一种液体废料化学固定和固化处理的方法技术

本发明专利技术涉及液态废料的固化和化学固定，它通过在强碱存在下在废料中加入生物发生无定型二氧化硅而将生物发生二氧化硅转变成一种可溶性硅酸盐，在多价金属离子存在下，可溶性硅酸盐与之反应而形成一种水泥质产物。该水泥质和化学固定的废料可用来提供农田或用作土地填料、各种土地施料和农田的覆盖物以及其他用途。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在强碱和多价金属离子存在下使用生物发生无定形二氧化硅作为其中添加剂的废料的固化(Solidification)和化学固定(Chemicalfixation)处理。自1960年代以来，结合有多种凝固剂的可溶性硅酸盐已被用于化学固定和固化(CFS)领域中。尽管还存在许多其他的极相似的已有技术，或许该领域内最著名的专利是Chemfix技术有限公司拥有的专利号为3，837，872的美国专利。在专利号4，600，514的美国专利中，很好地回顾了已有技术工艺，然而，已有技术中没有一个讲授由固化添加剂和/或废料就地形成可溶性硅酸盐的方法。波特兰水泥/可溶性硅酸盐方法的一个主要缺点是反应通常是如此快速，致使控制困难，特别是在分批处理系统中。由于这个原因，该方法基本上用于大规模的连续流水操作中。其另一个缺点是添加剂即一种固体(通常为波特兰水泥)和一种液体(通常为38% 3.22 SiO2Na2O硅酸钠溶液)必须被分别储存和分别添加到废料中，并且经快速而彻底的混和，这些问题在分别授予Solidtek Systems有限公司和Chem-Technics有限公司的两个专利U S.4，518，508和4，600，514中得到了叙述。在这些专利技术中，采用其他方法用固态可溶性硅酸盐全部或部分取代液态溶液而增加低固体废料的粘滞性，这样就使在以较缓慢和更受控制的方式硬化所述混合物时，不会存在相分离。已将可溶性硅酸盐较多地使用在CFS技术中，以将毒性金属固定在可溶性较低的状态下而满足RCRA沥滤标准。然而，当金属已形成为部分可溶性化合物，诸如氢氧化物时，所述硅酸盐起很小的作用，只是用物理方法减少沥滤剂对金属接触。其原因是通过硅酸盐与凝固剂(波特兰水泥等)和/或废料反应，硅酸盐被很快用完，并且在以后当金属化合物缓慢溶解时不再存在。本专利技术是基于这样的发现，即当生物发生无定形二氧化硅被加到液体废料中时，它由强碱转变而得到硅酸盐，然后，硅酸盐与多价金属离子反应而得到水泥质产物。因此，本专利技术提供了一种处理液态废料的方法，该方法采用生物发生无定形二氧化硅在存在强碱的条件下对液态废料进行处理，从而将生物发生二氧化硅转化为可溶性硅酸盐，它在多价金属离子存在下与废料形成一种水泥质产物。在某些废料中，存在着强碱和多价金属离子，但如果不存在或不存在足够量，则可将这些组分的任一个或两个与生物发生二氧化硅一起加入到废料中。由于稻壳灰的可得性和高的孔隙度，目前较佳使用由稻壳的产能燃烧得到的稻壳灰。这里用到的本语“就地”固化和化学固定意指在废料中加入生物发生二氧化硅或加入生物发生二氧化硅和一种或多种约为PH12和更高PH值级别的强碱以及多价金属离子，这样就在废料中形成可溶性硅酸盐，并然后由在废料中的多价金属离子将废料固化和化学固定。因此，本专利技术提供了一种极好的方法来克服上述固定毒性金属的已有技术方法的缺点，因为在本专利技术方法中，可溶性硅酸盐缓慢形成，并或许在很长时间内连续形成，这样就使当毒性金属离子形成时，硅酸盐可以连续与它们反应。也由于强碱性，在本专利技术系统中，毒性金属化合物的反应可被加速。因此，本专利技术的一个目的是提供一种液态废料固化和化学固定的方法，它通过在强碱存在下往废料中加入呈基本无定形状态的生物发生二氧化硅，以足够与生物发生二氧化硅形成可溶性硅酸盐，并在多价金属离子存在下足够与可溶性硅酸盐形成一种水泥质产物，从而有效地将液态废料固化和化学固定。本专利技术的进一步目的在于提供这样一种方法，其中生物发生二氧化硅为稻壳灰，诸如在稻壳的工业能量燃烧中获得的稻壳灰。本专利技术的进一步目的在于提供这样一种方法，其中生物发生二氧化硅被加至液态废料中，并在液态废料中加入必要量的强碱和多价金属离子。本专利技术的又一个目的在于提供这样一种方法，其中可溶性硅酸盐缓慢形成，并在很长时间内连续形成，从而当毒性金属离子在废料中形成时，可以连续与它们反应。本专利技术的另一个目的是提供一种废料固化和化学固定的方法，其中固定时间是可控制的，由于高的固体含量，结果产生了更好的机械性能;由于生物发生二氧化硅诸如稻壳灰为吸附性粉末，使固体能迅速形成;配料与高粘滞性粘性废料的混合能力得以改善。这种方法具有经济的优点，特别当在废料中存在强碱和/或多价金属离子时，其中可采用一种全固体试剂系统，如果需要可预先混合，其中可使用各种不同的凝固剂;其中可控制所得固体的PH;而且，其中金属被化学固定，特别是可以在长时期内连续不断地被化学固定。本专利技术的又一个目的是提供一种将废料固化和化学固定的方法，其中所得废料产物是有价值的，它可被破断和用作土地填料、土地施料和农田的覆盖物，以及其他用途。其他和进一步目的、特性和优点对那些熟知本专利技术所涉及的各种
的人们将是明显的。如上所述，本专利技术涉及通过加入诸如稻壳灰(RHA)、稻杆灰、木贼(马尾草)灰、甘蔗渣灰和某些竹棕榈叶灰，特别是扇形树头榈花粉灰等生物发生无定形二氧化硅的废料固化处理，生物发生二氧化硅的获得是通过生物发生源材料的控制燃烧而产生基本上全部呈无定形状态的二氧化硅。为了说明生物发生二氧化硅诸如稻壳的工业能量燃烧，参考美国专利4，460，292，以获得生物发生二氧化硅。较佳地是，生物发生二氧化硅呈无定形状态，虽然也可存在某些晶态二氧化硅以及残余碳、微量矿物和有机材料。生物发生无定形二氧化硅被加至废料中并由强碱转变成可溶性硅酸盐，所述硅酸盐然后与多价金属离子反应而硬化和与废料形成一种水泥质产物，经硬化的废料即可被去除也可留在原地，例如提供一种田地。另外，经固化和化学固定的废料，其价值在于它可被破断和用作土地填料、土地施料和田地的覆盖物。上述废料可位于罐内，生物发生二氧化硅被添加至位于罐内的废料中;所述废料也可位于罐中并从罐中移出，将生物发生二氧化硅添加至移出的废料中。某些废料例如那些具有高PH(即PH12和更大)的废料中，没有必要加入强碱，诸如氢氧化钠溶液。对于低碱性废料，可加入一种或呈固态或呈液态的强碱。如果废料不包含钙或其他多价金属离子，则可在处理期间以多种盐中的一种或当作一种配料与生物发生无定形二氧化硅一起将这些离子加入。实际上，可采用生物发生二氧化硅、强碱和多价金属离子源的任何组合。可使用任何高PH条件，例如废氢氧化钠溶液和其他具有此特性的废产物。可使用的最常见的强碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙或氢氧化钙(石灰)。可使用任何多价金属离子源。在某些情况下，较佳的金属离子源可以是一种具有有限的在废水中溶解度的物质，从而使金属离子在一段长的时间内缓慢释放;在其他情形下，当制备混合物时，让金属离子完全溶在溶液中是可以被接受的。所述强碱和所述多价金属既可呈固态，也可呈液态。配料间的相对比例可根据废料的不同而变化。包含于过程中的基本化学原理的极简单模型如下2NaOH+xSiO2→Na2O∶x(SiO2)+H2ONa2O∶x(SiO2)+Ca(OH)2→CaSixO2x+1+2NaOH作为钙的替代，任何多价金属物质都可取代，由此产生“固定的”毒性金属诸如铅、铬、汞等。如果它们存在，这些金属会和钙争夺硅酸盐，与金属相联系的阴离子将帮助决定反应速率以及固体的最终PH值。例如，如果羟基离子是占优势的，氢氧化钠会不断地重新再与生物发生二氧化硅反应，直到最终二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液态废料固化和化学固定的方法，其特征在于它包括：在足够能与生物发生的二氧化硅形成一种可溶性硅酸盐的强碱存在下，在废料中加入生物发生的二氧化硅，在足够能与可溶性硅酸盐形成一种水泥质产物的多价金属离子存在下有效地固化和化学固定液态废料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杰西罗埃夸那，罗埃西兰特瑞勃，
申请(专利权)人：安维诺加德有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]