專利名稱：不銹鋼集塵灰的固定化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不銹鋼集塵灰的固定化方法，特別是涉及一種將有害物事業(yè)的廢棄物經(jīng)固化處理后，轉(zhuǎn)變成無害廢棄物的不銹鋼集塵灰的固定化方法。
因近幾年來生活品質(zhì)的提高，所以，許多物品都采用具有抗腐蝕、耐高溫及美觀不易變色等優(yōu)點的不銹鋼為材料，而不銹鋼是合金鋼中添加鉻(Cr)含量超過11.5％而具有耐腐蝕性，所以其煉制過程中必定會添加高鉻合金鐵，使煉制不銹鋼時所產(chǎn)生的集塵灰中含有大量的鉻，該集塵灰是屬于有害事業(yè)廢棄物，而不銹鋼集塵灰歸類于有害廢棄物的原因，如下面附表1所示，主要是其毒性溶出試驗(簡稱TCLP)中六價鉻(Cr6+)及總鉻濃度超出環(huán)保法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)。其他如碳鋼的集塵灰也屬于有害廢棄物，其集塵灰中所含的鉛、鋅、鎘等重金屬離子濃度于毒性溶出試驗測得超出環(huán)保法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)。
附表1是電爐及轉(zhuǎn)爐集塵灰經(jīng)水泥固化后的毒性溶出測驗結(jié)果。
單位PPM
目前不銹鋼集塵處理技術(shù)，除了固化法之外，還有電漿爐熔融回收、直接造?；貭t以及鐵磁體安定化法，而該電漿爐熔融回收、直接造?；貭t的處理成本高。鐵磁體安定化法，如一般不銹鋼轉(zhuǎn)爐煙塵的安定化方法，其借由多重包覆煙塵而降低其中有害金屬離子溶出的安定化方法，其不銹鋼轉(zhuǎn)爐煙塵的安定化方法，包含有a.將不銹鋼轉(zhuǎn)爐煙塵浸漬于水中；b.于步驟a.的浸漬液中加入二價鐵鹽，并于曝氣、pH值介于11至13及溫度介于40至80度下反應(yīng)0.5至2小時，而形成包覆有鐵氧磁體的沉淀物；c.過濾分離出步驟b.的沉淀物；煙塵的安定化更包含將煙塵置入鐵氧磁體化裝置的四口球形反應(yīng)器(二升容量)，再加入適量的清水及氫氧化鈉，再將該反應(yīng)器置入加熱包中加熱，同時由該空氣壓縮機中打入4L/min空氣攪拌，至溫度升至所需溫度后，加入適量的亞鐵鹽溶液，繼續(xù)曝氣使其完成鐵氧磁體包覆，該鐵氧磁體的形成是由鐵氧磁體的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和天然的尖晶石(MgAl2O4)型的立方晶系相同，其中Mg2+可為其他金屬離子(M2+)取代，而Al3+可為Fe3+或其它三價離子取代，而形成分子式為M2+M23+O42-的鐵氧磁體尖晶石型構(gòu)造物，一般進入尖晶石型鐵氧磁體的金屬元素，差不多已涵蓋所有常用的金屬種類。如果所形成的尖晶石鐵氧磁體中，若二價的M2+離子進入結(jié)晶構(gòu)造中八面體空隙，而三價的M3+離子一半進入八面體空隙，一半進入四面體空隙，則形成所謂逆尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧磁體，其具有磁性的軟性質(zhì)；此種不銹鋼轉(zhuǎn)爐煙塵的安定化方法的作業(yè)不但復(fù)雜且不符經(jīng)濟效益。
有些廠商為了操作簡便及降低設(shè)備投資成本，大都采用固化法為主，而目前固化法處理，是將碳鋼與不銹鋼集塵灰混合的固化法處理，并無單獨將不銹鋼集塵灰固化法處理的技術(shù)。
本發(fā)明目的在于提供一種集塵灰固定化方法，可單獨處理不銹鋼集塵灰，將有害廢棄物轉(zhuǎn)變成無害廢棄物的不銹鋼集塵灰的固定化方法。
本發(fā)明的不銹鋼集塵灰的固定化方法，其特征在于在不銹鋼集塵灰中添加硫代硫酸根離子水溶液，使得六價鉻還原成三價鉻，之后，再添加亞鐵離子與三價鉻結(jié)合成尖晶石結(jié)構(gòu)，使其安定化，最后，并利用水泥予以固化處理，而使重金屬限于固化體中，使本發(fā)明可防止有害重金屬的溶出，而原本屬于有害廢棄物的不銹鋼集塵灰，經(jīng)固化處理后轉(zhuǎn)變成符合環(huán)保法規(guī)一般廢棄物的標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的不銹鋼集塵灰的固化方法，其依序包含一還原步驟、安定化步驟以及固化步驟，在該還原步驟中，是將不銹鋼集塵灰中添加硫代硫酸根離子水溶液均勻攪拌，使得不銹鋼集塵灰中的六價鉻還原成三價鉻，接著，在該安定化步驟中，是將該還原步驟后，再添加亞鐵離子水溶液后攪拌并使其混合均勻，以使還原成的三價鉻予以安定化，最后，在該固化步驟中，是將安定化的三價鉻與水泥均勻攪拌予以固化，而使原本有害廢棄物的不銹鋼集塵灰，經(jīng)添加硫代硫酸根離子水溶液的還原及亞鐵離子水溶液的安定化，再利用水泥的固化，而轉(zhuǎn)變成符合一般廢棄物，而能有效達(dá)到作業(yè)便捷且降低成本的功效。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明

圖1是本發(fā)明較佳實施例的方塊流程圖。
如圖1所示，本實施例的不銹鋼集塵灰的固定化方法，主要是依序包含一還原步驟1、一安定化步驟2及一固化步驟3。
該還原步驟1是將不銹鋼集塵灰中添加硫代硫酸根離子水溶液均勻攪拌，使得不銹鋼集塵灰中的六價鉻還原成三價鉻。該安定化步驟2是將還原步驟后，再添加亞鐵離子水溶液，以使還原成的三價鉻予以安定化。該固化步驟3是將安定化的三價鉻與水泥均勻攪拌予以固化。
本發(fā)明依據(jù)上述各步驟，可先作一實驗例，其所得的實驗結(jié)果如下1還原實驗由于不銹鋼集塵灰在堿性的環(huán)境下添加硫代硫酸根離子水溶液，可將集塵灰中六價鉻(Cr6+)還原成三價鉻(Cr3+)其反應(yīng)式如
因此，本實驗取2000公克的不銹鋼集塵灰，并以集塵灰與硫代硫酸根離子水溶液為100∶1的比例，將20公克的硫代硫酸根離子水溶液(本實驗例是采硫代硫酸鈉水溶液)添加于該集塵灰中并予以攪拌混合，如此集塵灰中所含的六價鉻大部份可還原成三價鉻，且該六價鉻濃度數(shù)據(jù)降至1.2PPM，已低于環(huán)保法規(guī)的2.5PPM標(biāo)準(zhǔn)以下，總鉻主要是以三價鉻(Cr3+)形態(tài)存在，所以總鉻濃度仍然超出溶出試驗標(biāo)準(zhǔn)5.0PPM以上，又如下面附表2所示，當(dāng)愈提高硫代硫酸根離子水溶液的比例而增加重量時，其毒性溶出試驗(TCLP)測試結(jié)果，能使六價鉻的濃度降至愈低，由此可知，只要集塵灰與硫代硫酸根離子水溶液為100∶1以上的比例，都可將六價鉻濃度降低至環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)之下。
附表2是添加不同重量硫代硫酸根離子的毒性溶出測驗結(jié)果。
單位PPM
2安定化實驗經(jīng)還原實驗后的不銹鋼集塵灰，其鉻在堿性的環(huán)境中以氫氧化鉻Cr(OH)3形態(tài)存在，為了加速其沉淀速率及安定性，所以添加亞鐵離子水溶液，利用亞鐵離子(Fe2+)水溶液與氫氧化鉻反應(yīng)，以形成穩(wěn)定的尖晶石結(jié)構(gòu)，其反應(yīng)式如下
為了降低還原實驗后的總鉻濃度，本實驗集塵灰與亞鐵離子水溶液為100∶1以上的比例，將60公克(就本實驗是以集塵灰與亞鐵離子水溶液為100∶3的比例)的亞鐵離子水溶液(本實施例采硫酸亞鐵)，添加于還原實驗后的集塵灰中并予以攪拌混合均勻，如此，該集塵灰中所含的三價鉻予以安定化，使其總鉻濃度可降低至1.36PPM而符合環(huán)保法規(guī)5.0PPM標(biāo)準(zhǔn)以下，如附表3所示，亞鐵離子水溶液對三價鉻具有安定化的效果。
附表3是添加亞鐵離子的毒性溶出測驗結(jié)果。
單位PPM
3固化實驗經(jīng)由安定化實驗后的不銹鋼集塵灰，并以集塵灰與水泥為15∶100的比例，添加水泥會形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將不銹鋼集塵灰中的重金屬匣限于固化體中，因此，該重金屬不易被酸性溶出。
由上述實驗室的操作實驗均已成熟，接下來就可做規(guī)模化試驗，將300公升的水與7.5kg硫代硫酸根離子混合成硫代硫酸根離子水溶液，其將750kg不銹鋼集塵灰中與硫代硫酸根離子水溶液攪拌混合，使得不銹鋼集塵灰中的六價鉻還原成三價鉻，接著再添加75公升的水與22.5kg亞鐵離子混合成亞鐵離子的水溶液后，經(jīng)攪拌并使其混合均勻，以使還原成的三價鉻予以安定化，最后，將225kg水泥均勻攪拌予以固化，如附表4所示，六價鉻為0.004PPM，而總鉻為1.75PPM均符合環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)以下，規(guī)?；僮?，其所有不銹鋼集塵灰中的重金屬溶出試驗均符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，使得本發(fā)明可將有害的不銹鋼集塵灰經(jīng)由硫代硫酸根離子水溶液的還原作用、亞鐵離子水溶液的安定化及利用水泥固化后，轉(zhuǎn)換成符合毒性溶出試驗(TCLP)的一般廢棄物。
附表4是規(guī)模化試驗的毒性溶出測驗結(jié)果。
單位PPM
由上所述得知，本發(fā)明可將不銹剛集塵灰經(jīng)由添加硫代硫酸根離子水溶液攪拌均勻，使其六價鉻還原成三價鉻，再添加亞鐵離子的水溶液，而使三價鉻成安定化，最后，利用水泥將集塵灰予以固化，借以還原作用、安定化及水泥固化的作業(yè)過程，就能將有害的不銹鋼集塵灰廢棄物轉(zhuǎn)換成無害的一般廢棄物，而確能達(dá)到作業(yè)方便且降低成本功效。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼集塵灰的固定化方法，其特征在于其主要依序包含有還原步驟、安定化步驟及固化步驟；該還原步驟是將不銹鋼集塵灰中添加硫代硫酸根離子水溶液均勻攪拌，使得不銹鋼集塵灰中的六價鉻還原成三價鉻；該安定化步驟是在該還原步驟后，再添加亞鐵離子水溶液并加以攪拌混合均勻，以使還原成的三價鉻予以安定化；該固化步驟是將安定化的三價鉻與水泥均勻攪拌予以固化。
2.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼集塵灰的固定化方法，其特征在于在該還原步驟中硫代硫酸根離子與集塵灰的比例至少為1∶100。
3.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼集塵灰的固定化方法，其特征在于在該安定化步驟中亞鐵離子與集塵灰的比例至少為1∶100。
4.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼集塵灰的固定化方法，其特征在于在該固化步驟中水泥與集塵灰的比例至少為15∶100。
5.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼集塵灰的固定化方法，其特征在于該硫代硫酸根離子為硫代硫酸鈉。
6.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼集塵灰的固定化方法，其特征在于該亞鐵離子為硫酸亞鐵。
全文摘要
一種不銹鋼集塵灰的固定化方法,其主要依序包含還原步驟、安定化步驟、固化步驟,其是在不銹鋼集塵灰中添加硫代硫酸根離子水溶液,使得六價鉻還原成三價鉻,之后,再添加亞鐵離子與三價鉻結(jié)合成尖晶石結(jié)構(gòu),使其安定化,最后,并利用水泥予以固化處理,而使重金屬限于固化體中,因此可防止有害重金屬的溶出,而原本屬于有害廢棄物的不銹鋼集塵灰,經(jīng)固定化處理后轉(zhuǎn)變成符合環(huán)保法規(guī)一般廢棄物的標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號B09B3/00GK1333091SQ00120338
公開日2002年1月30日 申請日期2000年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月7日
發(fā)明者王志國, 吳鴻銘, 黃培特, 張文春 申請人:燁聯(lián)鋼鐵股份有限公司