一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法技术

本发明专利技术涉及一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法，属于资源综合利用和环境保护技术领域；所述的一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法包括以下具体步骤：（1）预处理：采用微波分别对危险废物和辅料进行干燥，对干燥后的危险废物和辅料进行球磨过筛；（2）配料、混料：取筛下物按比例进行配料和混料得到混合物；（3）玻璃化：对混合物采用传统加热方式或微波高温熔制玻璃进行玻璃化处理；（4）三段式微晶化：采用微波进行三段式微晶化热处理法处理后得到微晶材料；该方法制备工艺简单、资源化程度高、成本低廉，具有显著的社会效益和经济价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法，属于资源综合利用和环境保护

技术介绍
国家《“十二五”危险废物污染防治规划》明确提出“要加强重金属危险废物无害化利用和处置，以湖南、云南、广东、广西为重点，加强含镉、含砷等危险废物的无害化利用和处置，推动有色金属冶炼危险废物利用处置基地建设”，重金属污染防治仍是十三五规划的重中之重，危险废物对环境具有严重的危害。冶金工程工业危险废物(如铬渣、冶炼污泥等)的处置是通过焚烧、填埋或其他改变废物的物理、化学、生物特性等方法减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者消除其危险成分，并将其置于与环境相对隔绝的场所，避免其中的有害物质危害人体健康或污染环境。目前对危废主要采用堆存、填埋、固化、高温处理后残渣水淬等处置方式，堆存和填埋处置存在地下水和土壤污染等安全隐患。固化处理技术是使锌冶炼污泥与固化剂发生反应，将危废中的重金属固定于固化剂内，从而实现无害化，常用固化剂为水泥和化学药剂(如亚铁盐、螯合剂等)。水泥窑协同处置、矿物聚合物进行固化处理等也是有效的处理方式。然而，上述所涉及的现存工艺技术存在资源化困难、处理能耗高、环境风险大等问题。利用固废制备微晶材料，不仅能得到性能优于花岗岩和天然大理石的建筑装饰材料，而且还为固废的资源化提供一种新途径。微晶材料传统制备方法采用电或者燃料直接作为热源进行熔制，该方法升温速率较慢，热利用率低，能耗相对较高，并且加热过程表面和内部易出现温度梯度导致样品结构不均匀，产品可能出现结构缺陷。采用微波热源可以有效的克服传统加热的问题，有效地优化微晶材料的内部组织结构，从而制备出具性能优良的高附加值微晶材料。利用微波的介电加热作用促进结晶是一种新型合成方法。据报道，采用微波技术与传统的结晶效果相比，微波法能同时大量成核且能大幅度缩短晶化时间，获得均匀细小的晶粒。本专利技术基于采用微波和传统加热方式交替，结合自主研发的三段式微晶化处理工艺技术，实现危险废物高效、低耗无害化、资源化。
技术实现思路
本专利技术针对现有危险废物处理处置技术存在产品附加值低和二次污染的风险隐患等问题，针对其处理处置过程存在资源化困难、处理能耗高、环境风险大等问题，提出采用微波对危废进行微晶化处理技术，实现危险废物高效、低耗的无害化、资源化处理。为解决以上技术问题，本专利技术通过下述技术方案实现：所述的无害化和资源化处理冶金危险废物的方法包括以下具体步骤：(1)预处理：采用微波分别对危险废物和辅料进行干燥，对干燥后的危险废物和辅料进行球磨过筛；(2)配料、混料：取筛下物按比例进行配料和混料得到混合物；(3)玻璃化：对混合物采用传统加热方式或微波高温熔制玻璃进行玻璃化处理；(4)三段式微晶化：采用微波进行三段式微晶化热处理法处理后得到微晶材料。进一步，在步骤(1)预处理中，危险废物是以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO为主要成分，含有Pb、Zn、Cd、Cr等多种重金属的废渣。进一步，在步骤(1)预处理中，辅料是SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、Na2CO3、晶核剂中的一种或多种，辅料还可以是SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、Na2CO3、晶核剂含量大于80％的废渣或者其他原料，吸波物质碳化硅或石墨或四氧化三铁粉末含量＜5％，根据原料吸波性能选择性添加吸波物质。进一步，在步骤(1)预处理中，危险废物干燥微波输出功率范围为1-2kW，干燥时间为10-20min；辅料干燥微波输出功率范围为0.5-1kW，干燥时间为5-12min。进一步，在步骤(1)预处理中，过筛目数160-200目。进一步，在步骤(2)配料混料中，各物质的含量为：危险废物45-85wt％、SiO20-40wt％、Fe2O30-10wt％、CaO0-30wt％、Al2O30-10wt％、Na2CO30-8wt％、晶核剂0-5wt％、吸波物质＜5wt％。进一步，在步骤(3)玻璃化中，根据原料的吸波性能情况选择传统的电炉、燃气或者微波加热物料至1200-1500℃保温1.5-3h或者(微波保温30-60min)，进行玻璃化处理制备基础玻璃。进一步，步骤(4)三段式微晶化热处理法前后两段的热处理接近自然冷却处理，可节约大量的能源；中段温度采用微波间断加热可以促进成核和析晶，无需传统的成核阶段和晶化保温阶段，可大大降低能耗。进一步，步骤(1)、(3)、(4)所述的加热方式为直接微波加热和辅助微波加热结合，即原料本身的吸波物质(如氧化铅、四氧化三铁、氧化铝等)提升原料的吸波性能进行微波直接热，采用碳化硅或石墨反应器进行辅助微波加热。本专利技术的有益效果：(1)采用微波干燥工艺可以有效的降低能耗，缩减干燥时间，提升干燥效率；(2)结合原料本身的吸波物质促进微波直接热和碳化硅或石墨反应器进行辅助微波加热两种加热方式保证加热效率，可以有效解决微波加热过程其原料吸波性能差的问题；(3)玻璃化过程，根据原料的吸波性能合理选择加热方式，可改善热处理效果，同时节约能耗，吸波性能差的物料选择传统加热(电炉或者燃料加热)，吸波性能良好的物料选择微波加热；(4)对危险废物进行玻璃化和微晶化可以获取微晶材料产品，可以充分资源化危废中的有价组分；同时微晶材料可以将污泥中的重金属有效的固定于微晶材料的晶格中，避免二次污染问题，实现了无害化和资源化；(5)三段式微晶化热处理法前、后两段的热处理接近自然冷却处理，可节约大量的能源；中段温度基础玻璃的吸波性能显著改善，采用微波间断加热可以促进成核和析晶，无需传统的成核阶段和晶化保温阶段，可大大降低能耗，同时可获得性能相对良好的微晶材料。综上，该方法制备工艺简单、资源化程度高、成本低廉，具有显著的社会效益和经济价值。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术的实施例和附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域对照技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本专利技术所述的无害化和资源化处理冶金危险废物的方法包括以下具体步骤：(1)预处理及配料混料：取危险废物1#和辅料，危险废物渣干燥微波输出功率范围为1kW，干燥时间为20min；辅料的干燥微波输出功率范围为0.5kW，干燥时间为12min。对干燥后的危险废物和辅料进行球磨过筛，过筛目数180目，取筛下物进行配料(见表1)和混料。表1配比1#(2)玻璃化：玻璃化为采用电炉加热，升温至1250℃保温3h进行玻璃化制备；(3)微晶化：三段式微晶化热处理法为前段温度范围：1250降至1100℃，降温速率为8℃/min；中段温度范围：1100降至850℃，降温速率为1.2℃/min；后段温度范围：850降至25℃，降温速率为10℃/min。本实施例获得的微晶材料成品性能指标如表2所示，其浸出毒性见表3:表2微晶材料性能指标表表3微晶材料浸出毒性表根据表2可看出，本实施例获得的微晶材料产品性能达到《建筑装饰用微晶玻璃》(JCT872-2000)行业标准，根据表3可看出，本实施例获得的微晶材料产品浸出毒性远低于中国《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法，其特征在于：所述的无害化和资源化处理冶金危险废物的方法包括以下具体步骤：（1）预处理：采用微波分别对危险废物和辅料进行干燥，对干燥后的危险废物和辅料进行球磨过筛；（2）配料、混料：取筛下物按比例进行配料和混料得到混合物；（3）玻璃化：对混合物采用传统加热方式或微波高温熔制玻璃进行玻璃化处理；（4）三段式微晶化：采用微波进行三段式微晶化热处理法处理后得到微晶材料。

【技术特征摘要】
1.一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法，其特征在于：所述的无害化和资源化处理冶金危险废物的方法包括以下具体步骤：（1）预处理：采用微波分别对危险废物和辅料进行干燥，对干燥后的危险废物和辅料进行球磨过筛；（2）配料、混料：取筛下物按比例进行配料和混料得到混合物；（3）玻璃化：对混合物采用传统加热方式或微波高温熔制玻璃进行玻璃化处理；（4）三段式微晶化：采用微波进行三段式微晶化热处理法处理后得到微晶材料。2.根据权利要求1所述的一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法，其特征在于：在步骤（1）预处理中，危险废物是以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO为主要成分，含有Pb、Zn、Cd、Cr等多种重金属的冶金废渣。3.根据权利要求1所述的一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法，其特征在于：在步骤（1）预处理中，辅料是SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、Na2CO3、晶核剂中的一种或多种，辅料还可以是SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3、Na2CO3、晶核剂含量大于80%的废渣或者其他原料，吸波物质碳化硅或石墨或四氧化三铁粉末含量＜5%。4.根据权利要求1所述的一种无害化和资源化处理冶金危险废物的方法，其特征在于：在步骤（1）预处理中，危险废物干燥微波输出功率范围为1-2kW，干燥时间为10-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国标，王少龙，李桥龙，谢容生，王瑞山，
申请(专利权)人：云南碧霄环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53