专利名称：不锈钢集尘灰的固定化方法
技术领域：
本发明涉及一种不锈钢集尘灰的固定化方法，特别是涉及一种将有害物事业的废弃物经固化处理后，转变成无害废弃物的不锈钢集尘灰的固定化方法。
因近几年来生活品质的提高，所以，许多物品都采用具有抗腐蚀、耐高温及美观不易变色等优点的不锈钢为材料，而不锈钢是合金钢中添加铬(Cr)含量超过11.5％而具有耐腐蚀性，所以其炼制过程中必定会添加高铬合金铁，使炼制不锈钢时所产生的集尘灰中含有大量的铬，该集尘灰是属于有害事业废弃物，而不锈钢集尘灰归类于有害废弃物的原因，如下面附表1所示，主要是其毒性溶出试验(简称TCLP)中六价铬(Cr6+)及总铬浓度超出环保法规的标准。其他如碳钢的集尘灰也属于有害废弃物，其集尘灰中所含的铅、锌、镉等重金属离子浓度于毒性溶出试验测得超出环保法规的标准。
附表1是电炉及转炉集尘灰经水泥固化后的毒性溶出测验结果。
单位PPM
目前不锈钢集尘处理技术，除了固化法之外，还有电浆炉熔融回收、直接造粒回炉以及铁磁体安定化法，而该电浆炉熔融回收、直接造粒回炉的处理成本高。铁磁体安定化法，如一般不锈钢转炉烟尘的安定化方法，其借由多重包覆烟尘而降低其中有害金属离子溶出的安定化方法，其不锈钢转炉烟尘的安定化方法，包含有a.将不锈钢转炉烟尘浸渍于水中；b.于步骤a.的浸渍液中加入二价铁盐，并于曝气、pH值介于11至13及温度介于40至80度下反应0.5至2小时，而形成包覆有铁氧磁体的沉淀物；c.过滤分离出步骤b.的沉淀物；烟尘的安定化更包含将烟尘置入铁氧磁体化装置的四口球形反应器(二升容量)，再加入适量的清水及氢氧化钠，再将该反应器置入加热包中加热，同时由该空气压缩机中打入4L/min空气搅拌，至温度升至所需温度后，加入适量的亚铁盐溶液，继续曝气使其完成铁氧磁体包覆，该铁氧磁体的形成是由铁氧磁体的结晶结构和天然的尖晶石(MgAl2O4)型的立方晶系相同，其中Mg2+可为其他金属离子(M2+)取代，而Al3+可为Fe3+或其它三价离子取代，而形成分子式为M2+M23+O42-的铁氧磁体尖晶石型构造物，一般进入尖晶石型铁氧磁体的金属元素，差不多已涵盖所有常用的金属种类。如果所形成的尖晶石铁氧磁体中，若二价的M2+离子进入结晶构造中八面体空隙，而三价的M3+离子一半进入八面体空隙，一半进入四面体空隙，则形成所谓逆尖晶石结构铁氧磁体，其具有磁性的软性质；此种不锈钢转炉烟尘的安定化方法的作业不但复杂且不符经济效益。
有些厂商为了操作简便及降低设备投资成本，大都采用固化法为主，而目前固化法处理，是将碳钢与不锈钢集尘灰混合的固化法处理，并无单独将不锈钢集尘灰固化法处理的技术。
本发明目的在于提供一种集尘灰固定化方法，可单独处理不锈钢集尘灰，将有害废弃物转变成无害废弃物的不锈钢集尘灰的固定化方法。
本发明的不锈钢集尘灰的固定化方法，其特征在于在不锈钢集尘灰中添加硫代硫酸根离子水溶液，使得六价铬还原成三价铬，之后，再添加亚铁离子与三价铬结合成尖晶石结构，使其安定化，最后，并利用水泥予以固化处理，而使重金属限于固化体中，使本发明可防止有害重金属的溶出，而原本属于有害废弃物的不锈钢集尘灰，经固化处理后转变成符合环保法规一般废弃物的标准。
本发明的不锈钢集尘灰的固化方法，其依序包含一还原步骤、安定化步骤以及固化步骤，在该还原步骤中，是将不锈钢集尘灰中添加硫代硫酸根离子水溶液均匀搅拌，使得不锈钢集尘灰中的六价铬还原成三价铬，接着，在该安定化步骤中，是将该还原步骤后，再添加亚铁离子水溶液后搅拌并使其混合均匀，以使还原成的三价铬予以安定化，最后，在该固化步骤中，是将安定化的三价铬与水泥均匀搅拌予以固化，而使原本有害废弃物的不锈钢集尘灰，经添加硫代硫酸根离子水溶液的还原及亚铁离子水溶液的安定化，再利用水泥的固化，而转变成符合一般废弃物，而能有效达到作业便捷且降低成本的功效。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明
图1是本发明较佳实施例的方块流程图。
如图1所示，本实施例的不锈钢集尘灰的固定化方法，主要是依序包含一还原步骤1、一安定化步骤2及一固化步骤3。
该还原步骤1是将不锈钢集尘灰中添加硫代硫酸根离子水溶液均匀搅拌，使得不锈钢集尘灰中的六价铬还原成三价铬。该安定化步骤2是将还原步骤后，再添加亚铁离子水溶液，以使还原成的三价铬予以安定化。该固化步骤3是将安定化的三价铬与水泥均匀搅拌予以固化。
本发明依据上述各步骤，可先作一实验例，其所得的实验结果如下1还原实验由于不锈钢集尘灰在碱性的环境下添加硫代硫酸根离子水溶液，可将集尘灰中六价铬(Cr6+)还原成三价铬(Cr3+)其反应式如
因此，本实验取2000公克的不锈钢集尘灰，并以集尘灰与硫代硫酸根离子水溶液为100∶1的比例，将20公克的硫代硫酸根离子水溶液(本实验例是采硫代硫酸钠水溶液)添加于该集尘灰中并予以搅拌混合，如此集尘灰中所含的六价铬大部份可还原成三价铬，且该六价铬浓度数据降至1.2PPM，已低于环保法规的2.5PPM标准以下，总铬主要是以三价铬(Cr3+)形态存在，所以总铬浓度仍然超出溶出试验标准5.0PPM以上，又如下面附表2所示，当愈提高硫代硫酸根离子水溶液的比例而增加重量时，其毒性溶出试验(TCLP)测试结果，能使六价铬的浓度降至愈低，由此可知，只要集尘灰与硫代硫酸根离子水溶液为100∶1以上的比例，都可将六价铬浓度降低至环保法规标准之下。
附表2是添加不同重量硫代硫酸根离子的毒性溶出测验结果。
单位PPM
2安定化实验经还原实验后的不锈钢集尘灰，其铬在碱性的环境中以氢氧化铬Cr(OH)3形态存在，为了加速其沉淀速率及安定性，所以添加亚铁离子水溶液，利用亚铁离子(Fe2+)水溶液与氢氧化铬反应，以形成稳定的尖晶石结构，其反应式如下
为了降低还原实验后的总铬浓度，本实验集尘灰与亚铁离子水溶液为100∶1以上的比例，将60公克(就本实验是以集尘灰与亚铁离子水溶液为100∶3的比例)的亚铁离子水溶液(本实施例采硫酸亚铁)，添加于还原实验后的集尘灰中并予以搅拌混合均匀，如此，该集尘灰中所含的三价铬予以安定化，使其总铬浓度可降低至1.36PPM而符合环保法规5.0PPM标准以下，如附表3所示，亚铁离子水溶液对三价铬具有安定化的效果。
附表3是添加亚铁离子的毒性溶出测验结果。
单位PPM
3固化实验经由安定化实验后的不锈钢集尘灰，并以集尘灰与水泥为15∶100的比例，添加水泥会形成立体网状结构，将不锈钢集尘灰中的重金属匣限于固化体中，因此，该重金属不易被酸性溶出。
由上述实验室的操作实验均已成熟，接下来就可做规模化试验，将300公升的水与7.5kg硫代硫酸根离子混合成硫代硫酸根离子水溶液，其将750kg不锈钢集尘灰中与硫代硫酸根离子水溶液搅拌混合，使得不锈钢集尘灰中的六价铬还原成三价铬，接着再添加75公升的水与22.5kg亚铁离子混合成亚铁离子的水溶液后，经搅拌并使其混合均匀，以使还原成的三价铬予以安定化，最后，将225kg水泥均匀搅拌予以固化，如附表4所示，六价铬为0.004PPM，而总铬为1.75PPM均符合环保法规标准以下，规模化操作，其所有不锈钢集尘灰中的重金属溶出试验均符合环保标准，使得本发明可将有害的不锈钢集尘灰经由硫代硫酸根离子水溶液的还原作用、亚铁离子水溶液的安定化及利用水泥固化后，转换成符合毒性溶出试验(TCLP)的一般废弃物。
附表4是规模化试验的毒性溶出测验结果。
单位PPM
由上所述得知，本发明可将不锈刚集尘灰经由添加硫代硫酸根离子水溶液搅拌均匀，使其六价铬还原成三价铬，再添加亚铁离子的水溶液，而使三价铬成安定化，最后，利用水泥将集尘灰予以固化，借以还原作用、安定化及水泥固化的作业过程，就能将有害的不锈钢集尘灰废弃物转换成无害的一般废弃物，而确能达到作业方便且降低成本功效。
权利要求
1.一种不锈钢集尘灰的固定化方法，其特征在于其主要依序包含有还原步骤、安定化步骤及固化步骤；该还原步骤是将不锈钢集尘灰中添加硫代硫酸根离子水溶液均匀搅拌，使得不锈钢集尘灰中的六价铬还原成三价铬；该安定化步骤是在该还原步骤后，再添加亚铁离子水溶液并加以搅拌混合均匀，以使还原成的三价铬予以安定化；该固化步骤是将安定化的三价铬与水泥均匀搅拌予以固化。
2.如权利要求1所述的不锈钢集尘灰的固定化方法，其特征在于在该还原步骤中硫代硫酸根离子与集尘灰的比例至少为1∶100。
3.如权利要求1所述的不锈钢集尘灰的固定化方法，其特征在于在该安定化步骤中亚铁离子与集尘灰的比例至少为1∶100。
4.如权利要求1所述的不锈钢集尘灰的固定化方法，其特征在于在该固化步骤中水泥与集尘灰的比例至少为15∶100。
5.如权利要求1所述的不锈钢集尘灰的固定化方法，其特征在于该硫代硫酸根离子为硫代硫酸钠。
6.如权利要求1所述的不锈钢集尘灰的固定化方法，其特征在于该亚铁离子为硫酸亚铁。
全文摘要
一种不锈钢集尘灰的固定化方法,其主要依序包含还原步骤、安定化步骤、固化步骤,其是在不锈钢集尘灰中添加硫代硫酸根离子水溶液,使得六价铬还原成三价铬,之后,再添加亚铁离子与三价铬结合成尖晶石结构,使其安定化,最后,并利用水泥予以固化处理,而使重金属限于固化体中,因此可防止有害重金属的溶出,而原本属于有害废弃物的不锈钢集尘灰,经固定化处理后转变成符合环保法规一般废弃物的标准。
文档编号B09B3/00GK1333091SQ00120338
公开日2002年1月30日 申请日期2000年7月7日 优先权日2000年7月7日
发明者王志国, 吴鸿铭, 黄培特, 张文春 申请人:烨联钢铁股份有限公司