一种用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备及方法。
【背景技术】
[0002] 重金属是指比重等于或者大于5. 0的金属，如？6、1111、211、0(1、取、附、(：〇等48是 一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金属多有相似之处，故在讨论重金属时往 往包括砷，有的则直接将其包括在重金属范围内。重金属污染指由重金属或其化合物造成 的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。由于人 类活动将重金属加入到生态环境中，使生态环境中重金属明显高于原生含量，造成生态环 境质量恶化的现象。
[0003] 我国矿产资源较为丰富，矿产开采历史较为久远，由于对环境保护的意识不足，矿 产开采在对空气、水体造成污染的同时，遗留下来的含重金属废渣也成为了环境破坏的重 大隐患。随着雨水淋溶等外部环境变化，废渣中的重金属极有可能会迀移到附近的土壤、水 体或者地下水中，从而造成二次污染。
[0004] 含重金属废渣污染已进入集中多发期，对居民身体健康和农产品安全构成严重威 胁，但是目前实际工程应用针对于废渣稳定化处理的专用工程化成套设备非常少见。另外， 处理中不同药剂对重金属的作用机理不同，现有的技术基本是对土壤中单一的重金属去除 进行研宄，但是我国许多土壤存在复合重金属污染，土壤中多种重金属超标，有些药剂针对 于某一种金属效果比较显著，而对于复合重金属的其他重金属去除效果不明显。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在提供一种专门用于土壤重金属稳定化处理的工程化设备，为我国土壤 重金属处理的工程化应用提供手段，防止土壤中重金属的二次污染。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
[0007] 所述用于含重金属废渣稳定化处理的工程化设备包括进料斗、通过A输送机与进 料斗连接的给料机、通过B输送机与给料机连接的破碎机；所述进料斗下部设有电振阀；所 述A输送机前段设有悬挂式电磁铁；所述破碎机通过C输送机与计量斗连接；所述给料机 还通过D输送机与计量斗连接；所述计量斗与搅拌机连接；所述设备还包括药剂仓；所述药 剂仓顶部设有除尘装置；所述药剂仓通过E输送机与搅拌机连接；所述设备还包括与计量 斗连接的计量控制系统，所述计量控制系统还与C输送机、E输送机和水泵连接。
[0008] 其中，所述搅拌机为双卧轴混凝土搅拌机。所述A输送机、B输送机、C输送机、D 输送机为带式输送机；所述E输送机为螺旋输送机。所述计量斗内装有固体计量秤和液体 计量秤。所述破碎机为颚式破碎机。所述给料机为棒条式振动给料机。
[0009] 基于上述设备进行含重金属废渣稳定化处理的方法包括如下步骤：
[0010] (1)将废渣送至进料斗，上料至A输送机，通过A输送机前段的悬挂式磁铁去除废 渣中的废铁，然后送入给料机；
[0011] (2)将经过给料机的粒径大于50mm的废渣送入破碎机破碎，经破碎后的粒径小于 50mm的废澄和经过给料机的粒径小于50mm的废澄通过计量斗后送入搅拌机搅拌；
[0012] (3)将储存在药剂仓内的药剂送入搅拌机，对废渣进行稳定化处理；
[0013] (4)将经稳定化处理的废渣从搅拌机排出。
[0014] 其中，步骤（3)所述药剂由药剂A和药剂B组成；所述药剂A由如下重量百分比的 组分组成：磷酸盐20-60%，矿物质10-60%，氯化物2-20%;所述磷酸盐为磷酸氢钙、磷 酸二氢钾、磷酸、磷酸三钠、磷酸铵中的至少一种；所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石 灰石按任意比例组成的混合物；所述氯化物为氯化钾、氯化钠中的至少一种；添加的药剂A 的重量为废渣重量的3 -10%;所述药剂B由如下重量百分比的组分组成：氯化物5-40%， 矿物质10 - 50 %，硫化物10 - 40 % ;所述氯化物为氯化铁、氯化钾、氯化钠中的至少一种； 所述矿物质为膨润土、白云石、沸石和石灰石按任意比例组成的混合物；所述硫化物为硫化 钠、硫化钙、硫化亚铁、多硫化钾、多硫化钙、硫酸铝、二硫代氨基甲酸盐衍生物中的至少一 种；添加的药剂B的重量为废渣重量的0- 6%。
[0015] 下面结合原理对本发明作进一步说明：
[0016] 本发明所述用于含重金属废渣稳定化的工程化设备包括预处理系统、稳定化系 统、稳定剂投加系统和电控系统。
[0017] 所述预处理系统包括进料斗、给料机、破碎机及输送机A、B、C与D。所述进料斗分 上下两层，下层仓为称量仓，并加有振动装置，进料斗下部设电振阀一台，控制废渣进料速 度；所述给料机为棒条式振动给料机，所述给料机机筛为50mm ;所述破碎机为复摆鄂式破 碎机；所述输送机为皮带输送机，其中一台输送机机头卸料点配1台悬挂式电磁铁。
[0018] 所述稳定剂投加系统包括计量斗、药剂仓、输送机E、水泵及输水管道。所述计量斗 内装有固体计量秤和液体计量秤；所述仓筒内存放稳定化剂，带仓顶除尘装置；所述输送 机为螺旋输送机。
[0019] 所述稳定化系统包括搅拌机。所述搅拌机为双卧轴混凝土搅拌机。
[0020] 所述电控系统包括电控箱，电控箱中设有控制器。所述控制器分别与所述预处理 系统、稳定化系统、稳定剂投加系统相连。废渣、水和药剂的进料计量在电控箱内的计量控 制系统的控制下投加，计量控制系统可控制稳定化设备和稳定剂投加设备内螺旋输送机和 皮带输送机的启闭。计量控制系统与计量斗中的固体计量秤与液体计量秤。先由固体计 量秤计量废渣的量，达到量的要求后，自动关闭废渣输送机开关，自动打开药剂输送机的开 关，输送到装有废渣的计量秤重，计量秤中的累积重量达到设定值时关闭药剂输送机开关， 自动打开给水水泵开关，水进入液体计量秤中达到设定值后，自动关闭水泵开关，电控系统 控制搅拌器的开关进行搅动，搅拌器进行搅动，搅拌器搅拌时间达到设定值后，自动关闭搅 拌器，输出处理后的废渣。
[0021] 本发明工作过程如下：
[0022] 采用铲车将废渣送至进料斗，上料至A输送机，A输送机前段装有悬挂式磁铁，去 除废渣中的铁钉等废铁。进料斗底部电振阀控制废渣进入棒条式振动给料机，棒条式振动 给料机筛上大于50mm粒径的废澄经B输送机进入颚式破碎机破碎，破碎后小于50mm粒径 的废渣以及棒条式振动给料机筛下小于50_粒径的废渣分别由C输送机及D输送机输送 至搅拌机上部的计量斗，计量斗中的计量控制阀控制废渣进入搅拌机。药剂储存在药剂仓 内，药剂通过螺旋输送机定量送至搅拌机，回用水通过回用水管道送至搅拌机，搅拌计量控 制系统统一控制废渣、各种药剂及水的配加和搅拌机稳定化搅拌作业，药剂投加配比根据 污染物的污染程度进行调整。经过稳定化搅拌的废渣由搅拌机底部的卸料口直接出料，出 料直接由自卸汽车受料后运至废渣填场场进行回填。其中废渣场产生的部分含重金属废水 直接回用进入搅拌机作为添加水使用。废渣直接在废渣填场养护。搅拌后的出料需进行毒 性浸出检验，并根据检验结果及时调整药剂配比，确保回填废渣达到填埋标准。本发明中所 述药剂A与药剂B根据土壤的污染情况可以单独使用也可以混合使用，一般情况下单独使 用药剂A。比如待稳定化的含复合重金属的土壤中含有较多的砷、铅等金属，因药剂B对于 含砷、铅等重金属土壤的稳定化效果针对性比较强，当单独使用药剂A所需投加量比较大 时即可以添加药剂B混合后使用。
[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0024] 1、进料斗下部设置有电振阀，通过电振阀阀门的开启幅度可以控制废渣进入皮带 输送机的运动轨迹，从而可以使废渣以特定速度均匀进入棒条式振动给料机，以提高振动 给料机的筛分效率。
[0025] 2、在预处理前设计了悬挂式电磁铁。由于现在的很多金属废渣是矿区遗留下来 的，这些矿区的废渣可能会存在可以回收的铁等金属物质，通过悬挂电磁铁通过铁与磁铁 的磁极相互作用可以将一定量的铁分离出来，有利于废渣中废铁的提炼，废铁可以得到回 收利用，带来了一定经济效益；当废渣中没有可回收的废铁时，所述悬挂式电磁铁可以拆 卸，有利于节约能源。
[0026] 3、稳定剂投加系统带有除尘装置，除尘装置中含有滤芯，颗粒较大的灰尘在仓顶 除尘装置中因重力作用沉降下来，颗粒小的灰尘附着在装置中的滤芯中，气体经仓顶除尘 装置后，其中的粉尘即被截留，减少废渣稳定化过程带来的二次污染。
[0027] 4、现有技术中，计量控制一般是由皮带秤秤量药剂，由涡流流量计控制水的量，废 渣和药剂是分别通过不同的计量称称量后再一起搅拌；本发明的计量装置为自动控制装 置，计量控制系统控制稳定化设备和稳定剂投加设备内螺旋输送机和皮带输送机的启闭， 自动化程度高，减少人力；可以将废渣与药剂分别加入同一个计量秤中再一起搅拌。
[0028] 5、使用所述药剂，一方面可以通过AB药剂的有效配比提高土壤中复合重金属（同