铬渣无害化处理方法
铬渣无害化处置方法的实践
3 铬 渣 的 处 置
3 1 新 密铬渣 组成 成 分分 析 .
铬 渣是 由钙 焙 烧 工艺 生 产 铬 盐排 出 的废 渣 , 生
2 我 国 铬 渣 堆 存 及治 理 现 状
每生 产 lt 的铬 盐 排 放 2~3t 的废 渣 , 国各 我 地 积 存 的陈 年铬 渣 已达 30万 t 2 。这 些 铬 渣 多为 露 天堆 放 , 本上 未经 无害 化处 理 , 量 堆积 的铬 渣严 基 大 重污 染 了周 围环 境 , 响 人 体 健 康 。并 且 随 着水 土 影
收 稿 日期 :0 1—0 0 21 3— 5
产 铬盐 ( 红矾 钠 ) 的原 料有 铬 铁 矿 、 碱 、 纯 白云 石 、 硫 酸 等 。红矾钠 生 产 过 程 排 出物 除铬 渣 外 , 有含 铬 还 铝 泥 、 铬硫 酸钠 , 含 如产 品 中有 铬酐 , 还有 硫 酸钠 、 则 酸泥排 出 , 这些 排 出的 固体废 物混 合在 铬 渣 中 , 厂 工 倒 闭后被铬 污染 的建筑 拆 除物也 一并 列人 渣 场 。因
难 , 了避免 对环 境 造成 危害 , 为 该厂 在 厂 区附 近挖砌 了一个 圆形 坑 池 , 渣 堆 存 在 里 面 , 面 用 黄 土 覆 铬 表 盖 , 行 了简 易 处置 ,0 9年 1 当地 政 府 委 托某 进 20 1月
1.铬渣的无害化处理和综合利用
特点 可得 到 有 价 值 的 产 品; 但 处 理 成 本 高, 吃渣量 小, 铬渣 解 毒 不彻底。
作者简介: 石磊( 1977- ) , 男, 江苏徐州人, 同济大学环境工程与科学学院在读博士生。
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再生资源研究 2004 年第 6 期
综合利用
续表 2 方法
原理
应用实践
特点
湿法
将粒度小于 120 目 的铬 渣酸解 或碱 解后, 向 混合 溶 液 中 加 入 Na2S、FeSO4 等 还 原 剂, 将 Cr6+ 还原成 Cr3+ 或 Cr( OH) 3。
综合利用
再生资源研究 2004 年第 6 期
铬渣的无害化处理和综合利用
石 磊, 赵由才, 牛冬杰 ( 同济大学环境工程与科学学院 污染控制与 资源化研ຫໍສະໝຸດ 国家重点实验室, 上海 200092)
摘要: 铬渣产量大、毒性剧烈, 是严重污染生态环境和危害 人类健康的危险废物。介绍了铬渣 各种无害化处理方法的解毒机理、工艺 过程和应用实践, 阐述了对铬渣进行综合利用的途径 , 并就铬渣的防治前景提出了建议。 关键词: 铬渣; 无害化; 综合利用
湿 纯碱溶液还原 法
碳 酸 钠、硫 化 钠
用碳酸钠溶液处理湿磨后的 铬渣, 使其中 酸溶性铬 酸钙与铬铝 酸钙转 化 为水溶性铬酸 钠而 被浸 出, 回 收铬 酸 钠产 品。余 渣再 用 硫化 钠溶 液 处 理, 使剩余的 Cr6+ 还原为 Cr3+ , 加入硫酸中和, 并用硫酸亚铁固定过量的 S。
铬渣无害化处理方法
铬渣无害化处理方法铬渣是一种常见的工业废弃物,主要由含铬废水和废液中的铬化合物以及铬酸盐类等组成。
由于铬元素的毒性较大,铬渣的排放给环境带来了极大的危害。
因此,对铬渣无害化处理方法的研究与实践具有重要的现实意义。
一般来说,铬渣无害化处理方法主要有以下几种:1.物理化学方法物理化学方法是指利用化学反应或物理现象将铬渣转化成无害或可回收的物质。
例如,通过高温熔融将铬渣转化为玻璃状物质,从而达到无害化处理的目的。
此外,还可以利用化学反应将铬渣中的铬转化为不溶性的铬化合物,如氧化亚铁、氧化铝等。
这种方法无需添加化学试剂,对环境影响小。
2.生物处理方法生物处理方法是指利用微生物对铬渣中的有害物质进行降解和转化。
如采用生物膜技术、活性污泥法等将铬化合物转化为铬酸盐,再利用沉淀、吸附、浮选等方法将其分离出来。
生物处理方法对环境污染小,但处理效率较低,需要长时间的处理周期。
3.热风干燥方法热风干燥法是指将湿度较高的铬渣在高温高湿下进行干燥,使其变成无臭、无粉尘、无毒害的颗粒物质。
这种方法对环境污染较小,但干燥过程中会产生大量热量和水蒸气,对环境有一定影响。
4.固体化处理方法固体化处理法是指将铬渣与化学物质混合固化,使其变成稳定的固体状物质。
这种方法可以减少铬渣的体积,降低铬渣的毒性和危害。
但固体化处理的环境效益与经济成本之间的平衡,需要进行深入研究与探讨。
5.热解技术热解技术是一种高温分解的方法,将铬渣置于高温炉中进行加热分解。
这种方法能够将铬渣中的有机物和无机物进行完全分解,将其转化为无害物质或可回收的物质。
但由于需要投入大量的能源和资金,技术难度较高,目前的应用范围比较有限。
总而言之,无害化处理铬渣是一项迫切需要解决的环保问题。
各种处理方法各有优缺点,需要在实际应用中根据不同情况选择合适的方法。
未来的发展趋势将是继续探索新的无害化处理方法,提高铬渣处理的效率和经济效益。
铬渣无害化处理方法
铬渣的无害化处理方法铬渣内含有的Cr2O72-,CrO42-阴离子是造成环境污染的主要原因,在铬渣中加入适量的还原剂,在一定条件下,铬盐中的Cr6+被还原为Cr3+,或者通过某种方法将Cr6+而使其不会对环境造成危害,称为铬渣的无害化处理。
国内外对铬渣的无害化处理方法有以下四种:化学处理法,物理/化学法,熔烧法和固化/稳定化处理法。
一、化学处理法化学处理法是通过破坏固体废物中的有害成分,或投放化学药剂将有毒的化学物质转化为无毒的形式并确保化学脱毒步骤后的产物比起始化学物质的危害小且稳定。
为废物在运输、焚烧和填埋前做预处理。
铬渣的化学处理方法有络合法和还原法。
络合法是将铬渣与特定的化学原料(通常为含有聚合氨基酸,氨基苯氧基、氨基萘氧基等的有机物)进行络合反应,将Cr6+转变为Cr3+后,形成稳定的络合物,使铬渣解毒后再作进一步处理。
还原法是利用SO2,NaHSO3,Na2SO3,FeSO4,FeCl2等药剂作为还原剂来还原Cr6+;铬渣湿法还原解读就是在水介质中,利用还原剂或者沉淀剂,使咋中的六价铬转变为三价铬或不沉淀而解毒。
铬渣湿法解毒一般分为两步进行,先是将铬渣中的六价铬转移至水相,接着用还原剂将六价铬还原为无毒的三价铬,或者用沉淀剂使六价铬转变为稳定的水不溶铬酸盐,从而完成铬渣治理。
如利用碳酸钠溶液进行湿式还原法处理铬渣时,将经过湿磨后的铬渣用碳酸钠溶液处理,使其中的酸溶性铬酸钙与铬铝酸钙转化为水溶性铬酸钠而被溶出,回收铬酸钠产品;余渣再用硫化钠处理,是剩余的Cr6+转化为Cr3+,加入硫酸中和,并用硫酸亚铁固定过量的S,相应化学反应方程式为:8Na2CrO4+3Na2S+(8+4x)H2O=4(Cr2O3.xH2O)+3Na2SO4+16NaOH8Na2CrO4+6Na2S+(11+4x)H2O=4(Cr2O3.xH2O)+3Na2S2O3+22NaOHNa2S+FeSO4=FeS+Na2SO4另外,根据还原剂所处状态不同可分为气相、液相和固相还原法;根据还原时铬渣PH值的不同,可在酸性条件下采用SO2、NaHSO4、Na2SO3、FeSO4作为还原剂,在碱性条件下采用Na2S、NaHS等作为还原剂。
铬渣无害化处理方法的比较研究
第20卷第5期2009年10月中原工学院学报J OU RNAL OF ZHON GYUAN UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY Vol.20 No.5Oct.,2009 收稿日期:2009-09-21 基金项目:河南省科技攻关项目(092102310244) 作者简介:高玉梅(1974-),女,河南宁陵人,讲师,硕士. 文章编号:1671-6906(2009)05-0034-03铬渣无害化处理方法的比较研究高玉梅1,刘帅霞2(1.河南工程学院材料与化学工程系;2..河南工程学院资源与环境工程系,郑州450007)摘 要: 针对现今铬渣无害化处理的现状,介绍了传统的解毒法、微波辐射解毒法、微生物解毒法,并对3种方法从解毒机理、特点、可行性等方面进行比较,指出了铬渣无害化处理的发展方向.关 键 词: 铬渣;化学解毒;微波辐照解毒;微生物解毒中图分类号: TQ136.11 文献标识码: A DOI :10.3969/j.issn.1671-6906.2009.05.009 铬渣是指在重铬酸钠生产过程中,由铬铁矿、纯碱、白云石、石灰石按一定比例混合,经高温焙烧,用水浸取铬酸钠后所得的残渣.铬渣中含有毒性极大的六价铬,而六价铬化合物具有很强的氧化性,可以通过消化道和皮肤进入人体,分布在肝和肾中,或经呼吸道积存于肺部,可引起皮炎、铬疮、支气管炎、肺炎等.世界各国已将其列入危险固体废弃物之列.目前,中国铬盐生产中,每生产1t 重铬酸钠就产生2.0~2.5t 的铬渣.中国现存的20余家铬盐厂,铬酸钠年产量已超过22万t ,铬渣年排放量约45万t.迄今,中国积存铬渣量已达300万t.这些铬渣大部分露天堆放在厂区内形成小山,不但占用大量土地,而且经雨水冲淋,渗入地下,造成江河、湖泊和地下水污染,进而危害生物、农田和人体健康[1-4].我国铬渣由于产量巨大且长期以来采取堆存的方式,使得铬渣污染问题尤为严重,因此铬渣的无害化处置已迫在眉睫.1 铬渣解毒的主要方法目前铬渣无害化处理的方法主要有传统的解毒法、微波辐射解毒法、微生物解毒法[5].1.1 传统的解毒法传统的解毒法包括干法解毒和湿法解毒.干法解毒是在高温还原性气氛下焙烧,将铬(Ⅵ)还原成铬(Ⅲ)并存在玻璃体内达到解毒的目的,然后利用解毒渣制作玻璃着色剂和铬渣棉瓷料等等.湿法解毒是将铬渣磨细碱解后,酸溶性和水溶性六价铬被还原剂如硫酸亚铁、亚硫酸盐和硫氢化合物等还原成三价铬[3].1.2 微波辐射解毒法微波处理技术是利用微波辐射处理热效应和非热效应的快速均匀等优点来提高处理效率,同时降低能耗的一种节能增效技术,微波辐照铬渣解毒技术是采用微波辐照加热的方法,加热还原铬渣,将毒性较大的Cr 6+还原为低毒的Cr 3+,实现铬废渣无害化[6].1.3 微生物解毒法微生物解毒法是利用细菌冶金原理[7],采用能有效还原六价铬的菌株对铬渣进行微生物治理.2 铬渣不同解毒方法的机理2.1 传统方法的解毒机理2.1.1 干法解毒机理铬渣与煤渣混合锻烧,产生的CO 使Cr (Ⅵ)还原为Cr (Ⅲ),刚出窑的渣尽量隔绝空气,用水淬冷或用硫酸亚铁水溶液淬冷,防止Cr (Ⅲ)再度被氧气氧化, 第5期高玉梅等:铬渣无害化处理方法的比较解毒后的铬渣可填埋,也可用作建材.颗粒内CrO42-和CO间的相对扩散控制着Cr(Ⅵ)的还原,因此铬渣粒度是影响解毒效果的决定因素,其他重要因素分别是铬渣在窑内的停留时间、窑内温度、铬渣和煤的混合比[8].2.1.2 湿法解毒机理硫化钠湿法解毒是先将铬渣湿磨成浆,用纯碱溶液处理湿磨后的铬渣,使其中酸溶性铬酸钙与铁铝酸钙转化成为水溶性的铬酸钠而被浸出,回收铬酸钠产品,再加硫化钠溶液加热处理,使六价铬还原成三价铬.反应如下:CaCrO4+Na2CO3=Na2CrO4+CaCO38Na2CrO4+6Na2S+23H2O=8Cr(O H)3+3Na2S2O3+22NaO H硫酸亚铁湿法解毒则是以硫酸亚铁为还原剂,在适量水分存在的情况下将铬渣中有毒的六价铬还原为三价铬,而在碱性条件下三价铬以氢氧化铬的形式沉淀,从而实现铬渣的稳定化.在酸性及碱性条件下,亚铁离子均可将六价铬离子定量还原,反应如下:CrO42-+3Fe2++4O H-+4H2O=Cr(O H)3+3Fe(O H)3无钙铬渣解毒是经热水溶解,提取铝镁较高部分液体至浸出回用,再用热水稀释,然后加入硫酸调p H 值为6,用硫酸亚铁还原解毒,氢氧化钙中和沉淀生成稳定无毒的三氧化二铬,可彻底解毒铬渣,且长期堆存和再利用六价铬不回升[9].2.2 微波辐射法的解毒机理铬渣与煤反应产生气体,反应属于有净气体产生的固—固反应.铬渣中的成分,如SiO2,Al2O3,CaO, MgO,Fe2O3等不是吸收微波的良好物质,因此在初始阶段,还原剂煤首先吸收微波能,温度开始上升,系统中存有的氧与还原剂中的碳发生不完全反应: 2C+O2=2CO再者,在高温还原环境下,由于含有活度较大的SiO2,Na2O・CrO3等含六价铬化合物解离生成CrO3.此时,CO与CrO3反应产生CO2,其又与C反应生成CO:3CO+2CrO3=Cr2O3+3CO2CO2+C=2CO此外,微波的非热效应能使原子、分子、离子等微观粒子活化,使晶格扩散和晶界扩散加速,扩散活化能大大降低,反应物间的物质迁移加速,反应活化能也因此降低,从而反应速度加快.综合看,铬渣的高温还原过程包括了气—固和固—固多种反应形态,形成多相反应过程.反应是微波热效应和非热效应共同作用的结果.在还原剂C、CO等存在的条件下,铬渣中Cr6+易还原为Cr3+[10].2.3 微生物法的解毒机理微生物解毒Cr(Ⅵ)的机理主要有直接作用、间接作用和生物吸附.直接作用是指通过驯化、筛选、诱变、基因重组等技术得到可以直接还原Cr(Ⅵ)的微生物,向处理系统中投加一定量的菌种和营养源即可达到解毒六价铬的方法.如Hisao・Ohtake等[11]报道的阴沟肠杆菌穿过细胞膜在线粒体和细胞核内被直接还原.脱硫弧菌、硫杆菌、脱色假单胞菌等也具有直接还原铬的能力[12],直接作用机理普遍接受的是酶催化作用.Wang Y i-tin[13]等在研究过程中认为Cr(Ⅵ)的还原反应是在一种溶解性酶的作用下完成,细菌所需的电子供体和能量来自于酚类物质降解产生的代谢物.Camargo等[14]从土壤中分离的抗铬细菌ES29,在有氧下以NAD H作供电体,可生成一个可溶性的Cr (V I)还原酶,此过程中Cu2+有促进作用.Kvasnik2 ov[15]在研究中也曾报道过微生物还原Cr(Ⅵ)主要是一种溶解性酶的作用.间接作用原理是基于细菌生命活动中生成的代谢产物与处理对象发生作用而达到目的.Viera等[16]发现Cr(V I)在以硫磺作能源的有氧条件下可被产酸硫杆菌间接转化为Cr(III),而Cr(III)被Desulfovibrio sp在厌氧状态下存储,中间产物亚硫酸盐和硫代硫酸盐对Cr(V I)的还原有促进作用,在连续流动下有氧和厌氧2个过程不断进行,使Cr(V I)溶液浓度净化最终达到5mg/L.在实践中,通常是利用微生物对Cr (Ⅵ)的静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝及共沉淀等方面的协同作用达到解毒目的[7].生物吸附法则是利用微生物的化学结构及成分的特殊性,通过吸附或离子交换净化废水中的Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ).Prakashan[17]、Tobin[14]分别将霉菌Rhizo2 p us、Mucor meihi制备成生物吸附剂,其对Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)离子有着良好的去除效果.3 铬渣不同处置方法的比较3.1 传统解毒方法的优缺点干法解毒的优点是能够利用铬盐厂原有设备回转窑,一次性投资少,规模大,处理成本低,有一定的经济效益,也可以将干法解毒当作是铬渣综合利用的预处理.但该方法在煅烧过程中产生的烟气会造成二次污・53・染,需增加除烟除尘设备,投资成本高,能耗大,解毒后易出现“返黄”问题.湿法解毒工艺原理清晰,流程简单,不受铬渣类型、处理规模和场地的限制,可以在各种条件下实施,解毒比较彻底.然而酸溶湿法解毒需要消耗大量的酸,因此适合在附近有废酸产生的地区实施,否则成本太高;碱式湿法解毒的缺点是碳酸钠用量大,处理成本高.而且湿式解毒法处理后的解毒渣,稳定性不如干法,较易被空气重新氧化成有毒铬渣.3.2 微波解毒方法的优缺点微波解毒法是干法解毒的进一步延伸,该方法不需利用回转窑,可以有效地将有毒粉尘的二次污染降至最低.但该方法需引进能产生强大微波的设备,并且耗电量大,使成本上升.3.3 微生物解毒方法的优缺点微生物解毒法是一种经济、高效的铬渣解毒方法,能适应低温和较宽的p H范围,特别对低浓度Cr(Ⅵ)处理效果好,处理过程中无需大量化学试剂,而且污泥量少、无二次污染.该方法的最大缺点是细菌成活率低,且功能菌繁殖速度较慢,培菌时间一般需24h以上,功能菌在实际应用中易受废水中共存的阴、阳离子影响,从而降低其还原铬的能力,用此法处理后的水难以回用[18].目前生物法大多只处于实验室或中试规模的研究阶段,尚未对铬渣进行大量处理.4 结 语传统法解毒废铬渣因化学氧化还原反应不彻底,或投加的还原剂量(硫酸亚铁、亚硫酸盐、碱金属硫化物或硫氢化合物等)不够,后续综合处理的产物必然含有少量的六价铬,对人体和环境产生危害,而且在实际处理过程中因投加还原剂量大,使得铬渣的处理总费用上升,并且易产生二次污染,在实际工业生产中难以应用.微波法解毒含铬渣为铬渣的处理提供了一种新的可能.目前微波技术在环境工程领域的研究还处于实验阶段,所用的微波反应装置大部分采用的是家庭用微波炉,而处理能力强、功率大的微波反应器还有待研究和开发.微波解毒铬渣研究中还原剂的选择、铬渣与还原剂在铬渣中的升温及反应动力学行为、解毒后铬渣在不同环境下的稳定性、处理成本及解毒后铬渣的综合利用等问题,将是今后的研究方向.微生物治理铬渣已在实验室内进行,具有解毒彻底,经济、高效,无二次污染等优点.但该方法存在着细菌成活率低、铬渣处理量小等多方面问题.今后应在菌种的选育、生物还原作用的机理、模拟其过程和过程的优化等方面加强研究.拓展铬渣治理技术是研究的一个方面,而积极采用清洁生产工艺,变末端消极治理为最大限度地消减产渣量,走资源综合利用和可持续发展的道路,才是今后铬盐工业发展的重点.参考文献:[1] 丁翼,纪柱.铬化合物生产与应用[M].北京:化学工业出版社,2003.[2] 匡少平.铬渣的无害化处理与资源化利用[M].北京:化学工业出版社,2007.[3] 刘亚辉,马书文,刘亚.铬渣的处理及利用[J].无机盐工业,2008,40(8):53-55.[4] 王彦君,朱军,刘漫博.铬渣无害化综合利用的实践[J].甘肃冶金,2008,30(1):60-61.[5] 王毛英,马燕,郭玉华,等.对工业含铬废水、铬渣处理的新方法和综合利用的新思路[J].内蒙古环境科学,2007,19(1):23-25.[6] TA I Hua2shan,J OU C J G.Immobilization of Chromium2contaminated Soil by Means of Microwave Technology[J].Jounal ofHazardous Materials,1999(B65):267-275.[7] 李福德.微生物治理电镀废水方法[J].电镀与精饰,2002,24(2):35-37.[8] 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Engineering,Zhengzhou450007,China) Abstract: Based on t he present stat us of chromium containing slag′s detoxification,t he detoxification mechanisms,specifications and t he feasibility of t he met hods,including chemical detoxification,detoxification by microwave radiating and biological deto xificatio n,are int roduced and compared.Finally t he prospect of t he technology on deto xification of t he chromium containing slag is also propo sed.K ey w ords: chromium containing slag;chemical detoxification;detoxification by microwave radiating;bi2 ological detoxification。
铬渣的无害化处理与资源化利用
我国的铬渣资源相对比较匮乏, 开展铬渣的资 源化利用意义十分重大。 铬渣因含有六价铬而具有 毒性, 若对铬渣治理得当, 铬渣可以被资源化利 用。 铬渣中含有丰富的 CaO, MgO, Fe2O3 等物质, 可以在工业生产中替代石灰石、 白云石等原料。 目 前, 铬渣可综合利用在炼铁、 水泥行业、 玻璃、 耐
铬渣的治理问题一直是世界性难题, 虽然目前 对铬渣的治理取得了一定的成绩, 但要想最终实现 铬渣的解毒及资源化利用, 就必须突破传统治理的 局限, 运用多学科的知识, 改变以往单一的无害化 治理模式, 按照循环经济概念和清洁生产理念, 将 铬渣作为一种可利用的资源用于工业化生产。 只有 这样, 才能有效解决铬渣解毒不彻底、 能耗大、 易 产生二次污染、 成本过高的问题。
摘 要:介绍了铬渣的组成成分及对铬渣无害化处理常用的还原法、 络合法、 微波法、 固化法及微生 物法, 分析了铬渣在工业上可用于铬铁钢、 耐火材料和水泥行业, 还可用于制造微晶玻璃、 筑路及 用作玻璃着色剂等。 关键词:铬渣;无害化处理;资源化利用 中图分类号:X705 文献标志码:A
铬渣是铬盐生产过程中的废渣。 铬渣中的有害 成分主要是四水铬酸钠、 铬酸钙等六价铬的化合 物。 六价铬有很强的氧化性和流动性, 毒性很强, 可影响地下水和地表水的质量, 破坏土壤的原有结 构和土壤的生态系统, 对人体和动植物都有危害。 因此, 开展铬渣的治理工作势在必行。 1 铬渣的组成成分
铬渣的无害化处理
求铬渣的无害化处理新技术和新工艺,并取得了一定的进展。在解毒 无害化出来方面亦有专利申请和报道。无害化处理即把六价铬还原为 无毒的三价铬,已有多种技术,然后把铬渣制成免烧砖,另有直接把 铬渣以一定比例掺和制成水泥,也有建议把铬渣掺入煤中在锅炉内烧 掉,但由于经济以及政策等原因均难以实施。最近铬盐清洁化生产技 术取得了可喜的进展,从源头解决了问题,然而目前因生产成本高, 无法过经济关而尚未被采用。
(1)干法主要有两种方法:一是将各种掺入燃煤,在旋风炉内 高温燃烧,使之达到玻璃化温度,然后炉渣一起排出,冷凝成玻璃体。 高温下铬渣中的六价铬还原成三价铬,被固定在玻璃体内,达到无害 化处理的目的。二是将铬渣按小于或等于 5%的比例掺入水泥生料内, 烧制成水泥,达到无害化处理目的。
旋风炉烧结的优点是解毒彻底,无后顾之忧。确定是浪费大量的 燃煤。即使燃烧热用于发电,因铬渣的大量掺入也极大降低了燃烧值, 因铬渣存量太大,掺入量少又解决不了问题。另一缺点是往炉内掺烧 铬渣,降低了热解率,又难以推广应用,含铬炉渣的后处理又是以个 难题。
(2)经过滤洗涤的滤饼,加入反应釜 3,加水搅拌,液固比 1.5: 1,加入计量的硫酸加热反应,控制温度 80℃,反应 2h,加入分散剂 XF-1(添加量 2%)搅拌均匀后即可过滤。
滤饼经三次逆流洗涤干净后,干燥得二水石膏。 将刚制得的二水石膏在水力旋流器中分离出其中含有的少量二 氧化硅,也提高了石膏产品的纯度。 (3)将滤液打入反应器 4 加入轻烧氧化镁粉,中和溶液中过量 的酸。然后过滤洗涤,滤饼为不溶性的钙,以二水石膏的形式分离出 来。滤液进入下道工序。 (4)滤液进入反应器 5,加入氧化剂将溶液中的二价铁氧化为 三价铁沉出,并加入分散剂 XF-1 对溶液解胶、降粘,便于过滤和洗 涤。 溶液温度控制在 80—100℃,加入沉淀剂使溶液中的少量 Al3 以氢氧化铝的形式沉出,和三价铁一起成为滤饼过滤出来。滤饼后处 理可制得氧化铁红,符合建筑级氧化铁红要求。也可进一步提取出其 中的铝,分别制得高品质的氧化铁红和氢氧化铝产品。 (5)滤液进入反应器 6,升温至沸,加入沉淀剂将溶液中残留 的铬离子以氢氧化铝形式沉淀出来。加入 (NH4)2 S 使溶液中的其它金
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铬渣的无害化处理方法
铬渣内含有的Cr2O72-,CrO42-阴离子是造成环境污染的主要原因,在铬渣中加入适量的还原剂,在一定条件下,铬盐中的Cr6+被还原为Cr3+,或者通过某种方法将Cr6+而使其不会对环境造成危害,称为铬渣的无害化处理。
国内外对铬渣的无害化处理方法有以下四种:化学处理法,物理/化学法,熔烧法和固化/稳定化处理法。
一、化学处理法
化学处理法是通过破坏固体废物中的有害成分,或投放化学药剂将有毒的化学物质转化为无毒的形式并确保化学脱毒步骤后的产物比起始化学物质的危害小且稳定。
为废物在运输、焚烧和填埋前做预处理。
铬渣的化学处理方法有络合法和还原法。
络合法是将铬渣与特定的化学原料(通常为含有聚合氨基酸,氨基苯氧基、氨基萘氧基等的有机物)进行络合反应,将Cr6+转变为Cr3+后,形成稳定的络合物,使铬渣解毒后再作进一步处理。
还原法是利用SO2,NaHSO3,Na2SO3,FeSO4,FeCl2等药剂作为还原剂来还原Cr6+;铬渣湿法还原解读就是在水介质中,利用还原剂或者沉淀剂,使咋中的六价铬转变为三价铬或不沉淀而解毒。
铬渣湿法解毒一般分为两步进行,先是将铬渣中的六价铬转移至水相,接着用还原剂将六价铬还原为无毒的三价铬,或者用沉淀剂使六价铬转变为稳定的水不溶铬酸盐,从而完成铬渣治理。
如利用碳酸钠溶液进行湿式还原法处理铬渣时,将经过湿磨后的铬渣用碳酸钠溶液处理,使其中的酸溶性铬酸钙与铬铝酸钙转化为水溶性铬酸钠而被溶出,回收铬酸钠产品;余渣再用硫化钠处理,是剩余的Cr6+转化为Cr3+,加入硫酸中和,并用硫酸亚铁固定过量的S,相应化学反应方程式为:
8Na2CrO4+3Na2S+(8+4x)H2O=4(Cr2O3.xH2O)+3Na2SO4+16NaOH
8Na2CrO4+6Na2S+(11+4x)H2O=4(Cr2O3.xH2O)+3Na2S2O3+22NaOH
Na2S+FeSO4=FeS+Na2SO4
另外,根据还原剂所处状态不同可分为气相、液相和固相还原法;根据还原时铬渣PH值的不同,可在酸性条件下采用SO2、NaHSO4、Na2SO3、FeSO4作为还原剂,在碱性条件下采用Na2S、NaHS等作为还原剂。
二、物理、化学处理法
物理、化学处理法是将铬渣中的有害物质经吸附、离子交换等物理/化学方法富集浓缩后进一步处理或回收。
其中物理法包括粉碎、研磨、压实、固化、物理吸附、包藏、熔融等过程;化学法包括离子交换、化学吸附、各种还原处理和利用化学反应使Cr6+生成沉淀后过滤,或使Cr6+固定在某种基体材料中,降低浸出毒性。
如氢氧化铁、氧化铝、烟煤、秸秆、稻壳、骨粉、煤粉灰与硅灰石的烧结基材及煤粉灰与高岭土的烧结基材等作为吸附剂,在酸性条件下对Cr6+的吸附解毒效果已有大量研究,取得了良好效果。
三、熔烧法
熔烧法是将有毒物质在高温下通过添加助剂对Cr6+降解解毒的过程。
铬渣的熔烧无害化处理技术主要有炭还原法、烧结矿法、干式还原法和旋风炉熔烧法。
其中干式还原法是将铬渣与还原煤粉按比例充分混合后,密封焙烧,温度高达900°C,以过程产生的一氧化碳和氢气作为还原剂对Cr6 +进行还原解毒,并在密封条件下水淬后形成玻璃体,或投加过量的硫酸亚铁与硫酸混合,以巩固
还原效果,解毒后渣的Cr6+将至8×10-6,可堆存或利用。
由我国首创的旋风炉熔烧法是把铬渣按比例加入煤粉中,喷入旋风炉内燃烧,利用炉风强大、温度高、气流搅动混合好的特点,把铬渣中的Cr6+还原成Cr3+。
炭还原法用炭作还原剂,把有毒的Cr6+还原成无毒的Cr3+。
例如,将铬渣和无烟煤粉按一定的比例混合在弱氧化气氛中加热至800°C左右,持续一段时间直至将Cr6+转化为无毒的Cr3+,有关反应为:
2Na2CrO4+1.5C=2NaCrO2+Na2CO3+0.5CO2
2C+O2=2CO2
2Na2CrO4+3CO=2NaCrO2+Na2CO3+2CO2
2Na2Cro4+3CO=Cr2O3+2Na2O+3CO2
2CaCrO4+3CO=Cr2O3+2CaO+3CO2
四、固化/稳定化处理
固化/稳定化处理是一种新型危险废物无害化处理技术,即用稳定化药剂固定有害物质,通过形成晶格结构和化学键,将有害组分与基体结合到一起,从而降低危险废物中有害组分的浸出毒性。
固化/稳定化处理铬渣的机制十分复杂,可通过还原成Cr3+后引入到晶格中,也可通过物理过程直接掺入到惰性基材中;可用水泥或石灰作为基体材料,也有用钡固定Cr6+生成不溶性的铬酸钡。
例如,[Fe(II)4Fe(III)2(OH)12][4H2O.CO3]是一种类似于吸水滑石的化合物,可以看作是富阴离子黏土,它包括二价阳离子M2+的氢氧化物和部分被M3+取代的三价阳离子M3+的氢氧化物,其结构呈层状,层间有Cl-、CO32-、SO42-等阴离子。
[Fe(II)4Fe(III)2(OH)12][4H2O.CO3]中的Fe2+能与Cr6+发生氧化还原反应生成Cr3+,Cr3+又与[Fe(II)4Fe(III)2(OH)12][4H2O.CO3]中的Fe3+发生取代作用,使Cr3+很好地固定,不易溶出,从而达到对Cr6+彻底解毒的目的。
高岭土是工业制陶瓷、耐火砖、建筑砖的主要原料,它对重金属的固化十分有效,用高岭土对Cr6+进行热稳定解毒结果表明,经48h充分搅拌混合均匀的Cr6+含量为3.7%的高岭土,经105°C干燥后在1100°C下加热4h得到的固化体中Cr6+几乎没有浸出,经XRD观测和EXAFS光谱检测发现Cr的八面体结构与Si的四面体结构发生了桥联,结合成了无机矿物形态如莫来石、硅灰石等硅酸盐的稳定矿物,其中包括34%~57%的Cr2 O3和66%~43%的铬硅酸盐,从而使Cr6+完全固化,不易浸出而造成二次污染。
以上四种方法并不是孤立的、互不联系的,而是相互渗透、相互结合,共同作用于铬渣的污染治理工作。