1.本發(fā)明屬于固廢處置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含鈹環(huán)保渣資源化處置方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

2.鈹及其合金是航空、航天、軍工、電子、核能等領(lǐng)域不可替代的戰(zhàn)略金屬材料，當(dāng)前主要采用硫酸法生產(chǎn)氧化鈹，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生一定量含鈹廢渣，根據(jù)產(chǎn)渣環(huán)節(jié)不同，主要有含鈹環(huán)保渣、硅渣、鐵渣、鋁銨礬渣4類，其中含鈹環(huán)保渣為氧化鈹生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鈹廢水經(jīng)石灰乳處理后形成的沉淀渣。鈹對(duì)人和動(dòng)物是一種有毒元素，若不進(jìn)行安全處置，將威脅生態(tài)環(huán)境。目前含鈹環(huán)保渣處置尚缺乏技術(shù)支撐，國內(nèi)外相關(guān)處置技術(shù)研究屬于空白。因此，開展含鈹環(huán)保渣資源化利用無害化技術(shù)研究，解決含鈹環(huán)保渣貯存問題，實(shí)現(xiàn)含鈹環(huán)保渣安全、高效處置，為全國含鈹環(huán)保渣安全處置提供技術(shù)支撐具有重要意義，同時(shí)為軍品行業(yè)可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。

3.中國發(fā)明專利cn109761514b公開了一種鈹渣脫毒與水泥窯協(xié)同資源化處理系統(tǒng)及工藝，該發(fā)明將鈹渣在酸性條件下水洗后，獲得的硫酸鈹溶液回收氫氧化鈹，獲得的固體渣進(jìn)入水泥窯高溫度煅燒做水泥原料，該工藝流程復(fù)雜，運(yùn)行成本高。中國發(fā)明專利cn109706327b公開了一種無害化處置鈹渣的方法，該方法將鈹渣作為鼓風(fēng)爐煉鉛的配渣型輔料，進(jìn)入鼓風(fēng)爐熔煉，獲得無害化熔渣，該工藝熔煉溫度較高，粗鉛合金產(chǎn)品質(zhì)量易受影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.為了克服現(xiàn)有技術(shù)中含鈹環(huán)保渣對(duì)方貯存造成環(huán)境污染的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種含鈹環(huán)保渣資源化處置方法及應(yīng)用，處置工藝流程簡單，設(shè)備投資少、運(yùn)行成本低、焙燒產(chǎn)物固化效果好，無三廢產(chǎn)生，環(huán)境污染小，符合安全、高效、綠色處置含鈹環(huán)保渣的要求。

5.為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下：

6.本發(fā)明第一方面提供一種含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，包括如下步驟：

7.s1、將含鈹環(huán)保渣與輔料混合均勻，得到配有輔料的含鈹環(huán)保渣，其中輔料添加比例為含鈹環(huán)保渣質(zhì)量的2～10％。

8.所述輔料為一種還原用煤，其中固定碳含量大于55％，發(fā)熱量大于4000kcal/kg。

9.s2、將s1中混合后的含鈹環(huán)保渣在850℃～1000℃的條件下進(jìn)行焙燒，得到焙燒樣。

10.本發(fā)明中將含鈹環(huán)保渣與輔料的焙燒溫度設(shè)置為850℃～1000℃，焙燒處理溫度低于850℃，則會(huì)反應(yīng)不充分，固鈹效果達(dá)不到毒性浸出要求；如果焙燒處理的溫度高于1000℃，則會(huì)出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象且增加能耗。

11.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述焙燒溫度為

900℃～1000℃。

12.本發(fā)明中的輔料為一種還原用煤，其中固定碳含量大于55％，發(fā)熱量大于4000kcal/kg。本發(fā)明中的輔料是一種改變反應(yīng)進(jìn)行方式、提高固鈹效率、降低固鈹溫度、提高硫酸鹽脫硫率的物質(zhì)，加入輔料與含鈹環(huán)保渣進(jìn)行焙燒處理過程，輔料中的c使焙燒在還原性氣氛中進(jìn)行，還原性氣氛有利于硫酸鈹和其他硫酸鹽的分解，降低硫酸鈹轉(zhuǎn)變?yōu)楣杷徕數(shù)姆磻?yīng)溫度。首先，含鈹環(huán)保渣經(jīng)焙燒后，廢渣中的硫酸鈹分解形成硅酸鈹包裹剩余硫酸鈹，降低浸出毒性鈹含量，起到固鈹作用；其次，加入輔料c焙燒能降低渣中s含量，讓s以氣態(tài)so2形式進(jìn)入煙氣，起到降低脫硫焙燒溫度、提高脫硫效率的作用，焙燒樣中硫的降低可提高作為水泥熟料的摻入比例。

13.本發(fā)明中若含鈹環(huán)保渣添加輔料的重量比小于2％，則會(huì)反應(yīng)不完全，仍有部分含鈹環(huán)保渣未反應(yīng)；如果含鈹環(huán)保渣添加輔料的重量比高于10％，則會(huì)有部分輔料未反應(yīng)，殘余過多的輔料；因此，含鈹環(huán)保渣添加輔料的重量比為2％～10％。

14.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述輔料添加量為含鈹環(huán)保渣質(zhì)量的2～8％。

15.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述輔料添加量為含鈹環(huán)保渣質(zhì)量的2～6％。

16.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述含鈹環(huán)保渣是氧化鈹生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鈹廢水經(jīng)石灰乳處理后形成的沉淀渣。

17.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述含鈹環(huán)保渣以重量百分比計(jì)，鈹含量小于0.4％，硫含量為小于15％，二氧化硅含量大于15％，氧化鈣含量大于25％，屬于危險(xiǎn)廢物。

18.本發(fā)明中含鈹環(huán)保渣中鈹是采用icp堿熔法測定的，s是采用高頻紅外吸收法測定的，sio2是采用高氯酸脫水重量法測定的，cao是采用原子吸收光譜法測定的。

19.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述含鈹環(huán)保渣與輔料在馬弗爐中焙燒，所述馬弗爐的功率為10kw～20kw。

20.本發(fā)明中所使用的馬弗爐是一種廂式馬弗爐，它是目前市場上銷售的產(chǎn)品，例如由以商品名為排氣型高溫馬弗爐銷售的產(chǎn)品。本發(fā)明使用的廂式馬弗爐功率應(yīng)根據(jù)升溫速率進(jìn)行選擇。

21.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述焙燒時(shí)間為30～60min。

22.在本發(fā)明中將焙燒時(shí)間設(shè)置為30～60min，焙燒處理的時(shí)間小于30min，則會(huì)反應(yīng)不完全；如果這種焙燒處理的時(shí)間長于60min，則會(huì)增加能耗。

23.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述焙燒時(shí)間為45～60min。

24.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，所述焙燒樣中浸出毒性鈹含量小于0.00249mg/l。

25.本發(fā)明中焙燒后所得到的焙燒樣中，浸出毒性鈹?shù)暮啃∮?.02mg/l，滿足處理標(biāo)準(zhǔn)，其鈹基本物相組成是綠柱石、硫酸鈹、硅酸鈹，且產(chǎn)物中鈹主要以硅酸鈹形式存在。

26.本發(fā)明第二發(fā)面提供上述的含鈹環(huán)保渣資源化處置方法在制備水泥熟料摻合料

中的應(yīng)用，具體為處理后得到的焙燒樣用于制備水泥熟料摻合料。

27.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的應(yīng)用中，焙燒樣在m32.5品種水泥中摻比為19.5％。

28.作為一種可選的實(shí)施方式，在本發(fā)明提供的資源化處置方法中，焙燒樣在m42.5品種水泥中摻比為14.5％。

29.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

30.本發(fā)明采用含鈹環(huán)保渣與還原性煤輔料進(jìn)行焙燒的方法，得到的焙燒樣中浸出毒性鈹含量小于0.02mg/l，得到的焙燒樣還可以用于水泥熟料的摻合料，使含鈹環(huán)保渣得到了資源化處置。本發(fā)明中采用焙燒處置工藝流程簡單，設(shè)備投資少、運(yùn)行成本低、焙燒產(chǎn)物固化效果好，無三廢產(chǎn)生，環(huán)境污染小，符合安全、高效、綠色處置含鈹環(huán)保渣的要求。

具體實(shí)施方式

31.為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說明書內(nèi)容和較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體實(shí)施例。

32.除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

33.除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過市場購買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。

34.一、含鈹環(huán)保渣資源化處置方法

35.實(shí)施例1

36.含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，步驟如下：

37.(1)配入輔料

38.本實(shí)施例中的含環(huán)保硅渣為五礦鈹業(yè)股份有限公司獲得的含鈹環(huán)保渣，對(duì)其成分進(jìn)行分析，其化學(xué)組成是以重量計(jì)be為0.28％、s為12.65％、sio2為21.50％與cao為32.00％的含鈹環(huán)保渣。輔料為還原性煤，其中固定碳為56.80％、發(fā)熱量為4850kcal/kg。

39.按照含鈹環(huán)保渣添加輔料的重量比為4％，將含鈹環(huán)保渣與輔料煤混合均勻，得到含有輔料的含鈹環(huán)保渣。

40.(2)焙燒

41.使用排氣型高溫廂式馬弗爐，讓步驟(1)得到的含鈹環(huán)保渣與輔料混合物在溫度950℃的條件下煅燒30min，得到焙燒樣，由該方法獲得的產(chǎn)物浸出毒性鈹為0.0001mg/l，低于0.02mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

42.實(shí)施例2

43.含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，步驟如下：

44.(1)配入輔料

45.本實(shí)施例中的含鈹環(huán)保渣為五礦鈹業(yè)股份有限公司獲得的含鈹環(huán)保渣，對(duì)其成分進(jìn)行分析，其化學(xué)組成是以重量計(jì)be為0.12％、s為12.75％、sio2為40.33％與cao為14.55％的含鈹環(huán)保渣。輔料為還原性煤，其中固定碳為56.58％、發(fā)熱量為4599kcal/kg。

46.按照含鈹環(huán)保渣添加輔料的重量比為10％，將含鈹環(huán)保渣與輔料煤混合均勻，得

到含有輔料的含鈹環(huán)保渣。

47.(2)焙燒

48.使用排氣型高溫廂式馬弗爐，讓步驟(1)得到的含鈹環(huán)保渣與輔料混合物在溫度950℃的條件下煅燒45min，得到焙燒樣，由該方法獲得的產(chǎn)物浸出毒性鈹為0.00031mg/l，低于0.02mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

49.實(shí)施例3

50.含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，步驟如下：

51.(1)配入輔料

52.本實(shí)施例中的含鈹環(huán)保渣為五礦鈹業(yè)股份有限公司獲得的含鈹環(huán)保渣，對(duì)其成分進(jìn)行分析，其化學(xué)組成是以重量計(jì)be為0.30％、s為12.67％、sio2為19.55％與cao為32.35％的含鈹環(huán)保渣。輔料中固定碳為55.33％、發(fā)熱量為4739kcal/kg。

53.按照含鈹環(huán)保渣添加輔料的重量比為7％，將含鈹環(huán)保渣與輔料煤混合均勻，得到含有輔料的含鈹環(huán)保渣。

54.(2)焙燒

55.使用排氣型高溫廂式馬弗爐，讓步驟(1)得到的含鈹環(huán)保渣與輔料混合物在溫度1050℃的條件下煅燒60min，得到焙燒樣，由該方法獲得的產(chǎn)物浸出毒性鈹為0.0001mg/l，低于0.02mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

56.實(shí)施例4

57.含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，步驟如下：

58.(1)配入輔料

59.本實(shí)施例中的含鈹環(huán)保渣為五礦鈹業(yè)股份有限公司獲得的含鈹環(huán)保渣，對(duì)其成分進(jìn)行分析，其化學(xué)組成是以重量計(jì)be為0.23％、s為13.69％、sio2為23.95％與cao為30.05％的含鈹環(huán)保渣。輔料中固定碳為56.65％、發(fā)熱量為4689kcal/kg。

60.按照含鈹環(huán)保渣添加輔料的重量比為4％，將含鈹環(huán)保渣與輔料煤混合均勻，得到含有輔料的含鈹環(huán)保渣。

61.(2)焙燒

62.使用排氣型高溫廂式馬弗爐，讓步驟(1)得到的含鈹環(huán)保渣與輔料混合物在溫度900℃的條件下煅燒30min，得到焙燒樣，由該方法獲得的產(chǎn)物浸出毒性鈹為0.00249mg/l，低于0.02mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

63.實(shí)施例5

64.含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，步驟如下：

65.(1)配入輔料

66.本實(shí)施例中的含鈹環(huán)保渣為五礦鈹業(yè)股份有限公司獲得的含鈹環(huán)保渣，對(duì)其成分進(jìn)行分析，其化學(xué)組成是以重量計(jì)be為0.29％、s為12.85％、sio2為19.32％與cao為29.68％的含鈹環(huán)保渣。輔料中固定碳為56.40％、發(fā)熱量為4822kcal/kg。

67.按照含鈹環(huán)保渣添加輔料的重量比為2％，將含鈹環(huán)保渣與輔料煤混合均勻，得到含有輔料的含鈹環(huán)保渣。

68.(2)焙燒

69.使用排氣型高溫廂式馬弗爐，讓步驟(1)得到的含鈹環(huán)保渣與輔料混合物在溫度

950℃的條件下煅燒30min，得到焙燒樣，由該方法獲得的產(chǎn)物浸出毒性鈹為0.0023mg/l，低于0.02mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

70.對(duì)比例1

71.含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，步驟如下：

72.a、配料

73.使用實(shí)施例1的含鈹環(huán)保渣。將所述的含鈹環(huán)保渣不配入輔料，直接裝入剛玉坩堝。

74.b、焙燒

75.使用排氣型高溫廂式馬弗爐，讓步驟a得到的含鈹環(huán)保渣在溫度950℃的條件下煅燒30min，得到的產(chǎn)物進(jìn)行分析，由該方法獲得的產(chǎn)物浸出毒性鈹為0.032mg/l，高于0.02mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

76.對(duì)比例2

77.含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，步驟如下：

78.a、配料

79.使用實(shí)施例2的含鈹環(huán)保渣。將所述的含鈹環(huán)保渣不配入輔料，直接裝入剛玉坩堝。

80.b、焙燒

81.使用排氣型高溫廂式馬弗爐，讓步驟a得到的含鈹環(huán)保渣在溫度950℃的條件下煅燒45min，得到的產(chǎn)物進(jìn)行分析，由該方法獲得的產(chǎn)物浸出毒性鈹為0.028mg/l，高于0.02mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

82.對(duì)比例3

83.含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，步驟如下：

84.a、配料

85.使用實(shí)施例3的含鈹環(huán)保渣。將所述的含鈹環(huán)保渣不配入輔料，直接裝入剛玉坩堝。

86.b、焙燒

87.使用排氣型高溫廂式馬弗爐，讓步驟a得到的含鈹環(huán)保渣在溫度1050℃的條件下煅燒60min，得到的產(chǎn)物進(jìn)行分析，由該方法獲得的產(chǎn)物浸出毒性鈹為0.052mg/l，高于0.02mg/l的標(biāo)準(zhǔn)。

88.二、性能檢測

89.將實(shí)施例5得到的焙燒產(chǎn)物進(jìn)行不同強(qiáng)度的酸堿液溶化學(xué)分析得到的物相組成分析，其結(jié)果見附表1。

90.表1：實(shí)施例5中焙燒產(chǎn)物鈹物相分析/％

91.相態(tài)綠柱石中鈹硫酸鈹中鈹硅酸鈹中鈹總鈹含量0.0430.00010.330.37分布率11.620.0388.35100

92.由表1可知，含鈹環(huán)保渣中經(jīng)過與輔料煤焙燒處理后，產(chǎn)物中鈹基本物相組成是綠柱石、硫酸鈹、硅酸鈹，且產(chǎn)物中鈹主要以硅酸鈹形式存在。

93.將實(shí)施例5得到的焙燒產(chǎn)物用做水泥熟料摻合料，輔料配比和性能分析見表2。

94.表2：實(shí)施例5中焙燒產(chǎn)物用做水泥熟料摻合料性能檢測分析結(jié)果

[0095][0096][0097]

由表2可知，實(shí)施例1中制備的焙燒樣在m32.5品種水泥中的占比可達(dá)到19.5％，在m42.5品種水泥中摻比可達(dá)到14.5％，且水泥的凝結(jié)時(shí)間和抗壓、抗折強(qiáng)度均滿足要求。

[0098]

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，其特征在于，包括如下步驟：s1、將含鈹環(huán)保渣與輔料混合均勻，得到配有輔料的含鈹環(huán)保渣，其中輔料添加比例為含鈹環(huán)保渣質(zhì)量的2～10％；所述輔料為一種還原用煤，其中固定碳含量大于55％，發(fā)熱量大于4000kcal/kg；s2、將s1中混合后的含鈹環(huán)保渣在850℃～1000℃的條件下進(jìn)行焙燒，得到焙燒樣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，其特征在于，所述含鈹環(huán)保渣是氧化鈹生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鈹廢水經(jīng)石灰乳處理后形成的沉淀渣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，其特征在于，所述含鈹環(huán)保渣以重量百分比計(jì)，鈹含量小于0.4％，硫含量為小于15％，二氧化硅含量大于15％，氧化鈣含量大于25％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，其特征在于，所述含鈹環(huán)保渣的含水率為35％～45％。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，其特征在于，所述含鈹環(huán)保渣與輔料在馬弗爐中焙燒，所述馬弗爐的功率為10kw～20kw。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，其特征在于，所述焙燒時(shí)間為30～60min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鈹環(huán)保渣資源化處置方法，其特征在于，所述焙燒樣中浸出毒性鈹含量小于0.00249mg/l，所述焙燒樣中鈹物相以硅酸鈹為主。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的含鈹環(huán)保渣資源化處置方法在制備水泥熟料摻合料中的應(yīng)用，其特征在于，處理后得到的焙燒樣用于制備水泥熟料摻合料。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述焙燒樣在m32.5品種水泥中摻比為19.5％、在m42.5品種水泥中摻比為14.5％。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開一種含鈹環(huán)保渣資源化處置方法及其應(yīng)用，通過將含鈹環(huán)保渣與輔料混合焙燒后得到焙燒樣，所述輔料為一種還原用煤，其中固定碳含量大于55％，發(fā)熱量大于4000kcal/kg。本發(fā)明的處置工藝流程簡單，設(shè)備投資少、運(yùn)行成本低、焙燒產(chǎn)物固化效果好，無二次污染，符合安全、高效、綠色處置含鈹環(huán)保渣的要求，得到的含鈹環(huán)保渣焙燒樣能用于制備水泥熟料摻合料，使含鈹環(huán)保渣得到資源化處置。使含鈹環(huán)保渣得到資源化處置。

技術(shù)研發(fā)人員：毛擁軍 王松林 陳滬飛 郭慶 陳澤宗 曾志彥 謝奕斌 李衛(wèi)

受保護(hù)的技術(shù)使用者：五礦鈹業(yè)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2023.02.07

技術(shù)公布日：2023/5/23