用于废物处理的组合物及方法技术

废物处理的方法和稳定的废物元素组合物，特别适用含砷废物。Ａｓ↓［２］Ｏ↓［３］废物在水中与ＣａＯ成浆６－２４小时，生成砷酸钙（Ⅲ）。对于Ａｓ过量的ＣａＯ用于消耗其它废物。在１２０℃下烘干和在空气中煅烧使砷酸盐（Ⅲ）氧化成砷酸盐（Ⅴ），主要为Ｃａ↓［５］（ＡｓＯ↓［４］）↓［３］（ＯＨ）和少量为Ｃａ↓［３］（ＡｓＯ↓［４］）↓［２］。研磨或破碎及将其掺入由普通水泥和粉煤灰组成的密封剂中，完成进一步固定。最后使用铁粘土给容器加衬，由于铁粘土吸收和吸附可能逸出的重金属，因而更加保证安全。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。本专利技术具有特定的但并非唯一的组合物和方法的用途，所述组合物和方法以适于地质处理的形式稳定重金属和准金属废物，并且为说明起见，将做出上述用途的参考例。但是应当理解，本专利技术能用于其他方面，例如稳定其他金属废物流。金属和准金属废物流常常含有高毒或形成高毒含氧阴离子的金属盐。由于砷酸盐(III)以及III和V价态的砷的氧化物具有高的可浸出性，因此在填埋或类似处理时，含砷废物流表现出相当有毒的危害性。过去，已经提出，通过将含砷废物材料密封于波特兰水泥中来稳定它的方法。这样密封的砷的氧化物是处于多种氧化物状态，并且它通常由具有III和V价砷的化合物的混合物构成。已经提出用H2O2或其他氧化剂处理废物流，使砷III氧化，以降低可溶性并降低有毒的砷V。砷黄铁矿浓缩物或其矿的金属提取时产生的废物具有高含量的砷，它是一种典型废物流。通常，火冶工艺形成冷凝的砷的氧化物，并且它从冷凝气流中析出。已经提出，使该氧化物直接与波特兰水泥浆混合并使该混合物在低碳钢容器中固化，或直接充入或注入其他容器中。这种方法的缺点与组合物在填埋处理中遇到的某些条件下的不稳定性有关，包括在低和高PH值条件下浸出的敏感性，以及差的机械性能。上述组合物的抗压强度当As2O3加入量为50(重)％时通常为约10MPa，而波特兰水泥自己与等量清洁的建筑砂混合时其强度是20MPa。当用上述H2O2氧化方法降低混合废物的溶解度时，该方法变得不经济。另一种用于处理砷废物流的已知方法包括以水泥浆形式使砷III-V氧化物与过量的-通常位于3000～5000(摩尔)％之间一熟石灰Ca(OH)2混合，通常形成不可溶的砷酸钙(III)和砷酸钙(V)沉淀，其通式为Cax(AsO4)n。但是，已证明，大概是由于一定比例的包括砷III化合物的可溶化合物的存在，该沉淀物其可浸出性是可变化的。该组合物也是酸不稳定的，特别是在地下水或水蒸汽存在下它对于CO2或碳酸盐是不稳定的。此外，含酸性的砷III-V的氧化物的废物流已与200或更多的(摩尔)％铁(氧氢氧化合物)混合，随后在水中用熟石灰将PH值调至5～8，形成铁的含氧砷化合物，包括混合的砷酸盐(III)和砷酸盐(V)，这种组合物也是酸不稳定的，尽管其低于Cax(AsO4)n，并且在碳酸盐和/或碳酸氢盐和水存在时，它浸出。上述两种方法仅适于处理含有形成含氧阴离子的金属或准金属(例如砷)的废物流。通常，已有方法不形成“体积减小”的废物流，即已有方法通常不产生相对致密的稳定废物产物，即按重量计以高的摩尔百分数结合废物类。此外，它们不形成热力学稳定的矿结物。砷废物流中存在的一定比例的挥发性砷化合物已经妨碍了使用煅烧方法，该方法用于以热力学稳定的矿物结构使所述废物结合。本专利技术的目的在于至少基本上缓和上述一个缺点并且提供可以可靠和有效使用的。本专利技术的其他目的和优点通过以后的描述将变得更加清楚。考虑到上述的和其他的目的，本专利技术的一个方面更广泛地属于一种废物稳定的方法，它包括如下步骤使所述废物流的一种金属或准金属组分形成一种氧化物；使含所述氧化物的废物流与一种无机碱或无机含氧酸形成泥浆，所述碱或酸的选择是用于与所述氧化物形成不可溶性的沉淀物；并且煅烧所述的沉淀物。煅烧后的沉淀物最好具有包含有最稳定氧化状态的金属或准金属。煅烧后的沉淀物最好由一种稳定的矿结构形成，它选自一种或多种磷灰石、烧绿石(A1-2B2O6-7)、钙钛矿(ABO3)、碱硬锰矿(A1-2B8O16)、或其他稳定形式，其金属或准金属组分处于其最高稳定氧化状态。例如，对于许多如铅那样的重金属或如砷那样的准金属，磷灰石矿结构是稳定的和优选的。因此，本专利技术再一方面概括地属于一种稳定金属或准金属的氧化物废物的方法，它包括如下步骤使废物材料和一种金属卤化物和选自无机碱或含氧酸的化合物形成泥浆，所述化合物的选择是使得分别形成一种非挥发性的准金属的含氧阴离子卤化物盐，或一种非挥发性的金属卤化一含氧阴离子盐，并且煅烧所述的泥浆，以形成一种磷灰石晶体结构或其类似物。在本文上下文中，术语“准金属氧化物”包括形成含氧阴离子的有害元素，准金属和金属，例如，砷、钒、硫、磷、锰、和铬的氧化物。在本文上下文中的“金属氧化物”包括能够形成相对不可溶盐的有害重金属的氧化物。后一者的组分可能也落于前者中。本文中非挥发性准金属含氧阴离子卤化物盐或非挥发性金属卤物一含氧阴离子盐的术语“非挥发性”涉及在煅烧工艺过程中典型遇到的温度下具有非常低蒸汽压力的化合物。本文中所用的“磷灰石结构”按照M·O′keeffe以及B·G·Hyde的定义。尽管精确地讲，对于复杂的废物流磷灰石时，预料这种定义允许在结构和组合物方面具有轻微的变化。这种结构被称作阴离子填充合金。该合金成分具有Mn5Si3(D88)类型的拓扑结构。例如在氟磷灰石Ca5(PO4)3F中，Ca5P3阳离子排列相同于Mn5Si3类型。阴离子随后被填充入合适的、通常为四面体的节间中，该节间由阳离子的规律排列形成。这样，形成PO4四面体所存的氧是在两种类型的PCa3四面体中。F位于一个Ca3三角形中(在羟基磷灰石中，O是位于Ca3H四面体中，而在氯磷灰石中，氯接近于Ca6八面体的中心)。这种描述也易于解释由CO32-碳酸根和SO42-硫酸根替代PO43-，以及在阳离子非化学计算方面作为实例。相反，具有通式A5(BO4)3X的磷灰石可以显示阴离子X和/或阳离子A化学计算中的替代或偏差。该方法最好适于镉、汞、和/或铅的金属氧化物废物以及砷、铬、和/或硒准金属氧化物废物的处理。最好，按照本专利技术的方法的形成泥浆的步骤导致形成一种或两种两个共存的不可溶化合物。一种具有通式A5(BO4)3X，此处A＝钙、镉、汞、或铅，B＝磷、砷、铬、钒、硫、碳、硅、或硒，并且X＝氟、氯、或羟基。另一种具有通式A3(BO4)2。在金属或准金属的情况下，例如砷、钒、和铬，它们形成阴离子根的砷酸盐、钒酸盐或铬酸盐，这种方法涉及与最好是CaO那样的无机碱的反应，以促进非挥发性Ca3(Bo4)2化合物的形成。在另一种与这种方法可相容的重金属废物流的情况下，例如钡废物、锌废物、汞废物和镉废物，该方法涉及与无机含氧酸最好是H3PO4的反应。在所有情况下，废物类型最好适于确保以高的不可溶的A5(PO4)3X形式的磷灰石或类似矿的结晶截留金属。强无机碱最好选自碱土碱性氧化物，例如，用于处理含砷的氧化物废物的准金属氧化物废物的氧化钙。例如，对于处理主要含砷的氧化物化合物的废物时，废物可与水和无机碱形成泥浆，以便形成主要为非挥发性碱土金属的砷酸盐(III)。最好使用比化学计算过量的碱，以确保转化为非挥发性的砷酸盐(III)和砷酸盐(V)。对于砷废物处理时，碱土或过渡金属的卤化物最好选自氯化物和氟化物，以便形成非挥发性的金属的砷酸盐，最好在没有酸类如CO2存在的条件下完成成浆过程，以便最大限度地形成非挥发性砷酸盐(III)化合物。无机含氧酸最好选自含氧 磷酸。在将要处理混合废物的情况下，可能希望合适地将优选的石灰和磷酸工艺结合起来。另一种选择是，可以使废物流仔细地混合，以便形成可结合石灰和磷酸工艺处理的混合废物。实际上，对于将砷废物处理至稳定的砷酸盐化合物已经确定，工艺的工业生存性可通过废物流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定废物的方法，包括如下步骤： 使所述废物流的一种金属或准金属组分形成一种氧化物； 使含所述氧化物的废物流与一种无机碱或无机含氧酸形成泥浆，所述碱或酸的选择是用于与所述氧化物形成不可溶性的沉淀物；并且 煅烧所述的沉淀物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯汉密尔顿凯尔，蒂莫菲约翰怀特，GF易通，
申请(专利权)人：詹姆斯汉密尔顿凯尔，蒂莫菲约翰怀特，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]