中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备及其还原解毒方法与流程

本发明涉及铬渣混合物污染修复的技术领域，尤其是涉及一种中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备及其还原解毒方法。

背景技术

铬盐工业是重要的基础原料工业，在国民经济中占有重要的地位。铬渣通常采用露天堆放的方式储存，由于铬渣露天堆放，铬渣受到雨雪淋浸，所含的六价铬被溶出，渗入地下水或进入河流、湖泊中，污染了环境，并且还会以多种形式危害人畜的健康。

铬渣中的cr、vi具有很强的氧化性，又具有强碱性，因此，铬渣属于危险废物，被列人我国《国家危险废物名录》中第hw21组。我国是世界铬盐生产大国，也是铬渣产生量最多的国家，每年约排出铬渣4.5×105t，历年累积堆存量已超过4×106t。这些堆存的铬渣大多露天放置，没有防雨、防渗、防飞扬等防护设施，不符合危险废物处置的要求，严重污染了地表水、地下水和土壤，对人类和环境造成了巨大的危害。

目前，我国铬渣混合物的无害化处理技术分为干法解毒、湿法解毒、微生物解毒以及稳定化/固定化四个方向，并且干法解毒和湿法解毒是铬渣混合物的主要的和彻底的处理方式。

上述现有技术中，对铬渣混合物进行处理时，所采用的处理装置的处理效果差，在施工的过程中，物料还容易对周围环境产生二次污染，并且处理过程复杂，处理效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备，以解决现有技术中存在的，铬渣混合物的处理装置使用时，还原效果差，还容易对周围环境产生二次污染，处理过程复杂，工作效率低的技术问题。

本发明还提供一种还原解毒方法，以解决现有技术中，铬渣混合物的处理步骤复杂，处理效率低的技术问题。

本发明提供的一种中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备，包括物料斗、第一输送带、铬渣混合物处理装置、除尘装置、第二输送带和喷淋装置；

所述物料斗的出料口与所述第一输送带的入料口连接，所述第一输送带的出料口与所述铬渣混合物处理装置的入料口连接，所述除尘装置连接在所述第一输送带的出料口处；

所述铬渣混合物处理装置内通入的还原气体包括氢气和氮气；所述铬渣混合物处理装置内的加热温度范围在85℃－90℃之间；

所述铬渣混合物处理装置的出料口与所述第二输送带的入料口连接，所述喷淋装置设置在所述第二输送带的上方，所述第二输送带的出料口设置在地坑的上方。

进一步的，所述第一输送带的入料口的高度低于所述第一输送带的出料口的高度；

所述第二输送带水平设置。

进一步的，还包括振动给料器；

所述振动给料器连接在所述物料斗的出料口处。

进一步的，所述铬渣混合物处理装置包括不锈钢筒体、碳钢筒体、电阻丝、热电偶、保温层和锡纸；

所述不锈钢筒体连接在所述碳钢筒体内，所述电阻丝缠绕在所述不锈钢筒体上，所述热电偶连接在所述碳钢筒体上，所述保温层填充在所述不锈钢筒体和所述碳钢筒体之间，所述锡纸连接在所述碳钢筒体上。

进一步的，所述铬渣混合物处理装置的输入端的高度高于所述铬渣混合物处理装置的输出端的高度；

所述铬渣混合物处理装置的输出端与水平面之间的夹角α的角度范围在2°－3°之间。

进一步的，所述喷淋装置包括进水管、启动开关和喷头；

所述进水管的进水口与外部水源连接，所述启动开关连接在所述进水管上，所述喷头的数量为多个；

所述进水管上设有出水口，所述出水口的数量为多个，每个所述喷头连接在每个所述出水口上。

进一步的，所述喷淋装置的两侧分别设置排水沟。

本发明还提供一种还原解毒方法，包括如下步骤：

铬渣混合物特征分析

对铬渣混合物中的总铬及六价铬含量浓度进行检测分析；

预处理

对铬渣混合物中的物料粒径及含水率进行调节；

还原解毒

在中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备的铬渣混合物处理装置内通入氢气和氮气，将铬渣混合物中的六价铬还原为三价铬；

出料冷却

在中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备的喷淋装置内通入硫酸亚铁稀溶液，对加热还原后的铬渣混合物进行喷淋降温；

检测

对出料后的物料进行检测分析。

进一步的，在所述还原解毒步骤中，所述氢气和所述氮气通入的体积比为2：1；

铬渣混合物处理装置启动运行开始时，先通入纯氮气，对铬渣混合物处理装置的筒壁进行吹扫10min，然后混合通入氢气。

进一步的，在所述还原解毒步骤中，所述铬渣混合物处理装置的加热温度范围在85℃－90℃之间，所述铬渣混合物处理装置的转速范围在2r/min－4r/min之间，物料停留在所述铬渣混合物处理装置内的反应时间范围在20min－30min之间。

本发明提供的一种中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备，所述物料斗用于存放待处理的物料；所述物料斗的出料口与所述第一输送带的入料口连接，使所述物料斗内的物料能够沿着所述第一输送带向外输送；所述第一输送带的出料口与所述铬渣混合物处理装置的入料口连接，使所述第一输送带的物料能够直接进入所述铬渣混合物处理装置内，利用所述铬渣混合物处理装置对物料进行处理，以将铬渣混合物中的六价铬还原为三价铬；所述除尘装置连接在所述第一输送带的出料口处，利用所述除尘装置对所述第一输送带输送物料时，所产生的粉尘进行除尘作业，避免了对周围环境造成的污染；所述铬渣混合物处理装置的出料口与所述第二输送带的入料口连接，使所述铬渣混合物处理装置内反应后的物料能够沿着所述第二输送带进行输送；所述喷淋装置设置在所述第二输送带的上方，利用所述喷淋装置对所述第二输送带所输送的物料进行喷洒作业，不但起到了降温的作用，还能够保证在较高温度时，接触氧气出料的短暂时间内维持解毒铬渣的还原性环境；所述第二输送带的出料口设置在地坑的上方，使所述第二输送带输送的物料进行降温后，能够直接落入地坑内进行存放。本发明的物料斗用于储存物料，第一输送带将物料斗内的物料输送至铬渣混合物处理装置，除尘装置对第一输送带所产生的烟尘进行除尘，第二输送带对处理后的物料进行输送，喷淋装置对第二输送带上的物料进行降温，确保整个铬渣处理过程的处理效果好，处理的更加干净，不会污染环境，处理的效率高；所述铬渣混合物处理装置的筒体内通入氢气和氮气的混合气体，对于铬渣内部的六价铬还原能达到其他常规药剂不能达到的还原效果；所述铬渣混合物处理装置的筒体内温度达到并维持在85℃－90℃之间，通过加热温度，进一步的提高六价铬的还原效果和反应速度。

本发明还提供一种还原解毒方法，依次采用铬渣混合物特征分析、预处理、还原解毒、出料冷却、检测等步骤，处理过程简单，铬渣的处理更加干净，工作效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备的结构示意图；

图2为图1中的a部放大图；

图3为图1中的b部放大图；

图4为本发明实施例提供的还原解毒方法的流程图。

图标：100－物料斗；200－第一输送带；300－铬渣混合物处理装置；400－除尘装置；500－第二输送带；600－喷淋装置；700－振动给料器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备的结构示意图。

如图1所示，本发明提供的一种中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备，包括物料斗100、第一输送带200、铬渣混合物处理装置300、除尘装置400、第二输送带500和喷淋装置600；

所述物料斗100的出料口与所述第一输送带200的入料口连接，所述第一输送带200的出料口与所述铬渣混合物处理装置300的入料口连接，所述除尘装置400连接在所述第一输送带200的出料口处；

所述铬渣混合物处理装置300内通入的还原气体包括氢气和氮气；所述铬渣混合物处理装置300内的加热温度范围在85℃－90℃之间；

所述铬渣混合物处理装置300的出料口与所述第二输送带500的入料口连接，所述喷淋装置600设置在所述第二输送带500的上方，所述第二输送带500的出料口设置在地坑的上方。

铬渣属于危险废物，因此，在处置施工的过程中，在施工现场建设密闭的车间，防止扬尘造成周围环境的二次污染，车间内采取喷雾降尘或者风机换气后布袋除尘等方式，保障车间内施工人员的安全，使用该套系统时，操作人员需要进行必要的防护，如佩戴防粉尘口罩、乳胶手套等。

物料斗100的上端为入料口，物料斗100的下端为出料口；物料斗100为圆柱状，并且物料斗100上部的直径大于物料斗100下部的直径，以使铬渣混合物能够沿着上端的大口径进入物料斗100内，然后沿着下端的小口径向外输出。

本发明的一个实施例中，利用装载机或者挖掘机，将铬渣混合物沿着物料斗100上端的进料口上料至物料斗100内，通过物料斗100下端的出料口，将铬渣混合物投放至第一输送带200右端的入料口处；为了增加铬渣混合物的运输稳定性，降低铬渣混合物运输过程中的滑移，第一输送带200采用人字形皮带；第一输送带200上的铬渣混合物逐渐向左端的出料口进行输送，输送的铬渣混合物沿着铬渣混合物处理装置300右端的入料口进入，铬渣混合物处理装置300为封闭式的结构，铬渣混合物处理装置300的入料口为半开放式料口，在入料口的上端安装防尘罩，利用防尘罩能够防止铬渣混合物在下落的过程中所产生的扬尘；在防尘罩的上方安装除尘装置400，除尘装置400采用布袋除尘器，在布袋除尘器处安装风机，风机工作时，能够将产生的扬尘收集至布袋除尘器内，避免了对外部环境造成的污染；进入铬渣混合物处理装置300内的铬渣混合物被充入的氢气和氮气的混合物包围，氢气小分子极容易透过铬渣混合物的颗粒缝隙进入其内部，从而将六价铬还原为三价铬；反应完毕后的物料沿着铬渣混合物处理装置300的出料口向外输送，并沿着第二输送带500的入料口输送；物料在第二输送带500上输送时，喷淋装置600启动，利用喷淋装置600内的硫酸亚铁稀溶液对加热还原后的铬渣混合物进行喷淋降温；降温后的铬渣混合物沿着第二输送带500的出料口输出，并且输送至地坑内进行储存。

运行过程中，铬渣混合物处理装置300的筒体内通入氢气和氮气的混合气体，氢气是一种具有还原性的气体，并且氢气分子极小，能够轻易的穿透钢板，因此，对于铬渣内部的六价铬还原能达到其他常规药剂不能达到的还原效果。

铬渣混合物处理装置300的筒体内温度达到并维持在85℃－90℃之间，通过加热温度，加热的作用是加快分子的作用，进一步的提高六价铬的还原效果和反应速度。

图2为图1中的a部放大图。

进一步的，所述第一输送带200的入料口的高度低于所述第一输送带200的出料口的高度；

所述第二输送带500水平设置。

在图2中，第一输送带200右端入料口的高度较低，第一输送带200左端出料口的高度较高，使铬渣混合物能够沿着右端的入料口进行输入，并沿着左端的出料口向外输出；第一输送带200采用上扬输送带的方式，具有输送容量大，占地面积小，维护方便等优点。

进一步的，还包括振动给料器700；

所述振动给料器700连接在所述物料斗100的出料口处。

在图1、图2中，物料斗100的下端安装振动给料器700，利用振动给料器700使物料斗100内的铬渣混合物能够均匀的输送至第一输送带200右端的入料口处，使铬渣混合物在第一输送带200上形成均匀厚度和宽度的物料层，便于铬渣混合物能够均匀的进行输送。

图3为图1中的b部放大图。

进一步的，所述铬渣混合物处理装置300包括不锈钢筒体、碳钢筒体、电阻丝、热电偶、保温层和锡纸；

所述不锈钢筒体连接在所述碳钢筒体内，所述电阻丝缠绕在所述不锈钢筒体上，所述热电偶连接在所述碳钢筒体上，所述保温层填充在所述不锈钢筒体和所述碳钢筒体之间，所述锡纸连接在所述碳钢筒体上。

在图3中，铬渣混合物处理装置300采用双层结构，内层采用不锈钢筒体，外层采用碳钢筒体，两层之间缠绕电阻丝、热电偶、锡纸和保温层。

保温层采用气凝胶毡、玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩、微纳隔热、发泡水泥以及无机活性墙体保温材料中的任意一种。

电阻丝通电加热，待热电偶检测加热至内层不锈钢筒体温度为85℃－90℃时，自动断电。

内层不锈钢筒体通过岩棉保温，当热电偶检测温度低于85℃时开通电源继续加热。

外层碳钢筒体的长宽比为l：d＝8：1－5：1。

进一步的，所述铬渣混合物处理装置300的输入端的高度高于所述铬渣混合物处理装置300的输出端的高度；

所述铬渣混合物处理装置300的输出端与水平面之间的夹角α的角度范围在2°－3°之间。

在图3中，铬渣混合物处理装置300右端的输入端高度，高于铬渣混合物处理装置300左端的输出端高度，以使铬渣混合物处理装置300内的物料沿着铬渣混合物处理装置300的右端逐渐向左端移动，便于物料向输出端输出。

本发明的一个实施例中，铬渣混合物处理装置300的输出端与水平面之间的夹角α取值为3°，铬渣混合物处理装置300的倾斜角度取值3°，能够确保铬渣混合物处理装置300内的物料能够缓慢的移动。

进一步的，所述喷淋装置600包括进水管、启动开关和喷头；

所述进水管的进水口与外部水源连接，所述启动开关连接在所述进水管上，所述喷头的数量为多个；

所述进水管上设有出水口，所述出水口的数量为多个，每个所述喷头连接在每个所述出水口上。

进水管的进水口连接外部水源，在进水管上连接启动开关，启动开关能够控制进水管内水流的启闭。

在进水管上设置多个出水口，每个出水口处连接一个喷头，以使启动开关打开时，能够将进水管内的水流打开，使水流沿着多个喷头喷出，并且多个喷头的出水口对准第二输送带500的上方，以对第二输送带500上的物料进行喷淋降温。

进一步的，所述喷淋装置600的两侧分别设置排水沟。

在喷淋装置600的左右两侧分别设置排水沟，能够有效的防止喷淋至第二输送带500左右两侧的溶液在车间内积存，使车间内能够保持整洁。

图4为本发明实施例提供的还原解毒方法的流程图。

如图4所示，本发明还提供一种还原解毒方法，包括如下步骤：

铬渣混合物特征分析

对铬渣混合物中的总铬及六价铬含量浓度进行检测分析；

铬渣混合物的特征分析在现场建设实验室进行测定。

铬渣混合物的特征分析采用六价铬浓度检测和含水率检测，六价铬浓度检测推荐检测方法参考《固体废物六价铬分析的样品前处理碱消解法(gb/5085.3－2007)》(在规定的温度和时间内，将样品在na2co3/naoh溶液中进行消解。在碱性提取环境中，cr(vi)的还原和cr(iii)的氧化的可能性都被降到最小。含mg2+的磷酸缓冲溶液的加入也可以抑制氧化作用)和《固体废物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法(gb15555.4－1995)》(在酸性溶液中，试样的三价铬被高锰酸钾氧化成六价铬。六价铬与二苯碳酰二肼反应生成紫红色化合物，于波长540nm处进行分光光度测定。过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解，而过量的亚硝酸钠又被尿素分解)。土壤含水率的测定方法推荐参考《森林土壤含水量的测定(gb7833－1987)》进行测定。铬渣混合物六价铬浓度的测定为后续氢气的通入量作为参考数据，含水率指导预处理调节程度。

预处理

对铬渣混合物中的物料粒径及含水率进行调节；

所述预处理包括筛分破碎和含水率调节的过程。

筛分破碎的方式为：将物料投加至筛分破碎一体机中进行破碎和筛分，调整出料的粒径取值≤10mm，保证90％以上的物料能够达到粒径的要求。

预处理调节含水率的方式为：对置晾干或者加入约1％－2％的生石灰，降低物料含水率至≤25％，保证物料在运输和处置的过程中，不发生团聚胶结等，影响反应效率。

还原解毒

在中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备的铬渣混合物处理装置300内通入氢气和氮气，将铬渣混合物中的六价铬还原为三价铬；

还原解毒为修复治理铬渣混合物最关键的处理步骤，铬渣混合物处理装置300采用封闭式的结构，铬渣混合物处理装置300是根据处理量预制的横向圆筒形密闭容器。

铬渣混合物处理装置300的入料口和出料口均采用密封连接，铬渣混合物处理装置300的入料口和出料口分别设置有吸尘器，吸尘器的输出端连接除尘装置400，利用除尘装置400对两个吸尘器所吸附的灰尘进行收集，防止造成铬渣扬尘的二次污染。

铬渣混合物处理装置300在运行的过程中，筒体内通入氢气和氮气的混合气体，氢气是一种具有还原性的气体，并且氢气分子极小，能够轻易的穿透钢板，因此，对于铬渣内部的六价铬还原能达到其他常规药剂不能达到的还原效果。

进一步的，在所述还原解毒步骤中，所述氢气和所述氮气通入的体积比为2：1；

铬渣混合物处理装置300启动运行开始时，先通入纯氮气，对铬渣混合物处理装置300的筒壁进行吹扫10min，然后混合通入氢气。

进一步的，在所述还原解毒步骤中，所述铬渣混合物处理装置300的加热温度范围在85℃－90℃之间，在本实施例中，铬渣混合物处理装置300的加热温度取值为87℃；

所述铬渣混合物处理装置300的转速范围在2r/min－4r/min之间，在本实施例中，铬渣混合物处理装置300的转速取值为3r/min；

物料停留在所述铬渣混合物处理装置300内的反应时间范围在20min－30min之间，在本实施例中，物料停留在铬渣混合物处理装置300内的反应时间取值为25min。

铬渣混合物处理装置300的倾斜角度α取值为3°，使物料在铬渣混合物处理装置300的出料口被逐渐排除，此时物料铬渣混合物中的六价铬被完全还原为三价铬，且出料温度不低于70℃。

出料冷却

在中低温氢气还原铬渣及渣土混合物设备的喷淋装置600内通入硫酸亚铁稀溶液，对加热还原后的铬渣混合物进行喷淋降温；

在封闭的铬渣混合物处理装置300内还原完成解毒铬渣后，物料在铬渣混合物处理装置300的出料口出料后，物料被送至第二输送带500上，第二输送带500的上方安装喷淋装置600，利用喷淋装置600对出料的解毒铬渣喷洒硫酸亚铁溶液，喷淋装置600一方面起到对解毒铬渣降温的作用，另一方面喷淋装置600所喷淋的硫酸亚铁具有还原性，能够保证在较高的温度下，接触氧气出料的短暂时间内，维持解毒铬渣的还原性环境。

冷却后的物料通过第二输送带500左端的输出端，输送至地坑内进行储存，落入地坑的解毒、降温的物料通过挖掘机清挖转运出车间存放。

检测

对出料后的物料进行检测分析。

对经过中低温氢气还原的铬渣进行取样检测，由现场试验人员取样现场实验室检测，检测方法参考进料前述对铬渣污染特征参数的检测方法，必要时送往具有相应资质的第三方检测单位测试，检测合格即可按照项目要求进行最终处置，若不合格则立即查找原因，对该批物料重新处理直至合格。

本发明提供的铬渣混合物处理方法，作为一种更为清洁和高效的处理方式，能够在保证处理效果的前提下，减少施工过程中，对周围环境产生的二次污染风险，并且简化了处理步骤，是一种先进的修复处理方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。