用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑及處理方法
2023-08-13 22:59:06
用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑及處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑及處理方法。該藥劑由人造沸石和乙基黃原酸鉀按質量比為15-25∶1構成。該處理方法包括：稱量，送料，攪拌穩定化處理，出料後填埋。本發明可替代傳統穩定化/固化技術，可在確保穩定化/固化效果的同時最大限度地降低增容比。
【專利說明】用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑及處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑，以及採用該藥劑的含鎳廢催化劑處理方法，屬於固體廢物處理【技術領域】。
【背景技術】
[0002]據 申請人:所知，目前用於處理危險廢物的主要方法是固化/穩定化技術。其中，固化技術是利用物理或化學方法將有害廢物與能聚結成固體的某些惰性基材混合，從而使固體廢物固定或包容在惰性固體基材中，使之具有化學穩定性或密封性的一種無害化處理技術；穩定化技術是指用穩定劑、固體劑凝聚，將有毒物質或危險廢物顆粒包容或覆蓋的過程。在實際操作中，固化和穩定化技術通常無法截然分開，因此統稱為固化/穩定化技術。
[0003]目前常用的固化/穩定化技術方法包括水泥固化法、石灰固化法、浙青固化法以及藥劑穩定化法等。
[0004]水泥固化法是在水泥的水合和水硬膠凝作用基礎上對廢物進行固化處理，通常是將廢物和普通水泥混合，形成具有一定強度的固化體，降低廢物中危險成分浸出的可能性。為了改善固化條件，提高固化質量，有時摻入適宜的添加劑，例如吸附劑、緩凝劑、促凝劑、減水劑等。水泥固化法對含高毒重金屬廢物的處理特別有效，其固化工藝和設備比較簡單，設備和運行費用也較低。此外，水泥原料和添加劑便宜易得，對含水量較高的廢物可以直接固化。固化後所得固化體能有效地降低汙染物的浸出，且固化體的強度、耐熱性、耐久性均較好，甚至可作為路基或建築物基礎材料。
[0005]石灰固化法是將石灰、水泥窯灰、垃圾焚燒飛灰以及熔礦爐渣等物質作為固化基材進行危險廢物穩定化/固化，通過催化反應將危險廢物中的重金屬等有害成分吸附於所產生的膠體結晶中。然而，由於石灰固化塊的抗壓和抗折強度均低於水泥固化塊，較少單獨使用該法。該法在使用時通常還會加入氫氧化鈣，使石灰中的鈣與廢物中的矽鋁酸根反應產生矽酸鈣、鋁酸鈣的水化物、或矽鋁酸鈣，從而增加殘渣穩定性。與其他穩定化技術一樣，在石灰固化時加入少量添加劑，可獲得額外的穩定效果。但是，石灰屬於高鹼性物質，易在外界酸雨等一些環境條件下與酸發生反應而喪失固化效果，易導致重金屬被重新釋放於外界環境中，對環境造成危害。
[0006]浙青固化法以浙青為固化劑，在一定的溫度、配料比、鹼度和攪拌條件下，與有害廢物產生皂化反應，使有害廢物均勻地包容於浙青中並形成固化體。該法一般用於處理:中低放射水平的蒸發殘液，廢水化學處理產生的沉渣，焚燒爐產生的灰燼、塑料廢物、電鍍汙泥、砷渣等。經該法處理所得固化體的空隙率小，緻密度高，難於被水滲透，其有害物質的滲濾率比水泥固化法小2-3個數量級。同時，採用該法後，無論汙泥種類和性質如何，均可得至IJ性能穩定的固化體。該法中，浙青硬化速度快，而水泥固化必須經過20-30天的保養。但是，由於浙青導熱性較差，加熱蒸發效率較低，而且若汙泥所含水分較大，蒸發時有起泡現象和霧末夾帶現象，易排出廢氣導致汙染。此外，浙青具有可燃性，加熱蒸發時若溫度過高會導致著火，在保存和運輸時要採取適當的防火對策。[0007]藥劑穩定化法是利用化學藥劑通過化學反應將有毒物質轉化為無毒/低毒、且化學性質穩定的組分。目前常見的有:pH控制技術、氧化/還原電位控制技術、沉澱與共沉澱技術、吸附技術、例子交換技術、超臨界技術等。但是大多需要與常規的水泥等固化劑協同作用，無法實現單獨的藥劑固化/穩定化。而且，藥劑的價格一般較高，直接導致處理成本增加。
[0008]水泥固化法、石灰固化法、浙青固化法均會導致固化體的體積增加，增容比約有
1.5?2.0，大大縮短了安全填埋場的使用壽命。為此，已有研究者轉而以藥劑穩定化法配合固化劑來處理危險廢物，但是，這仍然無法擺脫對水泥等常規固化劑的依賴，無法顯著降低增容比。
[0009]在化工生產過程中，特別是有機化工如:乙基胺、正丁胺、瑪琳等的合成過程，雙氧水的生產過程，均使用含鎳催化劑。催化劑在使用一段時間之後活性降低或失活，成為廢催化劑。由於含有重金屬，如果不對廢催化劑進行處理而直接排放會造成環境汙染。亟需研製出增容比低、經濟又安全的含鎳廢催化劑處理技術。
【發明內容】
[0010]本發明所要解決的技術問題是:克服現有技術存在的問題，提供一種用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑，並提供採用該藥劑的含鎳廢催化劑處理方法，無需使用固化劑，可最大限度地降低增容比。
[0011]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:
[0012]用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑，由人造沸石和乙基黃原酸鉀按質量比為15-25:1 構成。
[0013]優選地，人造沸石和乙基黃原酸鉀的質量比為20:1。
[0014]本發明還提供:
[0015]採用上述穩定化藥劑的含鎳廢催化劑處理方法，包括以下步驟:
[0016]第一步、將含鎳廢催化劑以皮帶秤稱量後投入送料鬥內；
[0017]第二步、若含鎳廢催化劑呈均勻細顆粒狀則直接進行下一步；若含鎳廢催化劑呈非均勻狀，則先將含鎳廢催化劑處理至呈均勻細顆粒狀後再進行下一步；
[0018]第三步、將含鎳廢催化劑置攪拌器中，邊攪拌邊加入穩定化藥劑和水；穩定化藥劑與含鎳廢催化劑的質量比為1_2%，水與含鎳廢催化劑的質量比為0.2-0.4:1 ;穩定化藥劑和水投加完畢後，繼續攪拌至少30分鐘；
[0019]第四步、將經第三步處理後的含鎳廢催化劑取出，即得能直接填埋的已處理含鎳廢催化劑。
[0020]優選地，第三步中，穩定化藥劑與含鎳廢催化劑的質量比為1%。
[0021]優選地，第四步中，已處理含鎳廢催化劑的各重金屬檢出值均符合國家標準GB18598-2001的控制限值規定。
[0022]發明人經深入地實踐研究後，從大量的化學穩定劑中篩選出以人造沸石為主、以乙基黃原酸鉀為輔的組合藥劑，能有效針對含鎳廢催化劑進行固化/穩定化處理，同時無需添加任何的固化劑，從而將增容比有效控制在較低水平。
[0023]其中，乙基黃原酸鉀屬於高分子螯合劑，其中的亞氨基和硫代基團對重金屬有強烈捕獲能力，可與重金屬離子配位螯合，但是其成本較高，單獨作為穩定化藥劑經濟上難以接受；人造沸石屬於礦物材料，顆粒小、比表面積大，具有較大的吸附性能，可降低可溶態重金屬的浸出率，但是當浸取液pH〈4時，重金屬鎳的浸出濃度超過國家標準GB18598-2001《危險廢物填埋控制標準》的控制限值15mg/L，實際使用中局限性較大。發明人經研究後發現，將這兩者按前文的配比進行組合後，不僅能彼此互補，克服各自的缺點，還能產生協同作用，發揮出遠超各自單獨使用的功效，徹底擺脫對固化劑的依賴。
[0024]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0025]1、穩定化效果好，適應性強。本發明化學穩定劑在投加量為1-2%時，處理後含鎳廢催化劑的重金屬鎳浸出濃度顯著低於其他固化方法所得固化體，同時能在相當寬泛的PH值範圍(2-12)內，滿足國家標準GB18598-2001《危險廢物填埋控制標準》的控制限值規定。
[0026]2、無需添加固化劑，顯著降低增容比。傳統的水泥固化/穩定化處理後增容比為
1.5-2.0，本發明處理後的增容比可降至1.5以下，甚至達到1.08，從而大幅度節省填埋庫容。
[0027]3、本發明穩定化藥劑中，成本較高的乙基黃原酸鉀用量很低，這就大大降低了整個藥劑的成本；再加上單位重量含鎳廢催化劑所需穩定化藥劑的投加量遠遠小於水泥等固化劑，這樣可大幅減少直接材料費和填埋費用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明實施例1處理前後含鎳廢催化劑對比圖。
[0029]圖2為圖1實施例處理前後含鎳廢催化劑總鎳檢出值的對比圖。
[0030]圖3為本發明實施例2藥劑穩定化效果示意圖。
[0031]圖4為圖3實施例穩定化產物在不同pH值下穩定性對比圖。
【具體實施方式】
[0032]下面參照附圖並結合實施例對本發明作進一步詳細描述。但是本發明不限於所給出的例子。
[0033]實施例1含鎳廢催化劑的處理
[0034]首先，採用由人造沸石和乙基黃原酸鉀按質量比為15-25:1構成的穩定化藥劑。
[0035]然後，按以下步驟處理含鎳廢催化劑:第一步、將含鎳廢催化劑以皮帶秤稱量後投入送料鬥內；後續步驟依此確定藥劑投加量。
[0036]第二步、若含鎳廢催化劑呈均勻細顆粒狀則直接進行下一步；若含鎳廢催化劑呈非均勻狀，則先將含鎳廢催化劑處理至呈均勻細顆粒狀後再進行下一步(該處理可以是粉碎過篩，震動破碎等現有技術手段)；這樣可確保穩定化藥劑能與危險廢物充分接觸反應，確保穩定化效果良好。
[0037]第三步、將含鎳廢催化劑置攪拌器中，邊攪拌邊加入穩定化藥劑和水；穩定化藥劑與含鎳廢催化劑的質量比為1_2%，水與含鎳廢催化劑的質量比為0.2-0.4:1 ;穩定化藥劑和水投加完畢後，繼續攪拌至少30分鐘；藥劑和水加入時應少量、分批進行，確保藥劑和含鎳廢催化劑充分混合。
[0038]第四步、將經第三步處理後的含鎳廢催化劑取出，即得能直接填埋的已處理含鎳廢催化劑；已處理含鎳廢催化劑的各重金屬檢出值均符合國家標準GB18598-2001的控制限值規定；後續可將該已處理含鎳廢催化劑送至填埋場內，均勻鋪撒至填埋區域內，層層壓實。
[0039]如圖1所示，左側為處理前的含鎳廢催化劑，其性狀呈白色細顆粒，右側為已處理含鎳廢催化劑，其性狀呈無明顯水分的灰色顆粒。
[0040]具體實施案例的參數如下表所示:
[0041]
【權利要求】
1.用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑，其特徵是，由人造沸石和乙基黃原酸鉀按質量比為15-25:1構成。
2.根據權利要求1所述用於處理含鎳廢催化劑的穩定化藥劑，其特徵是，人造沸石和乙基黃原酸鉀的質量比為20:1。
3.採用根據權利要求1或2所述穩定化藥劑的含鎳廢催化劑處理方法，其特徵是，包括以下步驟: 第一步、將含鎳廢催化劑以皮帶秤稱量後投入送料鬥內； 第二步、若含鎳廢催化劑呈均勻細顆粒狀則直接進行下一步；若含鎳廢催化劑呈非均勻狀，則先將含鎳廢催化劑處理至呈均勻細顆粒狀後再進行下一步； 第三步、將含鎳廢催化劑置攪拌器中，邊攪拌邊加入所述穩定化藥劑和水；穩定化藥劑與含鎳廢催化劑的質量比為1_2%，水與含鎳廢催化劑的質量比為0.2-0.4:1 ;穩定化藥劑和水投加完畢後，繼續攪拌至少30分鐘； 第四步、將經第三步處理後的含鎳廢催化劑取出，即得能直接填埋的已處理含鎳廢催化劑。
4.根據權利要求3所述含鎳廢催化劑處理方法，其特徵是，第三步中，穩定化藥劑與含鎳廢催化劑的質量比為1%。
5.根據權利要求3所述含鎳廢催化劑處理方法，其特徵是，第四步中，已處理含鎳廢催化劑的各重金屬檢出值均符合國家標準GB18598-2001的控制限值規定。
【文檔編號】A62D3/33GK103861232SQ201410109307
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】卜現亭, 俞欣, 朱小曼, 高小傑, 王麗媛 申請人:南京市環境保護科學研究院