[发明专利]一种污酸中和渣固碳的方法

说明书

本发明公开了一种污酸中和渣固碳的方法，该方法是将污酸中和渣与磷石膏按照一定比例混合后，送入煅烧炉中，进行高温煅烧。高温煅烧降低了中和渣中具有环境风险的重金属以及有毒砷的含量，将中和渣从危险废物转变成为一般固废；煅烧得到的产物硫化钙可用于烟气中二氧化碳的固定，以将烟气中的二氧化碳固定下来，得到高纯度的碳酸钙成品。本发明的工艺流程操作简单易行，生产成本低，充分利用冶金固废污酸中和渣以及工业固废磷石膏，降低中和渣中有毒元素含量的同时，还具有高效固碳作用；本工艺开拓了污酸中和渣和磷石膏的综合利用领域，促进两者减量化、无害化。该方法应用前景广阔、市场前景好。

技术领域

本发明属于冶金固废资源化利用技术领域，具体涉及了一种将污酸中和渣用于烟气固碳的技术，以及利用工业固废磷石膏作为污酸中和渣的减毒剂，将其与中和渣一起煅烧后，产品用于烟气固碳，以得到纯度较高的碳酸钙成品。

背景技术

湿法冶金企业采用常规流程生产时需经过焙烧工序，在该过程中产生高浓度二氧化硫烟气经收尘后送至制酸系统。制酸前需对烟气进行洗涤、净化，在洗涤的过程中烟气和烟尘中的砷、镉、铜、氟等污染物进入稀酸，为防止砷和氟等物质在稀酸中累积，生产中需定期排出一定的污酸。生产中对于洗涤烟气产污酸一般采用污酸硫化-制取石膏-两段石灰乳中和-铁氧氧化工艺进行处理。先用硫化法使污酸中的砷及重金属离子以硫化物形式沉淀；过滤分离固体物质后的废水用石灰中和，固液分离出石膏渣和滤液。滤液用硫酸亚铁混凝沉降法进行处理。而石膏渣，即污酸中和渣的含水率为28%～32%，其中的固含量中的主要成分为硫酸钙，另含微量的砷、汞、铅、锌、镉等重金属元素。根据《国家危险废物名录》(2016年版)规定，硫化法脱砷工艺所产生的污酸中和渣属于危险废物，废物代码为321－002－48。故采用上述污酸处理方法，不能最终将砷的毒性转移。目前这种危险废物通常采用的处理方式是按照地方规定价格交由危废处置中心或有资质的单位进行合法处置。但其处理费用高，在很大程度上增加了金属冶炼的成本，许多冶炼企业无法承受，且危险废物在转运过程中存在二次污染的风险，增加了安全隐患。危险废物的处理已经成为金属冶炼行业普遍面临的问题，这极大地阻碍了污酸中和渣的资源化利用。而目前，污酸中和渣主要采用堆存的方式进行处理，，而废渣的堆存有可能使废渣中的重金属发生迁移导致污染。国内外学者对该类废渣的处理已做出了大量研究，并就此类工业固废带来的污染问题提出了一系列的治理措施与方法。其中将此类废渣减量无害并资源化是较佳的解决办法，鉴于污酸中和渣中主要成分为硫酸钙，与高性能建筑凝胶材料中的原料类似，提出了采用污酸中和渣制备高性能建筑胶凝材料的处理工艺。发明申请专利201911248612.1提出利用污酸中和渣与石灰石、铝矾土为原料制备得到一种具有低碱度、高早强、微膨胀、耐侵蚀和抗冻性好的硫铝酸盐水泥，以促进污酸中和渣的资源化利用。此法将未经处理的危险废物中和渣直接用于生产建筑水泥，其中的有毒砷可能会对该种硫铝酸盐水泥的实际应用造成不利影响。同时，发明申请专利201810960317.8公开了一种含砷中和渣的资源化方法，该方法采用碳还原剂对中和渣进行还原焙烧，得到焙烧渣，焙烧渣经浮选分离后得到硫化钙精矿和氟化钙精矿，实现了中和渣中钙和氟的回收。但焙烧过程中，中和渣中的有毒砷进入到焙烧烟气中，将增加烟气的处理难度。因此，将中和渣中的有毒砷去除，将中和渣由危险废物转变为一般固废，并同步实现中和渣的资源化利用不失为一种较经济且环境友好的处理方式。

磷石膏是生产湿法磷酸的副产物，是化学工业中排放量最大的固体废物之一，每生产1吨磷肥，平均产生3.75吨磷石膏。磷石膏中主要成分为硫酸钙，除此之外还有多种杂质，如二氧化硅、氧化铁、氧化铝、酸不溶物如硅酸铝铁、硅酸钙、硅酸钾等，是一种复杂的固体废物。而磷石膏中的杂质二氧化硅、氧化铁、氧化铝、硅酸铝铁、硅酸钙等在高温煅烧过程中形成的熔融态可以起到重金属固化剂的作用，能够将重金属包裹住，降低重金属与外部接触，且磷石膏中的多种氧化物杂质具有良好的抗酸性，对材料进行浸出毒性实验时，能产生良好的效果。此外，磷石膏中的主成分硫酸钙在高温煅烧过程中会生成硫化钙，而硫化钙在烟气固碳制备高纯碳酸钙方面具有较大的应用潜力。因此，将两种固废相结合，利用高温煅烧将中和渣中的有毒砷转化为毒性较低的砷化物，再利用磷石膏中的杂质成分将中和渣中的砷化物及其他重金属固定下来，将危险废物污酸中和渣转变为一般固废，再进行常规的资源化处理。