一种铬渣干式还原无害化处理的方法

摘要

本发明提供了一种铬渣干式还原无害化处理的方法与装置，将铬渣、焦油与粘结剂混合造球，在隔氧下预热使焦油充分碳化制取含碳铬渣球团，再以生物质不完全燃烧产生的含CO和CO2的高温烟气作为还原剂和加热源，与铬渣球团中的焦炭及Cr6+发生炭气化和气固还原反应，将Cr6+转化为Cr3+，进而实现铬渣的无害化、稳定化处理；所发明装置包括生物质燃烧室和铬渣还原室两部分组成，分别实现生物质的燃烧与铬渣的还原；由于利用低成本、可再生的生物质及裂解焦油作为铬渣还原所需热源和还原剂，充分发挥生物质能的经济价值，降低了铬渣无害化、稳定化处理的成本。

权利要求

1.一种铬渣干式还原无害化处理的方法，其特征在于，它包括以下步骤：(1)将铬渣与城市生活垃圾裂解焦油或农林废弃物裂解焦油及粘结剂按照比例混合造球；

(2)将铬渣球团在隔氧条件下预热，制备含碳铬渣球团；

(3)以生物质不完全燃烧产生的含CO和CO2的高温烟气作为还原剂和热源，与铬渣球团中的焦炭及六价铬发生炭气化和气固还原反应，六价铬转化为三价铬，实现铬渣的无害化、稳定化处理。

2.根据权利要求1所述的铬渣干式还原无害化处理的方法，其特征在于，所述铬渣球团混合比例是铬渣70-85%，焦油10-25%，粘结剂5%。

3.根据权利要求1所述的铬渣干式还原无害化处理的方法，其特征在于，所述铬渣球团预热温度为300-500℃，预热时间为5-10min。

4.根据权利要求1所述的铬渣干式还原无害化处理的方法，其特征在于，所述生物质燃烧过量空气系数为0.6-1.0，燃烧区温度为600-800℃，还原区温度在400℃以上，还原时间为5-10min。

5.根据权利要求1所述的铬渣干式还原无害化处理的方法，其特征在于，所述铬渣球团直径介于5-20mm之间。

说明书

一种铬渣干式还原无害化处理的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铬渣的无害化处理技术领域，具体涉及一种铬渣干式还原无害化处理的方法。

背景技术

[0002] 铬渣产量大、毒性剧烈，是严重污染生态环境和人类健康的的危险废物。铬渣内含有的Cr2O72-、CrO42-阴离子是造成环境污染的主要原因。

[0003] 目前，国内外对铬渣的无害化处理方法有化学法、微生物法和固化法等。微生物法虽然成本低，对环境污染小，但是由于微生物成活率较低且繁殖速率较慢，处理渣量小，效率低，因而微生物法大多只限于实验室或中试规模的研究。固化/稳定化处理是采用稳定化药剂固定有害物质，通过形成晶格结构和化学键，将有害组分与基体结合到一起，从而降低危险废物中有害组分的浸出毒性。处理效果虽然好，但体积增加较大，且存在长期稳定性等问题。因此，无害化处理手段中最常用的是化学法，即通过破坏固体废物中的有害成分或投放化学药剂将有毒的化学物质转化为无毒的形式并确保化学脱毒步骤后的产物比起始化学物质的危害小且稳定。常用的化学法有有干法解毒和湿法解毒两种，湿法解毒中需要消耗大量的碳酸钠和酸，处理费用较高，适合在附近有废酸碱产生的地区实施。在化学法中应用最多的是干法解毒，但多以不可再生的煤为还原剂，在煅烧过程中易产生烟气粉尘造成二次污染。

[0004] 鉴于上述，研究切实可行的铬渣的无害化和资源化处理的绿色技术，对减轻铬渣污染、促进我国铬盐工业和环境的可持续发展具有现实意义。

[0005] 生物质能是唯一一种可再生的绿色碳源，具有分布广泛、廉价易得、资源丰富、碳中性、有害元素含量低等优点，生物质燃烧产生的含CO和CO2的高温烟气，可满足铬渣还原对还原剂和热量的要求。若将生物质合理的应用于铬渣无害化处理过程，定能带来生产技术与成本的革新与优化。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种铬渣干式还原无害化处理的方法与装置，将铬渣与城市生活垃圾或农林废弃物裂解焦油及粘结剂混合造球，在隔氧下预热使焦油充分碳化制取含碳铬渣球团，再以生物质不完全燃烧产生的含CO和CO2的高温烟气作为还原剂和热源，与铬渣球团中的焦炭及Cr6+发生炭气化和气固还原反应，将Cr6+转化为Cr3+，进而实现铬渣的无害化、稳定化处理。为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

[0007] 本发明提供一种铬渣干式还原无害化处理的装置，其特征在于：

[0008] 该装置包括生物质燃烧室和铬渣还原室两部分组成：所述生物质燃烧室下部设有多个生物质燃料进口，底部设有生物质燃烧灰分出口，上部设有燃烧烟气出口；所述铬渣还原室位于生物质燃烧室上部，还原室下部设有生物质燃烧烟气进口与铬渣球团出口，上部设有还原尾气出口，顶部开有铬渣球团进口；

[0009] 本发明还提供了一种铬渣干式还原无害化处理的方法，其特征在于它包括以下步骤：

[0010] (1)将铬渣与城市生活垃圾或农林废弃物裂解焦油及粘结剂按照一定比例混合造球；

[0011] (2)将铬渣球团在隔氧条件下预热，制备含碳铬渣球团；

[0012] (3)以生物质不完全燃烧产生的含CO和CO2的高温烟气作为还原剂和热源，与铬渣球团中的焦炭及六价铬发生炭气化和气固还原反应，六价铬转化为三价铬，实现铬渣的无害化、稳定化处理；

[0013] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

[0014] (1)以可再生的绿色碳源生物质作为铬渣还原所需热源，以城市生活垃圾、生物质等裂解产生的焦油作为铬渣还原剂，降低铬渣无害化处理成本，实现焦油的高效资源化利用；

[0015] (2)以生物质燃烧产生的高温烟气直接对铬渣球团进行加热，还原过程中热传递效率更高；烟气中含有的CO可直接参与还原，CO2通过碳气化进一步促进铬渣还原反应的进行；

[0016] (4)生物质燃烧室与铬渣还原室相互独立，便于实现反应条件的精确控制。

[0017] 结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

[0018] 图1是铬渣干式还原无害化处理流程图。

[0019] 图2是生物质直接加热的铬渣干式还原无害化处理装置结构示意图。

具体实施方式

[0020] 实施例1

[0021] 如图2所示，本发明提供一种铬渣干式还原无害化处理的装置，该装置包括生物质燃烧室1和铬渣还原室5两部分组成，分别进行生物质燃烧与铬渣还原；所述生物质燃烧室1下部设有生物质燃料进口2，底部设有生物质燃烧灰分出口3，上部设有燃烧烟气出口4；所述铬渣还原室5位于生物质燃烧室1上部，还原室5下部设有生物质燃烧烟气进口6与铬渣球团出口7，上部设有还原尾气出口8，顶部开有铬渣球团进口9；

[0022] 所述铬渣还原室5底部为圆锥形，增加燃烧室1烟气与铬渣还原室5的加热接触面积。

[0023] 在所述铬渣还原室5内部设有螺旋型叶片10，以增加铬渣还原室5内的热质传递效率。

[0024] 在所述生物质燃烧室1烟气出口4与铬渣还原室烟气进口6之间设有高温除尘装置11，以防止灰分随烟气气流进入还原室5内。

[0025] 本实施例所述利用铬渣干式还原无害化处理的方法如下：

[0026] (1)将铬渣与焦油及粘结剂按照85：10：5的比例进行混合造球，球团直径为10mm；

[0027] (2)将铬渣球团在300℃下预热5min；

[0028] (3)生物质燃烧过量空气系数为控制在0.6，燃烧区温度为600℃，还原区温度为400℃，铬渣在还原区反应时间为5min。

[0029] 反应后,对产物经行分离，铬渣中Cr6+质量浓度为121mg/kg,低于还原前铬渣中的Cr6+(3100mg/kg)，可交换态及碳酸盐结合态铬含量降低,大部分铬转化成了稳定的有机结合态和残渣态,极大地降低了铬渣的危害。

[0030] 实施例2

[0031] 本实施例所述利用铬渣干式还原无害化处理的方法如下：

[0032] (1)将铬渣与焦油及粘结剂按照80：15：5的比例进行混合造球，球团直径为8mm；

[0033] (2)将铬渣球团在400℃下预热10min；

[0034] (3)生物质燃烧过量空气系数为控制在0.7，燃烧区温度为650℃，还原区温度为450℃，铬渣在还原区反应时间为10min。

[0035] 反应后,对产物经行分离，铬渣中Cr6+质量浓度为101mg/kg,低于还原前铬渣中的Cr6+(3100mg/kg)，可交换态及碳酸盐结合态铬含量降低,大部分铬转化成了稳定的有机结合态和残渣态,极大地降低了铬渣的危害。

[0036] 实施例3

[0037] 本实施例所述利用铬渣干式还原无害化处理的方法如下：

[0038] (1)将铬渣与焦油及粘结剂按照70：25：5的比例进行混合造球，球团直径为5mm；

[0039] (2)将铬渣球团在450℃下预热10min；

[0040] (3)生物质燃烧过量空气系数为控制在0.9，燃烧区温度为800℃，还原区温度为550℃，铬渣在还原区反应时间为10min。

[0041] 反应后,对产物经行分离，铬渣中Cr6+质量浓度为55mg/kg,低于还原前铬渣中的Cr6+(3100mg/kg)，可交换态及碳酸盐结合态铬含量降低,大部分铬转化成了稳定的有机结合态和残渣态,极大地降低了铬渣的危害。

[0042] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。