PDF《低温焙烧法综合处理铬渣和皮革污泥的研究》

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E-mail: [email protected] 中南大学学报(自然科学版) 第41 卷2104 的层状结构内, 且铬渣具有不可控制的体积膨胀特性, 还原剂难以渗入铬渣内部,致使 Cr(Ⅵ)不能被完全还 原[6?7] . 利用细菌还原铬渣还存在高铬浓度条件下细菌 培养困难等问题[8] .皮革污泥是制革过程中污水净化 处理时产生的废渣,它既含有蛋白质、油脂、酚类等 有机污染物,又含有硫化物、铬化合物和氮、磷化合 物等有毒有害物质,是重要的危险废物之一[9?10] .目前, 皮革污泥处理的方法主要有填埋、 焚烧和堆肥等, 填埋法由于没有对污泥进行无害化处理,容易造成土 壤和地下水的污染[11] ;

焚烧法可以彻底消除皮革污泥 中大量的有害有机物和病原体,但焚烧温度高,需要 特殊设备,其推广受到限制[12] ;

堆肥法处理皮革污泥 可以消除其中有机物的污染,且可充分利用污泥中的 营养成分,但皮革污泥中的重金属特别是铬对土壤及 生物生长的影响难以消除[13] .近年来,国内外对利用 污泥低温裂解制备燃料进行了广泛的研究,研究发现 皮革污泥中的有机质在一定温度下将挥发和分解形成 大量还原性气体[14?15] .若利用皮革污泥低温热解产生 的还原性气体将铬渣中的 Cr(Ⅵ)还原,则可同时实现

2 种含铬废渣的综合治理,达到以废治废的目的.基 于此原理,本文作者对铬渣和皮革污泥混合物的低温 焙烧过程进行研究,以期实现铬渣和含铬皮革污泥的 综合治理.

1 原料和方法 1.1 实验原料 1.1.1 铬渣 铬渣取自湖南湘乡五矿湖南铁合金有限公司原铬 盐车间的铬渣堆场,铬渣的化学组成如表

1 所示.表1中, Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)分别表示铬渣中三价铬和六价铬 (均以 Cr2O3 计).铬渣的物相组成(质量分数)如图

1 所示.铬渣的主要物相是钙铁石(Ca2FeAlO5)、方镁石 (MgO)、方解石(CaCO3)、水镁石(Mg(OH)2)、羟钙石 (Ca(OH)2) 、 水榴石(Ca3Al2(H4O4)3) 和水滑石(Mg6Al2CO3(OH)16・4H2O)等. 1.1.2 皮革污泥 皮革污泥取自湖南湘乡皮革工业园区皮革污水处 理厂,在100 ℃烘干磨细后,其挥发分、总有机碳和 总铬含量分别为 61.5%,25.47%和6082 mg/kg(以Cr 计).皮革污泥中基本不含六价铬(用碱消解法浸出后, 浸出液中检测不到六价铬). 表1铬渣化学组成 Table

1 Chemical composition of COPR % Fe2O3 SiO2 Al2O3 CaO MgO K2O Na2O Cr(Ⅲ) Cr(Ⅵ) 9.23 7.03 8.20 26.83 24.98 0.06 0.39 3.32 1.12 图1铬渣的 XRD 图Fig.1 XRD pattern of COPR 第6期李小斌,等:低温焙烧法综合处理铬渣和皮革污泥的研究

2105 1.2 实验方法 1.2.1 焙烧过程 将烘干后的铬渣磨细过

150 μm 筛后与烘干磨细 过360 μm 筛后的皮革污泥按照不同比例在混料机上 混合均匀,并将混匀后的物料放入刚玉坩埚中,置于 RHTH120-300/17 型管式气氛炉(Nabertherm, 德国)内. 先将管式气氛炉内空气用真空泵抽出,然后,向炉内 通入氮气,当炉内气压与炉外大气压基本一致时,停 止通气并关闭气氛炉的进气阀和出气阀.开启管式气 氛炉的加热装置,将样品以

25 ℃/min 的加热速度加 热至反应温度,并保温一定时间,样品冷却到室温后 取出,分析样品中的六价铬,并对处理后的铬渣进行 毒性试验. 1.2.2 分析方法 铬渣的物相采用 D/MAX2500X 型X线衍射仪分 析,XRD 图谱采用 Jade 软件分析,皮革污泥、铬渣 和焙烧处理渣采用碱消解法[16] 进行浸出处理,使渣中 几乎所有的六价铬进入浸出液,再采用二苯碳酰二肼 分光光度法[17] 测定浸出液中的六价铬,从而获得物料 中六价铬的总量.皮革污泥的热重/差热分析采用 SDT-Q600 型热分析仪,热分析采用的程序升温速度 为10 ℃/min,载气为氮气,载气流速为