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一种含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法.pdf

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一种 石膏 协同 固化 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910029731

申请日:

20190114

公开号:

CN109621278A

公开日:

20190416

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: A62D3/33 主分类号: A62D3/33
申请人: 昆明理工大学
发明人: 祁先进;李永奎;祝星;王华;李孔斋;魏永刚;胡建杭
地址: 650093 云南省昆明市五华区学府路253号
优先权:
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910029731

授权公告号:

法律状态公告日:

20190416

法律状态类型:

公开

摘要

本发明公开了一种含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法,属于重金属污?#23616;?#29702;与冶金固体废弃物利用领域;首先将含砷石膏渣与碳粉均匀混合进行高温碳热还原反应;然后向反应物中加入铜渣和粉煤灰进行高温固化反应,得到高温熔融固砷铜渣;高温熔融固砷铜渣快速风冷形成含砷固态物质;高温碳热还原反应和高温固化反应生成的烟气通入氢氧化钙溶液中进行中和反应,反应后的沉淀物经过滤、干燥和研磨后,再次进行循环固砷处理;本方法固砷效果明显,反应后的固砷铜渣稳定性好、毒性迁移性小,可以进行二次回收利用,具有较广的应用前景。

权利要求书

1.一种含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法,其特征在于,包括以下步骤: (1)将含砷石膏渣与碳粉混合均匀后,在高温条件下进行碳热还原反应; (2)向步骤(1)的反应物中加入铜渣和粉煤灰进行高温固化反应,得到高温熔融固砷铜渣; (3)向高温熔融固砷铜渣中通入冷风快速冷却形成含砷固态物质; (4)高温碳热还原反应和高温固化反应生成的烟气通入氢氧化钙溶液中进行中和反应,中和反应后的沉淀物经过滤、干燥和研磨后,返回步骤(1)进行循环固砷处理。 2.根据权利要求1所述的含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法,其特征在于:步骤(1)中含砷石膏渣与碳粉按砷碳摩尔比为4:1~6:1进行混合,在温度为950~1100℃?#36335;?#24212;1~1.5h。 3.根据权利要求1所述的含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法,其特征在于:步骤(2)中反应物、铜渣和粉煤灰按质量比14:17:2~14:11:1的比例进行混合,在温度为1100~1200℃?#36335;?#24212;1~2h。 4.根据权利要求1所述的含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法,其特征在于:步骤(3)中冷风的速度为5m/s~7m/s。

说明书


一种含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法
技术领域


本发明涉及一种含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法,属于重金属污?#23616;?#29702;与冶金
固体废弃物利用领域。


背景技术


目前,有色冶炼产生的含砷污水,主要通过石灰-铁盐法进行处理后转化为达标的
工业用水,但同?#24065;?#20135;生了大量的含砷及重金属石膏渣。据统计,年产10万t铜冶炼厂配套
的石灰-铁盐法工艺流程年产石膏渣1万t,由此,中国有色冶炼行业每年约生产100万t的石
膏渣。石膏渣属于危险固体废弃物,虽然固砷效率高,但是毒性迁移能力较强,容易毒性浸
出。?#32440;?#27573;有色企业主要通常将其堆存在“三防”渣库中。“三防”渣库用于堆存石膏渣,不仅
维护成本较高,而且存在巨大的安全隐患,一旦发生地震、泥石流、山洪爆发等地质灾害,将
对当地生态造成无可挽回的伤害。


我国是世界铜生产大国,每年铜渣排放量超过1000万t,目前全国铜渣的推存量超
过了1.2亿t,铜渣已成为冶金行业中产生的数量较多的工业固体废弃物。铜渣在熔融状态
下快速冷却会形成大块状的玻璃相物质,具有较好的晶体相。采用铜渣与含砷石膏渣在高
温条件下,将石膏渣中的砷固化在铜渣晶格中,具有很高的稳定性,毒性浸出能力较低。固
砷后的铜渣还可以进行二次利用,?#28909;?#38138;路、造砖等。


铜渣高温固砷不仅有效地实现铜渣的综合利用,符合国家已废?#21697;?#30340;方针,具有
很大的发展前景。


发明内容


针对上述现有技术存在的问题及不足,本发明提供一种含砷石膏渣与铜渣协同固
化的方法;本发明方法固砷效果明显,反应后的固砷铜渣稳定性好、毒性迁移性小,可以进
行二次回收利用,具有较广的应用前景。


本发明通过以下技术方案实现本发明目的,本发明含砷石膏渣与铜渣协同固化的
方法,具体步骤如下:


(1)将含砷石膏渣与碳粉混合均匀后,在高温条件下进行碳热还原反应;


(2)向步骤(1)的反应物中加入一定比例的铜渣和粉煤灰进行高温固化反应,得到高温
熔融固砷铜渣;


(3)向高温熔融固砷铜渣中通入冷风快速冷却形成含砷固态物质;


(4)高温碳热还原反应和高温固化反应生成的烟气通入氢氧化钙溶液中进行中和反
应,中和反应后的沉淀物经过滤、干燥和研磨后,返回步骤(1)进行循环固砷处理。


所述步骤(1)中含砷石膏渣与碳粉按砷碳摩尔比为4:1~6:1进行混合,在温度为
950~1100℃?#36335;?#24212;1~1.5h.


所述步骤(2)中反应物、铜渣和粉煤灰按质量比14:17:2~14:11:1的比例进行混合,在
温度为1100~1200℃?#36335;?#24212;1~2h。


所述步骤(3)中冷风的速度为5m/s~7m/s。


本发明的有益效果是:


(1)本发明操作流程简单,固砷效果明显,相比常温常压固砷,高温固砷具有固砷效率
高,反应后的含砷固态物质稳定性好、毒性迁移性小;


(2)固砷后的含砷固态物质具有较好的稳定性,可以二次回收利用,?#28909;紓?#38138;路、造砖
等。含砷石膏渣与铜渣同时得到有效利用,减少了固体废物堆存的管理费用和?#26723;?#20102;固体
废物堆存出现的安全隐患。


具体实施方式


下面通过实施例对本发明作进一?#36739;?#32454;说明,但本发明保护?#27573;?#19981;局限于所述内
容。


实施例1:本含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法如下:


(1)将含砷石膏渣(石膏渣来自西南地区某铜冶炼厂经过石灰-铁盐法处理污酸后的固
体沉淀物,主要成分如表1)与碳粉(碳粉的元素分析成分如表2)按砷碳摩尔比为4:1的比例
进行混合,在温度为950℃?#36335;?#24212;1.5h;


(2)按反应物、铜渣(铜渣的主要成分如表3)和粉煤灰(粉煤灰的主要成分如表4)的质
量比为14:17:2的比例,向步骤(1)的反应物中投加铜渣和粉煤灰,在温度为1100℃?#36335;?#24212;
2h,得到高温熔融固砷铜渣;


(3)步骤(2)反应结束后向高温熔融固砷铜渣中通入冷风(冷空气),高温熔融固砷铜渣
快速冷却形成含砷固态物质,冷风的速度为5m/s;


(4)高温碳热还原反应和高温固化反应生成的烟气通入氢氧化钙溶液中进行中和反
应,反应后的沉淀物经过滤、干燥和研磨后,返回步骤(1)进行循环固砷处理;


(5)对步骤(3)获得的含砷固态物质进行ICP检测,毒性浸出后的溶液中的As浓度低于
国家《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB 5085.3-2007),属于一般固体物,含砷固态物质可
以进行二次回收利用,?#28909;紓?#38138;路、造砖等。


表1含砷石膏渣的化学成分






表2碳粉的元素分析成分






表3铜渣的化学成分






表4粉煤灰的化学成分






实施例2:本含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法如下:


(1)将含砷石膏渣(石膏渣来自西南地区某铜冶炼厂经过石灰-铁盐法处理污酸后的固
体沉淀物,主要成分如表1)与碳粉(碳粉的元素分析成分如表2)按砷碳摩尔比为5:1的比例
进行混合,在温度为1000℃?#36335;?#24212;1.2h;


(2)按反应物、铜渣(铜渣的主要成分如表3)和粉煤灰(粉煤灰的主要成分如表4)的质
量比为14:15:1.5的比例,向步骤(1)的反应物中投加铜渣和粉煤灰,在温度为1150℃?#36335;?br>应1.5h,得到高温熔融固砷铜渣;


(3)步骤(2)反应结束后向高温熔融固砷铜渣中通入冷风,高温熔融固砷铜渣快速冷却
形成含砷固态物质,冷风的速度为6m/s;


(4)高温碳热还原反应和高温固化反应生成的烟气通入氢氧化钙溶液中进行中和反
应,中和反应后的沉淀物经过滤、干燥和研磨后,返回步骤(1)进行循环固砷处理;


(5)对步骤(3)获得的含砷固态物质进行ICP检测,毒性浸出后的溶液中的As浓度低于
国家《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007),属于一般固体物,含砷固态物质可以
进行二次回收利用,?#28909;紓?#38138;路、造砖等。


表1含砷石膏渣的化学成分






表2碳粉的元素分析成分






表3铜渣的化学成分






表4粉煤灰的化学成分






实施例3:本含砷石膏渣与铜渣协同固化的方法如下:


(1)将含砷石膏渣(石膏渣来自西南地区某铜冶炼厂经过石灰-铁盐法处理污酸后的固
体沉淀物,主要成分如表1)与碳粉(碳粉的元素分析成分如表2)按砷碳摩尔比为6:1的比例
进行混合,在温度为1100℃?#36335;?#24212;1h;


(2)按反应物、铜渣(铜渣的主要成分如表3)和粉煤灰(粉煤灰的主要成分如表4)的质
量比为14:11:1的比例,向步骤(1)的反应物中投加铜渣和粉煤灰,在温度为1200℃?#36335;?#24212;
1h,得到高温熔融固砷铜渣;


(3)步骤(2)反应结束后向高温熔融固砷铜渣中通入冷风,高温熔融固砷铜渣快速冷却
形成含砷固态物质,冷风的速度为7m/s;


(4)高温碳热还原反应和高温固化反应生成的烟气通入氢氧化钙溶液中进行中和反
应,反应后的沉淀物经过滤、干燥和研磨后,返回步骤(1)进行循环固砷处理;


(5)对步骤(3)获得的含砷固态物质进行ICP检测,毒性浸出后的溶液中的As浓度低于
国家《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007),属于一般固体物,含砷固态物质可以
进行二次回收利用,?#28909;紓?#38138;路、造砖等。


表1含砷石膏渣的化学成分






表2碳粉的元素分析成分






表3铜渣的化学成分






表4粉煤灰的化学成分






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