一種利用化學鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結合固化穩定化脫硫石膏中汞的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用化學鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結合固化穩定化脫硫石膏中汞的方法，屬環境工程【技術領域】。本發明步驟如下：（1）將脫硫石膏與一定量的硫化物(0.5wt%)混合，加少量的水混合；（2）將樣品與MgO、KH2PO4、水混合強力攪拌30min倒入模具，將模具放入標準養護箱2-3h后脫模；（3）將模塊放入標準養護箱固化3個星期；（4）反應后得到固定有汞的CBPC材料，將該樣品做TCLP和SPLP毒性浸出實驗，測定樣品中汞的浸出毒性，未檢測到汞；試驗表明該陶瓷材料能達到汞無浸出的效果。
【專利說明】一種利用化學鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結合固化穩定化脫硫石膏中汞的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用化學鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結合固化穩定化脫硫石膏中汞的方法，屬環境工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]燃煤煙氣排放的汞是汞污染的主要來源，煙氣中的Hg2+易溶于水，濕法煙氣脫硫裝置在脫硫的過程中可通過溶解吸收煙氣中的Hg2+將其捕捉進入脫硫石膏，達到同時凈化煙氣中汞的目的。所以脫硫石膏必須經過對汞的穩定固化處理后才可以進行填埋堆放。傳統的汞廢物固化穩定化方法采用水泥固化法，在水泥水合過程中Hg2+在高堿性條件下形成HgO沉淀被包裹在硅酸鹽中，屬于簡單的物理封裝作用，在水泥的多孔化基質中容易造成再次溶出。因此，針對脫硫石膏副產品的總量日益增大及填埋堆放的安全性問題，必須尋找一種無害化穩定固化脫硫石膏中汞的方法。
[0003]化學鍵磷酸鹽陶瓷(CBPC)類似水泥，可以在室溫下凝固，是一種堅硬、高密度陶瓷，內部是一種磷酸鉀鎂水合物——MgKPO4.6Η20 (MKP)的晶體結構，其具有良好的化學抗性、水束性、較高的強度、低空率，通過化學和物理結合作用達到封裝固化汞的效果。加入一定量的硫化物與汞反應生成溶解度較低的硫化汞可促進汞的穩定化，硫化汞存在于CBPC的孔隙結構中。
【發明內容】
[0004]針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種利用化學鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結合固化穩定化脫硫石膏中汞的方法。
[0005]本發明的構思是將脫硫石膏加入一定量的硫化物，形成較穩定的HgS。然后將處理后的脫硫石膏、與煅燒后的白云土 (主要是MgO)和KH2PO4與水混合，在一定條件下反應，通過形成MKP.6氏0而被固化，硫化汞被固定在CBPC的晶體結構中。
[0006]為達到上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種利用化學鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結合固化穩定化脫硫石膏中汞的方法，包括以下步驟:
a.將脫硫石膏與一定量的硫化物混合，加少量的水混合10-50min,生成穩定硫化萊，其中硫化物的重量比為0.5 wt% ；
b.將白云土790°C煅燒后l_3h后得到MgO ；
c.將步驟a中處理后的樣品與Mg0、KH2P04、水混合后強力攪拌30min，其中MgO和KH2PO4的物質的量比為0.8-1.2 ;然后倒入模具，將模具放入標準養護箱2-3h后脫模；
d.將脫模后的模塊放入標準養護箱固化3個星期，反應后得到包裹有硫化汞的化學鍵磷酸鹽陶瓷材料；
e.將上述材料進行TCLP和SPLP毒性浸出實驗，測定樣品中汞的浸出毒性。[0007]本發明主要機理如下所述:
本發明利用化學結合磷酸鹽陶瓷良好的致密性和抗水性，將難溶的硫化汞包裹于CBPC水化產物的晶格結構中，形成穩定的固化體，防止其浸出，達到環境友好的目的。硫化汞的溶解度極低，所以可利用加入硫化物(硫化鈉或硫化鉀)將汞轉化成硫化汞提高穩定固化效果。另外，CBPC的成形機理由下式給出:Mg0+KH2P04+5H20=MgKP04.6H20。在制造化學鍵磷酸鹽陶瓷時，堿性MgO和脫硫石膏攪拌進入酸性磷酸鹽溶液，溶液pH值由4緩慢升至8時CBPC成形。
[0008]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
固化后的材料有較高的力學性能和耐酸堿腐蝕性，材料成形速度較快，汞污染可達到無浸出的效果，使脫硫石膏得到有效的無害化，穩定化的預處理。
【具體實施方式】
[0009]下面對本發明的具體實施例作進一步的說明。
[0010]本實施例的利用化學鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結合固化穩定化脫硫石膏中汞的方法過程和步驟如下:
(O將取自安徽宿州的燃煤電廠脫硫石膏40g與0.2g硫化鈉混合，加少量的水混合30min ；
(2)將31gKH2PO4溶于20mL水中，待KH2PO4全部溶解，將步驟(I)處理后的樣品與9g煅燒后的白云土加入溶液中強力攪拌30min，倒入模具，將模具放入標準養護箱2h后脫模；
(3)將脫模后的模塊放入標準養護箱固化3個星期，反應后得到包裹有硫化汞的化學鍵磷酸鹽陶瓷材料；
(4)將上述材料進行TCLP和SPLP毒性浸出實驗，測定樣品未檢出汞；實驗表明該陶瓷材料能達到很好的穩定固化汞的效果。
[0011]TCLP毒性浸出實驗步驟如下:
(I)按照EPA的TCLP毒性浸出試驗法配制浸提溶液，將17.25 mL醋酸用蒸餾水定容至I L，提取液的pH為2.64±0.05。
[0012](2)將上述CBPC材料以及脫硫石膏原樣品用上述浸提劑進行浸取，保持液固比為20:1，即Ig樣品用20mL浸提劑，在常溫下于TCLP浸出試樣制備儀中浸出18±4h，上下顛倒速率為30 rpm。
[0013](3)浸提結束后將樣品進行離心固液分離，上層液過膜加入BrCl并使用冷原子吸收方法測定溶液中汞離子濃度。測定結果為脫硫石膏樣品浸出濃度為0.01894 μ g/L, CBPC材料浸出液未檢測出萊。
[0014]SPLP毒性浸出實驗步驟如下:
(I)按照EPA的SPLP毒性浸出實驗法配制浸提溶液，選用硫酸和硝酸溶液作為提取液，其中硫酸和硝酸的質量比為2:1，pH=3.20±0.05。
[0015](2)將上述CBPC材料以及脫硫石膏原樣品用上述浸提劑進行浸取，保持液固比為10:1，即Ig樣品用IOmL浸提劑，在常溫下于TCLP浸出試樣制備儀中浸出18±4h，上下顛倒速率為30 rpm ο
[0016](3)浸提結束后將樣品進行離心固液分離，上層液過膜加入BrCl并使用冷原子吸收方法測定溶液中汞離子濃度。測定結果為脫硫石膏樣品浸出濃度為0.01268mg/L，CBPC材料浸出液未檢測出萊。
[0017]說明CBPC材料對脫硫石膏中汞有很好的穩定固化作用。
【權利要求】
1.一種利用化學鍵磷酸鹽陶瓷-硫化物結合固化穩定化脫硫石膏中汞的方法，其特征在于，包括以下步驟: a.將脫硫石膏與一定量的硫化物混合，加少量的水混合10-50min,生成穩定硫化萊，其中硫化物的重量比為0.5 wt% ； b.將白云土790°C煅燒后l_3h后得到MgO ； c.將步驟a中處理后的樣品與Mg0、KH2P04、水混合后強力攪拌30min，其中MgO和KH2PO4的物質的量比為0.8-1.2 ;然后倒入模具，將模具放入標準養護箱2-3h后脫模； d.將脫模后的模塊放入標準養護箱固化3個星期，反應后得到包裹有硫化汞的化學鍵磷酸鹽陶瓷材料； e.將上述材料進行TCLP和SPLP毒性浸出實驗，測定樣品中汞的浸出毒性。
【文檔編號】B09B3/00GK104001709SQ201410210647
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】吳思邈, 錢光人, 郝瑩, 李虬, 梁冠男 申請人:上海大學