一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法技术

本发明专利技术提供了一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法，所述方法包括以下步骤：(1)测定赤泥中氧化铁的含量；(2)按照重量比将含金属铜的废弃物与赤泥粉碎混合干燥后进一步分散均匀，得到废弃物与赤泥混合物；(3)将步骤(2)得到的混合物压制成型；(4)将步骤(3)压制成型的样品在900‑1100℃煅烧。本发明专利技术利用工业废物赤泥可持续地与含金属铜的废弃物混合，采用低温热处理工艺可以将危险废物转化为化学性质稳定且抗酸性高的结晶产品，使得含金属铜的废弃物易于管理，降低在环境中的风险；再利用赤泥，不仅能改善减少废物对环境的危害，还能废物回收利用；本发明专利技术方法所得产品在酸性环境中，抗浸出性能好，消耗能量小成本低。

A method of stabilizing copper in waste by spinel formation

【技术实现步骤摘要】
一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法
本申请属于废弃物中重金属污染物处理领域，具体涉及一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法。
技术介绍
迅速发展的工业化导致越来越多的重金属被释放到环境中。重金属污染成为一个严重的环境问题，因为其与有机物质不同，重金属是不可生物降解的，并且会经过转化，并在生态系统中积累。除了造成严重的环境问题外，重金属的大量释放还与致命性疾病的发病率增加息息相关。如果这些富含重金属的废料没有得到适当的处理，这些富含重金属的废料会对环境，公共卫生和经济产生不利影响。许多城市和农业地区被重金属污染的土壤和水体对农业生产甚至人类健康产生不利影响。此外，同时含多种重金属的废物和废水通常会导致综合毒性。因此，需要开发可靠的处理重金属污染的方法来帮助解决这些环境污染问题。现有技术已经研究了吸附剂和水泥对有毒金属的固定作用，以及处理后的产品的浸出性能。处理重金属的常用方法包括固化/稳定化技术和玻璃化技术。固化/稳定化技术可以通过水合矿物互锁框架的包裹，将危险废物转化为化学性质稳定的固体。对含重金属废物的处理主要有固化/稳定化处理和资源化利用两条途径。在许多情况下，例如在酸性环境中，固化/稳定化技术中使用的吸附和烧结工艺所得产物在抗浸出方面的效果相对较差。此外，玻璃化技术通常需要消耗巨大的能量，将会耗费巨大的能耗，不经济。中国专利公开号CN108543517A专利技术了赤泥和碳源的混合料进行隔氧煅烧，得到赤泥基铁碳材料，再利用赤泥基铁碳材料去除废水中的重金属离子，该专利技术还需要引入大量的碳源，耗费更多的资源，同时只适合去除水中的重金属，而对固体废物中的重金属不适用。中国专利公开号CN105801046A专利技术了一种由水泥固化剂、稳定化助剂、吸附剂、稳定剂组成处理剂，将含镉废渣稳定固化成含镉废渣固化体，再将含镉废渣固化体填埋，但是其固化使用药剂产品多，处理工艺复杂，适用性不强。中国专利公开号CN102560124介绍了一种回转窑进行重金属固废无害化资源化，该法实现废水、废渣的零排放，资源的循环与综合利用，但是其工艺过程易产生二次污染；中国专利公开号CN104475431A介绍了一种高毒废渣的稳定化固化方法，该法用药剂稳定化和包覆、固化作用等对汞、砷、铬、镉、氰化物高毒危险废物进行了稳定化固化。但其需要进行多次包覆固化，工艺繁杂难以大量应用于工程实际当中。另外，此法可能在酸性条件下被渗滤液侵蚀，存在二次污染的风险。中国专利公开号CN101824543介绍重金属废物的硫化处理以及其中有价金属回收的方法，该法采用硫化法结合高压、高温、浮选等工艺对有价金属进行硫化回收，也用于重金属废渣的硫化稳定化处理，实现重金属废渣的无害化、资源化处置，但是存在重金属回收不完全、成本太高等问题。中国专利CN101747902A介绍了以工业废弃物为主原料的绿色环保土壤固化剂及其使用方法，该固化剂使用的工业废弃物包括粉煤灰，高炉矿渣或硅微粉，含量为40～70％，另外添加预糊化淀粉10～30％，聚丙烯酸钠10～30％。该固化剂可以固化土壤并能种植绿化植物，但对重金属的固化效果不佳，酸性条件下，重金属重新溶出。由于废渣物相结构复杂、有价金属含量偏低，综合回收和资源化利用的技术难度较大，所以常用稳定化/固化处理得到的固化体受到外界不稳定因素影响后会造成包容体破裂，导致废物中有毒物质重新渗滤出来。因此，有必要开发一种对金属废物有效的稳定化处理方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法，所述方法包括以下步骤：(1)测定赤泥中氧化铁的含量；(2)按照重量比将含金属铜的废弃物与赤泥粉碎混合干燥后进一步分散均匀，得到废弃物与赤泥混合物；(3)将步骤(2)得到的混合物压制成型；(4)将步骤(3)压制成型的样品在900-1100℃煅烧。本专利技术利用工业废物赤泥可持续地与含金属铜的废弃物混合，采用低温热处理工艺可以将危险废物转化为化学性质稳定且抗酸性高的结晶产品，使得含金属铜的废弃物易于管理，降低在环境中的风险；再利用赤泥，不仅能改善减少废物对环境的危害，还能废物回收利用；本专利技术方法所得产品在酸性环境中，抗浸出性能好，消耗能量小成本低。优选地，步骤(4)中煅烧的温度为1100℃，煅烧的时间为0.5-3小时。优选地，步骤(4)中煅烧的温度升降速度为10℃/min。专利技术人经过反复实验发现，当烧结温度为1100℃时，烧结时间短，有利于节约能源降低成本。优选地，所述废弃物中金属铜包括氧化铜、氢氧化铜或者铜单质。优选地，所述废弃物中包含的氧化铜(CuO)的含量不超过所述赤泥中氧化铁重量的20％。优选地，步骤(2)中干燥的温度为105℃，干燥的时间为24h。优选地，步骤(2)中重金属废物与赤泥粉碎混合的方法为：废弃物与赤泥在60rpm条件下球磨机中磨18h。优选地，步骤(1)测定赤泥中氧化铁含量前将赤泥在120℃下烘干10h。优选地，步骤(3)中压制成型的压力为250MPa，成型样品粒径为本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法，本专利技术的方法具有以下优点：(1)本方法所用原料来自于铝精炼过程中遗留下来的废料，即赤泥，使得废赤泥作为稳定含金属铜的废弃物的一种可行的资源化利用方法，实现废物利用；(2)本专利技术通过赤泥和含金属铜的废弃物烧结，废弃物中的所有的金属(氧化铜、氢氧化铜或者铜单质)都能以晶相结合到尖晶石晶格中，形成化学性质稳定且抗酸性高的结晶产品，且由于其良好的耐酸性，强大的尖晶石可以限制有毒金属铜的流动性，使得本专利技术所得烧结产物具有很好的抗浸出性能；(3)本专利技术优化了最佳的赤泥与废弃物的投加比例和最佳的条件，使最大化利用赤泥，并且生成稳定性好的固化产物，使得稳定后产品可以制成砖/瓦用于建筑目的，或者更安全地设置在垃圾填埋场中；(4)本专利技术工艺简单，只需要使用丰富的常见的低成本工业废物赤泥，通过简单的烧结方法，即可有效地将含金属铜的废弃物与赤泥烧结成尖晶石，显著降低将金属废物在环境中的流动性。附图说明图1为本专利技术方法的流程示意图。图2为本专利技术方法实施例得到的产品的XRD图。具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1将来自铝提炼厂的赤泥(主要含Fe2O3和Al2O3)在120℃下烘干10h备用。作为本专利技术实施例的一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法，所述方法包括以下步骤：(1)利用XRF光谱分析测定赤泥所含组分，确定赤泥中氧化铁的含量；(2)按照重量比例，将含氧化铜的废弃物和干燥后的赤泥混合，并用球磨机在60rpm条件下球磨18h，将球磨完后的样品混合物在105℃烘干24h，然后用玛瑙研钵研磨10min，进一步均化；(3)将以上所得样品在250MPa压力下压成φ20mm的粒料；(4)在温度为1100℃，温度升降速度为10℃/min条件下煅烧3h；其中，CuO和干燥后的赤泥中氧化铁的重量比为10％。实施例2作为本专利技术实施例的一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法，本实施例与实施例1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)测定赤泥中氧化铁的含量；(2)按照重量比将含金属铜的废弃物与赤泥粉碎混合干燥后进一步分散均匀，得到废弃物与赤泥混合物；(3)将步骤(2)得到的混合物压制成型；(4)将步骤(3)压制成型的样品在900‑1100℃煅烧。

【技术特征摘要】
1.一种通过尖晶石的生成稳定废弃物中金属铜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)测定赤泥中氧化铁的含量；(2)按照重量比将含金属铜的废弃物与赤泥粉碎混合干燥后进一步分散均匀，得到废弃物与赤泥混合物；(3)将步骤(2)得到的混合物压制成型；(4)将步骤(3)压制成型的样品在900-1100℃煅烧。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废弃物中金属铜包括氧化铜、氢氧化铜、单质铜中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中煅烧的温度为1100℃，煅烧的时间为0.5-3小时。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述废弃物中包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏敏华，廖长忠，刘泽权，陈迪云，刘承帅，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44