污酸渣为处理对象，处理工艺包括磨料、酸浸、重金属沉淀、碱转、强化磷化固化和强化硫化固化等工序，首先污酸渣通过酸浸降低污酸渣中的重金属含量，再通过磷化固化和硫化固化的复合固化方法，实现废料中重金属有效固化。具体处理过程包括以下步骤：

a.磨料，将重金属石膏采用机械方法磨料至粒径50目以下；

b.酸浸，在经历步骤a磨料处理的重金属石膏，加入硫酸浸提液，其总氢离子浓度为0.5～4mol/L，酸浸过程中，液固比为5～20ml/g，浸出温度为30～60℃，浸出时间为30～180min，得到酸浸渣和酸浸液；

c.重金属沉淀，步骤b处理后得到的酸浸液利用NaOH调整pH为6～9，沉淀絮凝并过滤得到重金属渣和沉淀液，重金属渣集中处理；

d.强化磷化固化，步骤b得到的酸浸渣和步骤c得到的沉淀液混合并加入磷化剂进行磷化固化，磷化剂为磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸一氢钠、磷酸钾、磷酸二氢钾和磷酸一氢钾中的一种，磷化剂的加入量为0.1～1mol/L，沉淀絮凝并过滤得到磷化渣和磷化液；

e.碱转，步骤d得到的磷化液加入石灰，调整pH为10～14，沉淀絮凝并过滤得到石膏渣和碱转液，石膏渣进行资源化处理；

f.强化硫化固化，将步骤d得到的磷化渣和步骤e得到的碱转液进行混合，并加入硫化剂，硫化剂为硫化钠和硫化钾中的一种，硫化剂的加入量为0.1～1mol/L，沉淀絮凝并过滤得到固化石膏渣和硫化液，硫化液作为烟气处理剂，固化石膏渣进行资源化处理。