[發明專利]一種重金屬廢渣的處理方法及其生成的硫磺建材

有效

• 申請號: 201010232276.4
• 申請日: 2010-07-21
• 公開（公告）號: CN101885600A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 閔小波;柴立元;楊少輝;梁彥杰;彭兵;楊志輝;王海鷹;王云燕;楊衛春
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B18/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本發明屬于環境工程領域，具體涉及一種重金屬廢渣的處理方法，以及由此處理方法而生成的硫磺建材。

背景技術

我國有色金屬的產量居世界首位，然而，隨著有色行業的迅猛發展，大量的重金屬冶煉廢渣排放到環境中，對環境造成了不可逆轉的破壞，并嚴重影響到了人類的生活。重金屬屬于環境中持久性污染物，毒性大、污染嚴重，汞、鉛、鋅、鎘、銅、鉻、鎳等重金屬都會嚴重的危害人體健康。

目前還沒有一種達到既能處理重金屬廢渣，同時又能生成建材雙重目的的方法出現。本發明主要是將重金屬廢渣預硫化成穩定的硫化物，并利用硫磺的物理包裹作用將重金屬廢渣包裹得到硫磺建材，同時添加石膏渣，使制成的硫磺建材提高其物理性能，實現了重金屬廢渣的無害化和資源化處理，提高了其使用價值，降低了對環境的危害。

發明內容

本發明的第一個目的是提供了一種重金屬廢渣的處理方法。

本發明的第二個目的是提供了利用上述處理方法生成的硫磺建材。

本發明的目的是通過以下方式實現的：

一種重金屬廢渣的處理方法，是將重金屬廢渣先置于硫化鈉溶液中浸泡，將廢渣中的重金屬離子預硫化成金屬硫化物后烘干12h，研磨過100目篩后和硫磺混勻，并加入石膏渣，得到混合物置于模具中，再放入加熱爐中，140-150℃加熱，并不斷攪拌至硫磺熔化和重金屬廢渣成膠粘狀，20-40min后取出模具，壓實、冷卻后脫模即可。

所述的重金屬廢渣為冶金、化工、電鍍行業產生的固體廢棄物或半流體狀物質，包括冶煉廢渣、含重金屬粉塵、重金屬污泥及沉積物、浮選尾礦和尾砂；包括含有Zn，Pb，Cu，Cd，Cr，Hg，Ag，As，Ni重金屬的固體廢棄物，所述的重金屬包括以氧化物、氫氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽、鐵酸鹽的形態存在。

所述的硫化鈉溶液的濃度為0.1-1.5mol/L，硫化鈉溶液與重金屬廢渣的體積質量比為1-5ml/g。

所述的重金屬廢渣置于硫化鈉溶液中浸泡的時間為12-48小時，同時進行機械攪拌。

所述的石膏渣過100目篩，主要成分為CaSO₄·2H₂O，能夠減少建材內部氣泡產生，使建材表面和內部結構更加致密。

所述的金屬硫化物、硫磺和石膏渣的質量比為45-55∶25-30∶20-25。

本發明所述的硫磺建材是由上述重金屬廢渣的處理方法過程中得到的硫磺建材。

本發明的原理及優勢如下：

(1)本發明將重金屬廢渣用硫化鈉溶液浸泡，目的是將不穩定形態存在的重金屬離子硫化成穩定的硫化物，解決其毒性，達到無害化處理，因此這一點很重要，它將可能污染環境的重金屬離子的來源基本切斷，為后續得到無害化的建材打下堅實的基礎。

(2)本發明引入硫磺，通過加熱使硫磺熔融，將重金屬廢渣包裹，并不同于以往簡單的硫化固定處理廢渣的方式，因為以往的硫化處理的目的只是為了處理廢渣或者提取有價金屬，而本發明的目的不僅是為了處理廢渣，保護環境，而且還得到了有用的建材，變廢為寶，提高了工業廢渣的利用價值，所以目的不同。本發明雖然也運用了硫化處理，但這只是本發明的一小部分原理，更重要的是在熔融狀態下使重金屬廢渣顆粒鑲嵌交融在硫磺之中或者說是將重金屬廢渣用大量硫磺所包圍(見圖4)，這樣的一種包裹形式，可以防止重金屬的外漏，因為經過硫化鈉浸泡后，重金屬離子大多已基本固定，那么進一步包裹就可以使得重金屬外漏的可能性微乎其微，通過表2的數據就能看出。制得的硫磺建材產品完全達到了建筑材料的環保標準；有利于工業重金屬廢渣的無害化處理，減少對環境的破壞。

(3)本發明加入石膏渣，目的是改善硫磺和渣樣混合加熱后的過度膠粘狀態(從圖4可以充分看出)，減少氣泡的產生，使硫磺建材表面和內部結構更加致密，提高建材的物理性能。通過對硫磺建材做抗壓強度測試，強度可達30MPa以上。

(4)本發明的處理方法比較簡單，而且效率高，因為它不需要將反應原料放入高壓反應釜之類的復雜條件控制的儀器中去，只要簡單的將重金屬廢渣、硫磺和石膏渣三種反應物簡單的放入加熱爐中即可，反應溫度也較低，只有140-150℃，時間也只要20-40min，反應后取出模具，壓實、冷卻后脫模即可，整個過程非常簡單，易于控制。處理后的重金屬廢渣制成的建材中重金屬離子濃度符合國家標準《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)；完全可以大批量生產，能廣泛應用于建材領域。

附圖說明

圖1為硫磺建材外觀圖；

圖2為硫固定電爐加熱裝置圖；