本發(fā)明涉及一種協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，屬于工業(yè)固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

云南是磷化工大省，其中電爐法生產(chǎn)黃磷的具體過程為將磷礦石、焦炭和硅石的混合料加入到電爐內(nèi)，其中硅石和焦炭作為造渣劑和還原劑，加熱發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生含磷爐氣，之后經(jīng)過冷凝、分離而得到。電爐內(nèi)主要發(fā)生以下兩種化學(xué)反應(yīng)：

2ca3(po4)2+6sio2+10c→6casio3+p4+10co(1)

6ca10(po4)6f2+90c+43sio2→3sif4+20ca3si2o7+18p2+90co(2)

當(dāng)磷礦石的主要成分為磷酸鈣（ca3(po4)2）時，主要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(1)，當(dāng)磷礦石的主要成分為氟磷灰石（ca5(po4)3f）時，主要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(2)。在生成黃磷的同時會副產(chǎn)一定量的黃磷爐渣，平均每生產(chǎn)1噸黃磷產(chǎn)生9噸黃磷爐渣，其產(chǎn)生量約為8×10⁶噸/年。黃磷爐渣的堆存不僅侵占寶貴的土地資源，還會造成環(huán)境污染問題，嚴(yán)重制約黃磷爐產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

鉻是美國epa公認(rèn)的129種重點污染物之一，我國也將其列入到了《國家危險廢物名錄》。鉻具有多種氧化價態(tài)，通常以cr(ⅲ)和cr(ⅵ)兩種形式穩(wěn)定存在于自然界中。cr(ⅲ)毒性相對較低，通常以cr2o3和cr(oh)3等形式存在；cr(ⅵ)的毒性是cr(ⅲ)的100倍，主要以hcro4^-和cr2o7^2-的形式存在。我國在《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》中將鉻及其化合物列為“十二五”期間重點防控的重金屬污染物指標(biāo)。目前，對于危險廢物無害化處理與處置多采用焚燒、水泥固化/穩(wěn)定化、瀝青固化、水泥窯協(xié)同處置、礦物聚合物固化處理。但這些處理方法只是將重金屬元素包裹在固化體內(nèi)部，增容比高、浸出率高，具有二次溶出的風(fēng)險，不能達(dá)到長久固定的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，即在n2或co氣體氛圍條件下，利用黃磷爐渣和鉻渣協(xié)同制備微晶玻璃，以解決黃磷爐渣和鉻渣堆存問題，產(chǎn)生的微晶玻璃還可以用作建筑材料，可促進黃磷產(chǎn)業(yè)和有色金屬鉻冶煉行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一種協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，具體步驟為：

（1）分別將黃磷爐渣和鉻渣研磨、過篩，分別得到篩下的黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體；

（2）將步驟（1）所得黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體混合均勻得到混合粉體，置于反應(yīng)容器中，在n2或co氣體氛圍條件下，加熱熔融反應(yīng)1~3h。之后澆注成型，退火處理得到基礎(chǔ)玻璃；

（3）在n2或co氣體氛圍條件下，將步驟（2）所得基礎(chǔ)玻璃進行核化處理、晶化處理，冷卻即得微晶玻璃；

以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述步驟（2）混合粉體中黃磷爐渣占45~97%，鉻渣占3~55%；

所述步驟（2）中熔融反應(yīng)溫度為1000~1300℃；

所述步驟（3）中核化處理溫度為750~850℃，核化處理時間為1~3h；晶化處理溫度為950~1100℃，晶化處理時間為1~3h；

按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述黃磷爐渣的主要成分為：cao40%～50%，sio230～40%，al2o31%～5%，mgo1%～6%；

按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，所述鉻渣的主要成分為：cao10%～20%，zno10%～16%，fe2o310%～15%，cr2o38%～15%。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，在n2或co氣體氛圍條件下，利用黃磷爐渣和鉻渣制備微晶玻璃，廢渣利用率可高達(dá)100%；

（2）本發(fā)明制備的制備出的微晶玻璃，物化性能較優(yōu)，浸出毒性率符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，可以作為建筑材料。

附圖說明

圖1為實施例1制備的微晶玻璃的sem圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。

實施例1：本實施例選用的黃磷爐渣為電爐法生產(chǎn)黃磷過程中產(chǎn)生的自然冷卻渣，其原料組成見表1，鉻渣為鉻鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電鍍鉻渣，其原料組成見表2；

一種協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，具體步驟為：

（1）分別將黃磷爐渣和鉻渣研磨、過篩，分別得到篩下的黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體；

（2）將步驟（1）所得黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體混合均勻得到混合粉體，其中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，混合粉體中黃磷爐渣占97%，鉻渣占3%，將混合粉體置于反應(yīng)容器中，在n2氣體氛圍條件下，加熱至1300℃并熔融反應(yīng)1h，澆注成型，退火處理得到基礎(chǔ)玻璃；

（3）在n2氣體氛圍條件下，將步驟（2）所得基礎(chǔ)玻璃進行核化處理、晶化處理，冷卻即得微晶玻璃，其中核化處理溫度為750℃，核化處理時間為3h；晶化處理溫度為950℃，晶化處理時間為3h；

本實施例制備的微晶玻璃的sem圖如圖1所示，從圖1可知，本實施例制備的微晶玻璃晶體結(jié)構(gòu)為短柱狀且有規(guī)律的分布，晶化完全；

采用阿基米德法測定體積密度；依據(jù)《建筑裝飾用微晶玻璃jc/t872-2000》，測定吸水率；采用美國危險廢棄物毒性浸出程序(tclp)評價毒性浸出水平；結(jié)果顯示本實施例制備的微晶玻璃的體積密度為2.53cm³/g，吸水率為0.02%，六價鉻的浸出濃度為0.001mg/l。

實施例2：本實施例選用的黃磷爐渣為電爐法生產(chǎn)黃磷過程中產(chǎn)生的自然冷卻渣，其原料組成見表3，鉻渣為鉻鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電鍍鉻渣，其原料組成見表4；

一種協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，具體步驟為：

（1）分別將黃磷爐渣和鉻渣研磨、過篩，分別得到篩下的黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體；

（2）將步驟（1）所得黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體混合均勻得到混合粉體，其中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，混合粉體中黃磷爐渣占90%，鉻渣占10%，將混合粉體置于反應(yīng)容器中，在n2氣體氛圍條件下，加熱至1250℃并熔融反應(yīng)2h，澆注成型，退火處理得到基礎(chǔ)玻璃；

（3）在n2氣體氛圍條件下，將步驟（2）所得基礎(chǔ)玻璃進行核化處理、晶化處理，冷卻即得微晶玻璃，其中核化處理溫度為800℃，核化處理時間為2h；晶化處理溫度為1000℃，晶化處理時間為2h；

本實施例制備的微晶玻璃的sem圖可知，本實施例制備的微晶玻璃晶體結(jié)構(gòu)為短柱狀且有規(guī)律的分布，晶化完全；

采用阿基米德法測定體積密度；依據(jù)《建筑裝飾用微晶玻璃jc/t872-2000》，測定吸水率；采用美國危險廢棄物毒性浸出程序(tclp)評價毒性浸出水平；結(jié)果顯示本實施例制備的微晶玻璃的體積密度為2.60cm³/g，吸水率為0.02%，六價鉻的浸出濃度為0.02mg/l。

實施例3：本實施例選用的黃磷爐渣為電爐法生產(chǎn)黃磷過程中產(chǎn)生的自然冷卻渣，其原料組成見表5，鉻渣為鉻鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電鍍鉻渣，其原料組成見表6；

一種協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，具體步驟為：

（1）分別將黃磷爐渣和鉻渣研磨、過篩，分別得到篩下的黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體；

（2）將步驟（1）所得黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體混合均勻得到混合粉體，其中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，混合粉體中黃磷爐渣占80%，鉻渣占20%，將混合粉體置于反應(yīng)容器中，在co氣體氛圍條件下，加熱至1200℃并熔融反應(yīng)1.5h，澆注成型，退火處理得到基礎(chǔ)玻璃；

（3）在co氣體氛圍條件下，將步驟（2）所得基礎(chǔ)玻璃進行核化處理、晶化處理，冷卻即得微晶玻璃，其中核化處理溫度為850℃，核化處理時間為1h；晶化處理溫度為1050℃，晶化處理時間為2.5h；

本實施例制備的微晶玻璃的sem圖可知，本實施例制備的微晶玻璃晶體結(jié)構(gòu)為短柱狀且有規(guī)律的分布，晶化完全；

采用阿基米德法測定體積密度；依據(jù)《建筑裝飾用微晶玻璃jc/t872-2000》，測定吸水率；采用美國危險廢棄物毒性浸出程序(tclp)評價毒性浸出水平；結(jié)果顯示本實施例制備的微晶玻璃的體積密度為2.45cm³/g，吸水率為0.01%，六價鉻的浸出濃度為0.05mg/l。

實施例4：本實施例選用的黃磷爐渣為電爐法生產(chǎn)黃磷過程中產(chǎn)生的水淬渣，其原料組成見表7，鉻渣為鉻鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電鍍鉻渣，其原料組成見表8；

一種協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，具體步驟為：

（1）分別將黃磷爐渣和鉻渣研磨、過篩，分別得到篩下的黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體；

（2）將步驟（1）所得黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體混合均勻得到混合粉體，其中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，混合粉體中黃磷爐渣70%，鉻渣占30%，將混合粉體置于反應(yīng)容器中，通入co氣體，加熱至1150℃并熔融反應(yīng)2.5h，澆注成型，退火處理得到基礎(chǔ)玻璃；

（3）在co氣體氛圍條件下，將步驟（2）所得基礎(chǔ)玻璃進行核化處理、晶化處理，冷卻即得微晶玻璃，其中核化處理溫度為800℃，核化處理時間為1.5h；晶化處理溫度為1050℃，晶化處理時間為1.8h；

本實施例制備的微晶玻璃的sem圖可知，本實施例制備的微晶玻璃晶體結(jié)構(gòu)為短柱狀且有規(guī)律的分布，晶化完全；

采用阿基米德法測定體積密度；依據(jù)《建筑裝飾用微晶玻璃jc/t872-2000》，測定吸水率；采用美國危險廢棄物毒性浸出程序(tclp)評價毒性浸出水平；結(jié)果顯示本實施例制備的微晶玻璃的體積密度為2.65cm³/g，吸水率為0.04%，六價鉻的浸出濃度為0.07mg/l。

實施例5：本實施例選用的黃磷爐渣為電爐法生產(chǎn)黃磷過程中產(chǎn)生的水淬渣，其原料組成見表9，鉻渣為鉻鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的電鍍鉻渣，其原料組成見表10；

一種協(xié)同處理黃磷爐渣和鉻渣的方法，具體步驟為：

（1）分別將黃磷爐渣和鉻渣研磨、過篩，分別得到篩下的黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體；

（2）將步驟（1）所得黃磷爐渣粉體和鉻渣粉體混合均勻得到混合粉體，其中，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，混合粉體中黃磷爐渣占45%，鉻渣占55%，將混合粉體置于反應(yīng)容器中，在co氣體氛圍條件下，加熱至1000℃并熔融反應(yīng)3h，澆注成型，退火處理得到基礎(chǔ)玻璃；

（3）在co氣體氛圍條件下，將步驟（2）所得基礎(chǔ)玻璃進行核化處理、晶化處理，冷卻即得微晶玻璃，其中核化處理溫度為850℃，核化處理時間為1.5h；晶化處理溫度為1100℃，晶化處理時間為1h；

從本實施例制備的微晶玻璃的sem圖可知，本實施例制備的微晶玻璃晶體結(jié)構(gòu)為短柱狀且有規(guī)律的分布，晶化完全；

采用阿基米德法測定體積密度；依據(jù)《建筑裝飾用微晶玻璃jc/t872-2000》，測定吸水率；采用美國危險廢棄物毒性浸出程序(tclp)評價毒性浸出水平；結(jié)果顯示本實施例制備的微晶玻璃的體積密度為2.40cm³/g，吸水率為0.09%，六價鉻的浸出濃度為0.10mg/l。