专利名称：利用湖泊底泥微波解毒铬渣的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用微波加热，使湖泊底泥和铬渣发生氧化还原反应,来解毒 铬渣的方法，属于环境保护以及"三废"治理领域。
背景技术：
湖泊底泥通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，其中有机物含量很 高，经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于7jC体底部所形成。表 面0至15公分厚之底泥称表层底泥(Surface sediment),超过15分厚之底泥称为深层 底泥(Deep sediment)。
湖泊底泥是排入湖泊水系的各种污染物主要归宿场所之一，通过大气沉降，废 水排放、雨水淋溶与冲刷等各种方式，大量的污染物进入湖泊水体，其中一部分沉 积到底泥中并逐渐富集，使底泥受到污染。底泥中的污染物通过与上覆7jC体间的物 理、化学和生物交换作用，累积于底泥中的各类无机和有机污染物在一定条4牛下可 重新释放出来，污染上覆水体。
铬盐生产中产生的含铬废M有可溶出的C,， Cr"是一种强氧化剂，其毒性 和潜在危害主要表现为致癌和诱发基因突变，以及对皮肤有刺激和致敏作用，对人 体肝、肾有毒性，可诱发婴儿的中枢神经系统疾病等。铬渣的污染控制与治理，以 及铬资源的综合禾,问题，在国内外都极为重视。我国国家发改委和环保总局已提 出铬渣污染治理的新规化，要求2010年实现铬盐清洁生产，2012年基本完成铬渣 污染堆场的治理与生态恢复，i^t生产铬盐的化工企业是一个严峻的挑战，但对于 企业微循环经济，实现清洁生产也是机遇。迄今为止，在铬盐的生产中，铬渣的 产生还无法避免， 一些工艺的改进只做到了减量化的效果，再加上历年堆存积累的 废渣，含铬废渣的处理仍然是防止和消除铬污染的重要方面。从推进循环经济发展、充分利用宝贵的铬资源、实现清洁生产和可持续发展角度出发，在铬和铬盐的生产、 使用中，都还有许多问题有待解决。从资源化的角度出发，铬渣的处理，目前多数 较为可行的方案中，以铬由六舰原为三价的解毒和固化(制砖，生产铸石和7jC泥) 为主。
在公开号为CN101234238A中公开了一种用一氧化碳解毒铬渣的方法属于将 生产红矾钠铬渣中的六价铬离子Cr"还原成三价铬离子03+的技术领域。为了用 铬渣和煤混合物在高温中产生更多的CO把铬渣中的六价铬离子06+还原成三价铬 离子03+，把铬渣和煤挤压成密度为1.5xl03 5.5xl03Kg/m3，厚度为5 50mrn的 铬渣煤坯块进行锻烧，锻烧完后用乙醇溶液进行水淬。
在公开号为CN1799716A中公开了一种废铬渣无害化处理工艺方法，工艺流 程为将废铬渣与粉煤灰、锌窑渣、赤泥按废铬渣40 45%，粉煤灰10 15%，锌 窑渣10 15%，赤泥28 30%均匀混合后进行破碎至50 80目再送入烧结炉内经 1000 1100°C高温还原烧结的物化处理，烧结后的混合料经冷却2 3小时后用 水进行浸泡20 26小时再用滤布将渣料滤出，滤液用FeS04作为还原剂，加入量 为废铬渣中C含量的14 16倍，使滤液在pH值为8 8.5的条件下还原反应； 在烧结中产生的废气被送至洗涤塔洗涤，产生的水蒸汽被排空。本发明克服了现有 废铬渣综合利用不进行无害化处理的缺陷，将废铬渣中的有害元素中和还原，有效 的避免了废铬渣在综合利用中有害元素对环境造成的污染。
在公开号为CN1066296A中公开了一种铬渣综合除毒法，是将铬渣加水湿磨 成浆，与稀盐酸反应，并先后使滤液与含钡添加剂，硫酸或硫酸镁。石灰乳或碳酸 钠反应，实现多种元素的综合提取禾佣。所用盐酸可以实现循环使用，滤渣可用于 炼铁、制砖。本法可使格渣彻底永久性地除毒并实现全渣资源化综合利用。本法采 用化工生产通用工艺设备，易于操作，投资少，治理成本低，具有良好的环境效益在公开号为CN101138670A中公开了一种利用工业废渣高温还原解毒铬渣的 方法。将盛装在渣罐中的还原性冶金渣加热熔化，当温度恒定后，向渣罐中加入铬 渣，铬渣中主要以水溶性Na2Q04和酸溶性CaCr04形式存在的Cr(VI)有毒性，在 此高温条件下C《VI)被还原成无毒性的Cr(m)，自然冷却至室温，得到的终渣中， QO/I)的去除率高达99%以上。该法工艺流程合理，设备简单，易操作，充分利 用物料自身的热量，热效率高，有利于铬渣高温还原，解毒彻底，且无环境污染， 成本低廉，适合于工业规模解毒铬渣。
上述的方法存在以下缺点(1)处理工艺复杂，操作难度加大，导致生产成 本增加；(2)工艺中所需温度高，反应时间长，大大提高了生产成本。(3)部分发 明还存在二次废水的治理问题。
发明内容
本发明的目的是利用微波加热的方法，使湖泊底泥和铬渣发生氧化还原反应， 在高温条件下将铬渣中C化合物在介质中被还原为Cr3+化合物，将毒性较大的C, 还原为低毒的03+，从而达到铬渣无害化的目的，其Cr"解毒效果可以达至lj999()以上， 解毒渣可供给水泥生产作矿化剂，玻璃、陶瓷行业作色剂，道路工程作集料。
本发明一种利用湖泊底泥微波解毒铬渣的方法是通过以下实施方案来实现 的在反应器中按一定比例^A铬渣和底泥，并混合均匀，然后将反应器方从微波 炉中，测量微波场中的温度，待M^升至胎00 110(TC后，保温25 40min后关闭微 波炉，10min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，
并将滤液定容。
戶皿的反应器为陶瓷坩埚。
戶;M的测量微波场中的温度可采用带屏蔽的铠式热电偶测量。
所述的反应器周围用矿渣棉保温材料保温。
所述的滤液定容是将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr"浓度，并折算为浸出的六价铬质量占样品铬渣质量的百分数，从而计算出 解毒率。
反应器(陶瓷柑埚)中按一定比例装入铬渣和底泥，并混合均匀，然后将坩埚 放入微波炉中，坩埚周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微 波场中的温度，待温度升到800 1100后，保温25 40min关闭微波炉，10min后打 开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至 250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的C,浓度，并折算为浸出的六价铬 质量占样品铬渣质量的百分数，从而计算出解毒率。
本发明的主要优点有 (1)工艺流程简单，生产设备少，投资少，能耗低，成本低，吃渣量大；
(2)在微波辐照下，具有加热速度快，热损失小，加热均匀的特点。另外微波 辐照还具有激活极性分子、改变物质性状、加速化学反应、提高化学产率的特性；
(3) 解毒渣可做调色剂，水泥生料烧成的矿化剂，熟料的缓凝剂和掺和料等， 还可以作为酸性物料的中和剂以及可作为道路工程的集料；
(4) 整个工艺过程最大P艮度解，渣中的有害组分，解决了危险废物"含06+
铬渣的无害化和出路问题，同时解决处理底泥的问题，达到变废为宝的目的。
图1为湖泊底泥微波解毒铬渣流程图。
具体实施例方式
下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的保护范围并不限制在 这些实例。
本发明按以下步骤完成 1、主要原材料
本发明所用铬渣为铬工业生产的浸出渣，铬渣中Ci"6+含量及其它化学成分和含量见表l。
表l铬渣化学成分及含量(质獻。)
Cr6+Si02A1203Ca0Mg0Fe203
1.33 1.565. 09 6. 429. 12 10. 037. 89 8. 2332. 64 34. 5621. 22 24. 8719. 28 20. 98
本发明所用湖泊底泥呈黑色，发臭，土质细腻，土芯切面光滑，含较多的腐殖
质，流塑状含有大量的有机物，其有机成分高达70% 85%。
2、干燥将铬渣与湖泊底泥分别在纟显度控制在100 11(TC的烘干箱中烘干至 水分小于8wt。/。，时间为1.5 3小时；冷却后磨碎分别过80 100目筛。 3、还原分解过程
试验物料置于反应器中，反应过程无强制气流通过，属半封闭状，随着过程的 进行，系统将处于缺氧状态，在该状态下发生的主要反应如下
(1) 温度控制由常温到500 90(TC，均在物料熔点以下，因此系统主要处于 气一固反应过程；
(2) 当在微波的作用下，温升至20(TC以下主要是物料的升纟显和水分蒸发， 即脱水过程；
(3) 当温度继续上升，可相继产生有机物的分解与裂解，并在一定条件产生 下列反应，例如
C + 02 二 C02 C + C02 = CO 2C0 + 02 = 2C02 C + H20 (g) = CO + H2
这些反应生成一系列气态还原剂，六价铬还原为三价铬，达到解毒的目的。在 Cr03—0203的热解过程中，Cr03从180。C起开始分解和释放出氧，Cr"逐次降解，直至 最后生成CrA，这一过程中产生了以下过渡物相正铬酸铬，Cr2(CnA》简化为 Cr02.w;重铬酸铬02(0207) 3，即002.625;单铬酸铬02(004)3简化为00,4。经X—衍 射分析，随温度升高中间物相演变过程如下CrQ3 180_2, >Cr02 96 202—270。C >Cr029()6 285—，。C > ^
340—37Q。C >Cr02.4 45Q—49Q。C 〉CrOL56-g^Cr(X5
从上述热解物相变化过程中看，热稳定性很差的Cr03在升温时即逐次热解， 至80(TC时最终生成热稳定性良好的Cr203。当温度在75(TC以上时0203为稳定相。 与Cr03比较，0203是很稳定的化合物，故在本发明中将实验温度确定为800 1100 。C。
实施例l:
在反应器(陶瓷坩埚)中装入10g铬渣和1. 0g底泥，并混合均匀，然后反应
器放入微波炉中，反应器周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测
量微波场中的温度，升温到80(TC，保温40min后关闭微波炉，10min后打开炉门， 待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml， 用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr"浓度，计算得C解毒率为99. 439%。 实施例2:
在反应器(陶瓷坩埚)中^A 10g铬渣和2. 5g底泥，并混合均匀，然后反应 器放入微波炉中，反应器周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测 量微波场中的温度，升温到'90(TC，保温35min后关闭微波炉，10min后打开炉门， 待物料冷却后，将物料mA蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml， 用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的C,浓度，计算得Cr"解毒率为99. 525%。
实施例3:
在反应器(陶瓷坩埚)中装入10g铬渣和5.0g底泥，并混合均匀，然后反应 器放入微波炉中，反应器周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测 量微波场中的鹏，升温到100(TC，保温30min后关闭微波炉，10min后打开炉门， 待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml， 用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的C,浓度，计算得Cr"解毒率为99. 968%。实施例4:
在反应器(陶瓷埘埚)中駄10g铬k和8. 0g底泥，并混合均匀，然后反应 器放入微波炉中，反应器周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测 量微波场中的温度，升温到110(TC,保温25min后关闭微波炉，10min后打开炉门， 待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，.浸泡24h后过滤，并将滤液定容至250ml, 用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr"浓度，计算得Cr"解毒率为99. 987%。
权利要求
1、一种利用湖泊底泥微波解毒铬渣的方法，其特征在于在反应器中按一定比例装入铬渣和底泥，并混合均匀，然后将反应器放入微波炉中，测量微波场中的温度，待温度升到800～1100℃后，保温25～40min后关闭微波炉，10min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤，并将滤液定容。
2、 根据权利要求l所述的利用湖泊底泥微波解毒铬渣的方法，其特征在于所述的反应器为陶瓷坩埚。
3、 根据权利要求1所述的利用湖泊底泥微波解毒铬渣的方法，其特征在于所 述的测量微波场中的温度可采用带屏蔽的铠式热电偶测量。
4、 根据权利要求1所述的禾,湖泊底泥微波解毒铬渣的方法，其特征在于所 述的反应器周围用矿渣棉保温材料保温。
5、 根据权利要求1所述的禾U用湖泊底泥微波解毒铬渣的方法，其特征在于所 述的滤液定容是将滤液定容至250ml，用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr" 浓度，并折算为浸出的六价铬质量占样品铬渣质量的百分数，从而计算出解毒率。
全文摘要
本发明公开了一种利用湖泊底泥微波解毒铬渣的方法，在反应器(陶瓷坩埚)中按一定比例装入铬渣和底泥，并混合均匀，然后将坩埚放入微波炉中，坩埚周围用矿渣棉保温材料保温，采用带屏蔽的铠式热电偶测量微波场中的温度，待温度升到800～1100后，保温25～40min关闭微波炉，10min后打开炉门，待物料冷却后，将物料浸入蒸馏水中，浸泡24h后过滤。本发明工艺流程简单，生产投资少，能耗成本低，吃渣量大；具有加热速度快，热损失小，加热均匀的特点。解毒渣可做调色剂，水泥生料烧成的矿化剂，熟料的缓凝剂和掺和料等。解决了危险废物含Cr6+铬渣的无害化和出路问题，同时也解决处理底泥的问题，达到了变废为宝的目的。
文档编号C02F1/70GK101549894SQ20091009448
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者平 宁, 张慧娜, 方祖国, 杨月红, 欧根能, 赵健蓉 申请人:昆明理工大学