一種含砷廢渣固化體及其製備方法
2023-04-28 13:14:31
專利名稱：一種含砷廢渣固化體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種含砷廢渣固化體及其製備方法，屬環保技術領域。
背景技術：
砷化合物是一類對生物體有高度毒害作用的化學物質，其對人體急性中毒的致死劑量為0. 1-0. 2g (以As2O3計)，是國際公認的致癌、致突變、致畸作用因子。我國是遭受砷害十分嚴重的國家，全國有10個省近2000多萬人口受災，有 2. OX IO7 hm2耕地面積受到砷汙染，有從傳統砷害嚴重的湖南、雲南、廣西、貴州、山西、內蒙古、新疆、臺灣向華北、華中、東北乃至全國快速蔓延趨勢。近年來我國砷害頻繁發生，造成了惡劣的社會影響，種種跡象表明，我國的砷汙染已經處於頻發期，並通過各種渠道立體滲透到每個人的生活中，因此，砷害防治已刻不容緩。砷屬親硫的類金屬或半金屬元素，在天然礦物中主要以硫化物、硫砷化物、砷化物、硫鹽及砷酸鹽的礦物形式存在；此外，砷還以類質同象形式賦存於硫化物中，形成含砷礦物。因此，砷主要賦存於有色金屬礦床中以伴生礦產出，隨採、選、冶流程中有色金屬的物流方向逐漸富集，在冶煉流程中通過與金屬的分離又以不同形態分散到廢水、廢渣和除塵灰中，通過滲漏、淋溶、飄散汙染環境；此外，涉砷製品如含砷的農藥、木材防腐劑、製劑、合金材料等的使用和廢棄也導致砷化合物擴散；出於環保方面的需要，含砷廢水處理過程中， 砷通常被富集在汙泥中，若處理處置不當，將會造成二次汙染。因此涉砷產業最終產生的水處理渣(如砷鈣渣、砷鐵渣、硫砷渣)和有色冶金煙塵灰是危險毒性最大的砷害源，屬危險廢棄物，是砷害治理的關鍵。目前用於危險廢物固化的方法有水泥固化法、玻璃固化法、聚合物固化法和高溫固化法，通過固化技術的應用，具有環境毒性的廢棄物被固定在對環境無害的基質內，與大氣、水隔離，達到安全處置目的。水泥固化是國際上處理有毒有害廢物的主要方法之一，其原理是利用水泥的水化產物把有毒物質分割包圍在凝膠體內達到抑制淋出的目的。其優點是工藝簡單、設備和運行費用低；缺點是固化體浸出率高、需要做塗層處理、並且不能處理砷含量高、酸鹼特徵明顯的砷渣。聚合物固化(包括聚酯樹脂、環氧樹脂、聚乙烯、聚氯乙烯、浙青)是利用聚合物在流態下把有毒物質分散到流體中，並在聚合物玻璃態下實現固化的一種方法，具有固化效率高、毒物溶出率低的優點，不足之處在於固化體容易老化、成本高、不能大規模處理有毒廢渣。玻璃固化是將待處理的廢物與玻璃粉混合，在高溫下熔融形成玻璃體，藉助玻璃體的緻密結構確保固化體的永久穩定，優點是所形成的玻璃態物質具有比水泥固化物的耐久性更高、抗滲性更好、耐酸性腐蝕更強、浸出率更低，廢物的增容比不大；缺點是能耗高、工藝複雜、運行成本高。基於水泥固化法所具有的優點，已成為含砷廢渣固化的首選技術方案，國內外學者從不同角度研究了水泥固化砷渣的作用效果
文獻《汪吉章，含砷飛灰固化處理及浸出毒性試驗研究[J].化學工程
4師.2009(5) :37 39》等以As含量為12. 2%的飛灰為研究對象，採用42. 5快硬硫鋁酸鹽特種水泥砂子飛灰=57. 6 40 2. 4為基本配料方案，並以Na2S為添加劑對飛灰進行固化處理，結果表明水泥固化體中As的浸出主要受pH值影響，在強酸pH10 條件下的浸出質量濃度高，而在PH值為6 9條件下浸出質量濃度低，As的浸出量隨液固比增加而逐漸增加。文獻《李柏林，李譁，汪海濤等.含砷廢渣固化處理[J].化工環保· 2008，28(2) :153 - 157》等以As含量為1. 58%的砷鈣渣為固化對象，採用砷鈣渣50%, 水泥15%、粉煤灰20%、礦渣10%、黃砂5%的技術方案，經混合料攪拌、成型、養護，測試28 d抗壓強度為14. 20 MPa, As的浸出濃度為0. 07 mg / L。文獻《趙萌，寧平.含砷汙泥的固化處理[J].昆明理工大學學報(理工版)2003，28^:100 104》以As含量為 2. 84%的含砷汙泥為研究對象，選擇了普通矽酸鹽水泥和礦渣矽酸鹽水泥作為固化劑，得出了汙泥摻量越大，As溶出率越高且礦渣水泥優於普通水泥的實驗結論。文獻《馬文凱，汪海濤.冶金工業砷渣的固化研究.山西化工.2009,29 (4)1 3》以平均As含量為1. 71%的含砷汙泥為研究對象，選擇了砷渣水泥粉煤灰礦渣碎石=50 20 10 10 10的較佳技術方案，得出了砷溶出隨養護時間延長有逐漸降低趨勢的實驗結論。從已有的砷渣固化研究不難看出，人們僅對以水泥為代表的水硬性膠凝材料固化法進行了技術上的探索，而目前水泥固化砷渣所取得的成果十分有限，主要表現在
①As在水泥固化體中的質量分數只有0. 29 0. 85%，在如此低的固化容量下，起主要作用的應該是固化體中其它物質的稀釋效應、水泥水化產物的物理包容和砷化合物的溶解特性所決定的。②砷鈣渣中的砷酸鈣和砷灰中的As2O3溶解度與pH密切相關。在高pH條件下具有較高的溶解度，而水泥在水化過程中，要釋放出約佔水泥熟料質量20%的氫氧化鈣，使砷化合物的溶解度提高；當固化體放置在弱酸性介質中，任何弱酸都可腐蝕水泥水化產生的水化矽酸鈣類凝膠結構，使鈣流失而增大砷化合物的溶出風險。③水泥衍生的混凝土耐久性不足，一般壽命只有30 50年，環境中的C02、S02、酸鹼鹽均會對水泥的凝膠礦物造成腐蝕，當水泥石結構遭到化學破壞時，被包容的砷化合物將直接淋出進入水體。④水泥固化體物質之間的連接是以氫鍵和範德華力為主，砷最有可能的存在形式是砷酸鈣類化合物，因固化體強度一般維持在IOMI^a左右，結構中存在大量空隙，容易遭受碳化和淋溶砷酸鈣與空氣中的二氧化碳接觸會轉化成碳酸鈣和砷酸 Ca3 (AsO4) 2+C02=3CaC03+2H3As04，這一反應將因固化體的碳化而導致砷淋出；在包容不好的情況下，砷酸鈣直接與水體接觸(溶解度0. 0048%, 20°C )，汙染水體。鑑於以水泥為代表的膠凝材料固化含砷廢渣尚未取得突破進展，含砷廢渣的無害化處理在世界範圍內都是一個沒有解決的難題，大量含砷廢渣仍主要以堆存為主，具有重大的環境汙染隱患，採用新技術安全固化含砷廢渣已迫在眉睫。
發明內容
本發明的目的是提供一種專門針對含砷廢渣安全固化的生產方法及其固化體， 以解決含砷廢渣汙染環境和綜合利用問題。本發明的技術方案是該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分的重量比為含砷廢渣100份、固化劑20 200份、砷渣處理劑 10 60份、改性劑0. 5 5. 0份、骨料30 600份、水30 240份。本發明含砷廢渣固化體的製備方法的工藝步驟為
(1)按重量比，取100份含砷廢渣、10 60份砷渣處理劑，加入到15 120份的水中， 攪拌均勻後，靜置1 6天，配製得到含砷廢渣處理料；
(2)按重量比，取20 300份工業廢渣和礦物激發材料，按適當比例混合均勻後，陳化 2 10小時，再將陳化的混合料進行研磨，得到固化劑粉體；
(3)按重量比，取0.5 5.0份聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一種或兩種以上的任意混合物，加入到15 120份的水中攪拌混合均勻，配製成為改性劑水溶液；
(4)按重量比，取30 600份磷渣、石英砂、冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物(兩種以上協同使用時，需混合均勻)，經破碎、篩分，得到自然級配顆粒骨料；
(5)在攪拌狀態下，將上述含砷廢渣處理料、固化劑粉體和骨料，依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌2 IOmin (使用攪拌機)，得到砷廢渣混合物料；
(6)將砷廢渣混合物料加入到模具中，在常溫、常壓下，用常規成型工藝，經振動、壓製成型後，靜停12 Mh，進行保溼自然養護觀天，或在95°C蒸養48h，或在145°C以上蒸壓 8h以上，得到含砷廢渣固化體。本發明中，砷廢渣是含砷1. 6% 48%的冶煉除塵灰、含砷脫硫石膏、砷鈣渣、砷鐵渣、含砷汙泥中的一種或兩種以上的任意混合物，兩種以上的砷廢渣固化，需要混合均勻後使用。砷渣處理劑是矽灰、超細粉煤灰、電石渣、窯灰、造紙白泥、石灰石、白雲石、硫酸鐵、硫酸鋁、鹼及鹼土金屬的矽酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽中的一種或兩種以上的任意混合物， 兩種或兩種以上的砷渣處理劑協同使用時，需要混合均勻後使用。本發明的固化劑中，工業廢渣是高爐水渣、粉煤灰、磷渣、鋼渣、煅燒煤矸石、煅燒粘土、煅燒赤泥、有色冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，礦物激發材料是石灰、 熟料中的一種或兩種的任意混合物，兩種協同使用時，需要混合均勻後粉磨。工業廢渣與礦物激發劑混配的質量百分比為100 50 200，固化劑粉體的細度為0. 08 mm篩餘小於5%。本發明的改性劑中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、矽丙乳液、環氧乳液、 浙青乳液中的一種或兩種以上的任意混合物，兩種以上協同使用時，需要混合均勻後使用。本發明中，骨料自然級配顆粒的尺寸為小於20 mm佔90%以上。本發明中，各物料及其混合比例、或粒度的選擇，根據實際需要在給定範圍內確定。各物質計量單位均為質量份。本發明與現有技術相比具有如下優點
本發明是一種含砷廢渣安全固化的方法，其主要原料包括固化劑、骨料都以工業廢渣為主，因此，成本低廉；含砷廢渣固化工藝簡單，不用高溫燒結，不用昂貴材料，容易工程實施；在固化過程中，不產生二次廢渣、廢水和廢氣，容易環保達標；含砷廢渣經固化後最終形成的是耐久性良好的鋁矽酸鹽為主的凝膠礦物，砷通過類質同象替代被鑲嵌在鋁矽為主的化學鍵合陶瓷體中，這種凝膠礦物大多呈類沸石的非晶體結構，具有高溫陶瓷的高強、耐久特徵，但因沒有高溫燒結，而在常溫條件下完成，故稱之為低溫陶瓷。通過這種方式進行的含砷廢渣固化與傳統技術相比，更加安全有效。
附圖是本發明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例，對本發明作進一步的闡述，但本發明的技術內容不限於所述範圍。實施例1 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計量為含砷廢渣100份(含砷48%的錫冶煉除塵灰)，固化劑 300份(高爐水渣50份、粉煤灰20份、鋼渣10份、錫冶金爐渣20份、石灰50份、熟料150 份)，砷渣處理劑10份(矽灰1份、超細粉煤灰1份、電石渣5. 4份、窯灰1份、硫酸鐵0. 5 份、硫酸鋁0. 2份、磷酸鈉0. 3、硼酸鹽0. 2份、硫酸鈉0. 4份)，改性劑5份(聚羧酸0. 8份、 腐植酸0. 2份、苯丙乳液2份、醋酸乙烯乳液1份、矽丙乳液1份)，磷渣骨料600份。該含砷廢渣固化體的製備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質計量單位均為質量份)
取含砷48%的錫冶煉除塵灰100份，與10份砷渣處理劑(矽灰1份，超細粉煤灰1份， 電石渣5. 4份，窯灰1份，硫酸鐵0. 5份，硫酸鋁0. 2份，磷酸鈉0. 3、硼酸鹽0. 2份、硫酸鈉 0. 4份)經分別計量後，加入到120份水中，混合攪拌成為漿體，自然放置6天；
2)固化劑配製
取高爐水渣50份、粉煤灰20份、鋼渣10份、錫冶金爐渣20份共100份，取石灰50份、 熟料150份共200份；上述物料經計量後混合陳化池，然後在球磨機中粉磨成為0. 08 mm篩餘4. 8%的粉體。3)改性劑取聚羧酸0. 8份，腐植酸0. 2份，苯丙乳液2份、醋酸乙烯乳液1份、矽丙乳液1份，分別加入到120份水中。4)骨料處理篩分磷渣，測試粒度小於20 mm佔94%，取600份備用。2、含砷廢渣固化體的製備
在攪拌狀態下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、磷渣骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌10分鐘，然後壓製成240X115X53 IM的塊體，自然靜停12h，然後在95°C 下蒸養48h，成為含砷廢渣固化體。3、性能測試
上述砷渣固化體抗壓強度為36MPa，砷浸出為0. 03mg/L。實施例2 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計量為含砷廢渣100份(含砷36%的銅冶煉除塵灰90份、含砷2. 0%的砷鐵渣10份)，固化劑45份(粉煤灰22份、煅燒煤矸石2份、煅燒粘土 2份、煅燒赤泥2份、銅渣2份共30份、熟料15份)，砷渣處理劑60份(矽灰4份、超細粉煤灰5份、 窯灰30份、造紙白泥10份、碳酸鈣5份、白雲石5份、硫酸鐵1份)，改性劑0. 5份(聚羧酸 0. 2份、苯丙乳液0. 3份)，石英砂骨料30份。該含砷廢渣固化體的製備方法如下 1、原料處理1)含砷廢渣處理(物質計量單位均為質量份)
取含砷36%的銅冶煉除塵灰90份、含砷2. 0%的砷鐵渣10份，與60份砷渣處理劑(矽灰4份，超細粉煤灰5份，窯灰30份，造紙白泥10份，碳酸鈣5份，白雲石5份，硫酸鐵1份) 經分別計量後，加入到15份水中，混合攪拌均勻，自然放置1天；
2)固化劑配製
取粉煤灰22份、煅燒煤矸石2份、煅燒粘土 2份、煅燒赤泥2份、銅渣2份共30份，熟料15份；上述物料經計量後混合陳化10h，然後在球磨機中粉磨成為0. 08 mm篩餘4. 2%的粉體。3)改性劑取聚羧酸0. 2份，苯丙乳液0. 3份，分別加入到15份水中。4)骨料處理篩分石英砂，測試粒度小於20 mm佔96%，取30份備用。2、含砷廢渣固化體的製備
在攪拌狀態下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、磷渣骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌2分鐘，然後壓製成240 X 115 X 53 mm的塊體，在145°C蒸壓8h，成為含砷廢渣固化體。3、性能測試
上述砷渣固化體抗壓強度為47MPa，砷浸出為0. (Mmg/L。實施例3 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計量為含砷廢渣100份(含砷15%的鉛鋅冶煉除塵灰80份、 含砷15%的脫硫石膏20份)，固化劑110份(高爐水渣5份、磷渣43份、石灰30份、熟料32 份)，砷渣處理劑30份(矽灰5份、燒鹼4. 5份、矽酸鈉20份、磷酸鈉0. 3、硼酸鹽0. 2份)， 苯丙乳液改性劑2. 5份，鉛鋅冶金廢渣骨料315份。該含砷廢渣固化體的製備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質計量單位均為質量份)
取含砷15%的鉛鋅冶煉除塵灰80份、含砷15%的脫硫石膏20份，與30份砷渣處理劑 (娃灰5份，燒鹼4. 5份，矽酸鈉20份，磷酸鈉0. 3、硼酸鹽0. 2份)經分別計量後，加入到30 份水中，混合攪拌成為漿體，自然放置3天；
2)固化劑配製
取高爐水渣5份、磷渣43份共48份，取石灰30份、熟料32份共62份；上述物料經計量後混合陳化他，然後在球磨機中粉磨成為0. 08 mm篩餘4. 2%的粉體。3)改性劑苯丙乳液2. 5份加入到30份水中。4)骨料處理破碎、篩分鉛鋅冶金廢渣，測試粒度小於20 mm佔92%，取315份備用。2、含砷廢渣固化體的製備
在攪拌狀態下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌6分鐘，然後振動碾壓成型，在自然環境中保溼養護觀天，成為含砷廢渣固化體。3、性能測試
上述砷渣固化體抗壓強度為13MPa，砷浸出為0. 039mg/L。實施例4 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計量為含砷廢渣100份(含砷m的脫硫石膏50份、含砷1. 8% 的汙泥50份)，固化劑30份(高爐水渣15份、粉煤灰5份、石灰5份、熟料5份)，砷渣處理劑11份(電石渣10份、硫酸鋁1. 0份)，腐植酸改性劑0. 5份，錫冶煉渣骨料30份。該含砷廢渣固化體的製備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質計量單位均為質量份)
取含砷1的脫硫石膏50份、含砷1. 8%的汙泥50份，與11份砷渣處理劑(電石渣10 份，硫酸鋁1. 0份)經分別計量後，加入到15份水中，混合攪拌，自然放置2天；
2)固化劑配製
取高爐水渣15份、粉煤灰5份共20份；取石灰5份、熟料5份共10份；上述物料經計量後混合陳化4h，然後在球磨機中粉磨成為0. 08 mm篩餘4. 0%的粉體。3)改性劑取腐植酸0. 5份加入到15份水中。4)骨料處理
篩分錫冶煉渣，測試粒度小於20 mm佔98%，取30份備用。2、含砷廢渣固化體的製備
在攪拌狀態下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌6分鐘，壓製成240 X 115 X 53 mm的塊體，自然靜停1 後，分別自然養護觀天、 95°C下蒸養48h、145°C蒸壓8小時成為含砷廢渣固化體。3、性能測試
上述砷渣固化體自然養護28天的試樣抗壓強度為14MPa，砷浸出為0. 01mg/L。上述砷渣固化體經95°C下蒸養48h的試樣抗壓強度為17MPa，砷浸出為0. 005mg/ L0上述砷渣固化體經145°C下蒸壓他的試樣抗壓強度為19MPa，砷浸出為0. 002mg/ L0實施例5 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計量為含砷廢渣100份(含砷1的脫硫石膏40份、含砷2. 9% 的砷鐵渣30份、含砷1. 8%的汙泥30份)，固化劑30份(高爐水渣15份、粉煤灰5份、石灰 5份、熟料5份)，砷渣處理劑20份(電石渣10份、硫酸鋁1. 0份)，腐植酸改性劑0. 5份，錫冶煉渣骨料30份。該含砷廢渣固化體的製備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質計量單位均為質量份)
取含砷21的脫硫石膏40份、含砷2. 9%的砷鐵渣30份、含砷1. 8%的汙泥30份，與20 份砷渣處理劑(電石渣10份、硫酸鋁1. 0份)經分別計量後，加入到15份水中，混合攪拌，自然放置2天；
2)固化劑配製
取高爐水渣15份、粉煤灰5份共20份；取石灰5份、熟料5份共10份；上述物料經計量後混合陳化4h，然後在球磨機中粉磨成為0. 08 mm篩餘4. 0%的粉體。3)改性劑取腐植酸0. 5份加入到15份水中。
4)骨料處理篩分錫冶煉渣，測試粒度小於20 mm佔98%，取30份備用。2、含砷廢渣固化體的製備
在攪拌狀態下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌6分鐘，壓製成240 X 115 X 53 mm的塊體，自然靜停1 後，分別自然養護觀天、 95°C下蒸養48h、145°C蒸壓8小時成為含砷廢渣固化體。3、性能測試
上述砷渣固化體自然養護28天的試樣抗壓強度為14MPa，砷浸出為0. 01mg/L。上述砷渣固化體經95°C下蒸養48h的試樣抗壓強度為17MPa，砷浸出為0. 005mg/ L0上述砷渣固化體經145°C下蒸壓他的試樣抗壓強度為19MPa，砷浸出為0. 002mg/ L0實施例6 該含砷廢渣固化體由砷鈣渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計量為含砷3. 2%的砷鈣渣100份，固化劑300份(高爐水渣85 份、鋼渣15份、石灰20份、熟料180份)，砷渣處理劑60份(矽灰10份、超細粉煤灰10份、 電石渣20份、窯灰20份)，改性劑5份(聚羧酸0. 5份、腐植酸0. 5份、苯丙乳液1份、醋酸乙烯乳液1份、矽丙乳液1份、環氧乳液0. 5份、浙青乳液0. 5份)，骨料600份(銅冶煉渣100 份、磷渣300份、石英砂200份)。該含砷廢渣固化體的製備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質計量單位均為質量份)
取含砷3. 2%的砷鈣渣100份，與60份砷渣處理劑(矽灰10份，超細粉煤灰10份，電石渣20份，窯灰20份)經分別計量後，加入到30份水中，混合攪拌，自然放置4天；
2)固化劑配製
取高爐水渣85份、鋼渣15份共100份；取石灰20份、熟料180份共200份；上述物料經計量後混合陳化他，然後在球磨機中粉磨成為0. 08 mm篩餘3. 0%的粉體。3)改性劑
取聚羧酸0. 5份，腐植酸0. 5份，苯丙乳液1份、醋酸乙烯乳液1份、矽丙乳液1份、環氧乳液0. 5份，浙青乳液0. 5份，加入到30份水中，並攪拌均勻。4)骨料處理篩分骨料，取粒度小於20 mm佔90%的銅冶煉渣100份、磷渣300份、 石英砂200份混合備用。2、含砷廢渣固化體的製備
在攪拌狀態下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌8分鐘，分別壓制、振動和碾壓成型，自然靜停24h後，分別自然養護觀天、 95°C下蒸養48h、145°C蒸壓8小時成為含砷廢渣固化體。3、性能測試
上述砷渣固化體壓製成型試樣自然養護觀天的試樣抗壓強度為22MPa，砷浸出為 0. 006mg/L ；95°C下蒸養48h抗壓強度為^MPa,砷浸出為0. 004mg/L ； 145°C蒸壓8小時抗壓強度為36MPa，砷浸出為0. 002mg/L ；
上述砷渣固化體振動成型試樣自然養護觀天的試樣抗壓強度為17MPa，砷浸出為0. 005mg/L ；95°C下蒸養48h抗壓強度為21MPa，砷浸出為0. 0045mg/L ； 145°C蒸壓8小時抗壓強度為30MPa，砷浸出為0. 0027mg/L。上述砷渣固化體碾壓成型試樣自然養護28天的試樣抗壓強度為12MPa，砷浸出為 0. 0058mg/L ；95°C下蒸養48h抗壓強度為19MPa，砷浸出為0. 0041mg/L ； 145°C蒸壓8小時抗壓強度為23MPa，砷浸出為0. 0022mg/L。實施例7 該含砷廢渣固化體由砷鈣渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計量為含砷1. 6%的砷鈣渣100份，固化劑300份(高爐水渣85 份、鋼渣15份、石灰20份、熟料180份)，砷渣處理劑60份(矽灰10份、超細粉煤灰10份、 電石渣20份、窯灰20份)，改性劑5份(聚羧酸0. 5份、腐植酸0. 5份、苯丙乳液1份、醋酸乙烯乳液1份、矽丙乳液1份、環氧乳液0. 5份、浙青乳液0. 5份)，骨料600份(銅冶煉渣100 份、磷渣300份、石英砂200份)。該含砷廢渣固化體的製備方法如下
以砷含量為1. 6%的含砷汙泥為固化對象，物料配方、工藝同實施例6，所得到的砷渣固化體性能為
上述砷渣固化體壓製成型試樣自然養護觀天的試樣抗壓強度為16MPa，砷浸出為 0. 0046mg/L ；95°C下蒸養48h抗壓強度為19MPa，砷浸出為0. 0024mg/L ；145°C蒸壓8小時抗壓強度為22MPa，砷浸出為0. 0012mg/L ；
上述砷渣固化體振動成型試樣自然養護觀天的試樣抗壓強度為14MPa，砷浸出為 0. 0035mg/L ；95°C下蒸養48h抗壓強度為16MPa，砷浸出為0. 0021mg/L ； 145°C蒸壓8小時抗壓強度為22MPa，砷浸出為0. 0017mg/L。上述砷渣固化體碾壓成型試樣自然養護觀天的試樣抗壓強度為8MPa，砷浸出為 0. 0068mg/L ；95°C下蒸養48h抗壓強度為20MPa，砷浸出為0. 0046mg/L ；145°C蒸壓8小時抗壓強度為23MPa，砷浸出為0. 0005mg/L
權利要求
1.一種含砷廢渣固化體，其特徵在於它由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分的重量比為含砷廢渣100份、固化劑20 200份、砷渣處理劑10 60份、改性劑0. 5 5. 0份、骨料30 600份、水30 240份；固化劑是工業廢渣和礦物激發材料的混合物，改性劑是聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一種或兩種以上的任意混合物，骨料是磷渣、石英砂、冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，砷渣處理劑是矽灰、 超細粉煤灰、電石渣、窯灰、造紙白泥、石灰石、白雲石、硫酸鐵、硫酸鋁、鹼及鹼土金屬的矽酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽中的一種或兩種以上的任意混合物。
2.根據權利要求1所述的含砷廢渣固化體及其製備方法，其特徵在於砷廢渣是含砷 1. 6% 48%的冶煉除塵灰、含砷脫硫石膏、砷鈣渣、砷鐵渣、含砷汙泥中的一種或兩種以上的任意混合物。
3.根據權利要求1所述的含砷廢渣固化體，其特徵在於固化劑中，工業廢渣是高爐水渣、粉煤灰、磷渣、鋼渣、煅燒煤矸石、煅燒粘土、煅燒赤泥、有色冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，礦物激發材料是石灰、熟料中的一種或兩種的任意混合物，工業廢渣與礦物激發劑混配的質量百分比為100 50 200。
4.根據權利要求1所述的含砷廢渣固化體，其特徵在於改性劑中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、矽丙乳液、環氧乳液、浙青乳液中的一種或兩種以上的任意混合物。
5.一種含砷廢渣固化體的製備方法，其特徵在於工藝步驟為(1)按重量比，取100份含砷廢渣、10 60份砷渣處理劑，加入到15 120份的水中， 攪拌均勻後，靜置1 6天，配製得到含砷廢渣處理料；(2)按重量比，取20 300份工業廢渣和礦物激發材料，按適當比例混合均勻後，陳化 2 10小時，再將陳化的混合料進行研磨，得到固化劑粉體；(3)按重量比，取0.5 5.0份聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一種或兩種以上的任意混合物，加入到15 120份的水中攪拌混合均勻，配製成為改性劑水溶液；(4)按重量比，取30 600份磷渣、石英砂、冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，經破碎、篩分，得到自然級配顆粒骨料；(5)在攪拌狀態下，將上述含砷廢渣處理料、固化劑粉體和骨料，依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌2 IOmin (使用攪拌機)，得到砷廢渣混合物料；(6)將砷廢渣混合物料加入到模具中，在常溫、常壓下，用常規成型工藝，經振動、壓製成型後，靜停12 Mh，進行保溼自然養護觀天，或在95°C蒸養48h，或在145°C以上蒸壓 8h以上，得到含砷廢渣固化體。
6.根據權利要求5所述的含砷廢渣固化體及其製備方法，其特徵在於砷廢渣是含砷 1. 6% 48%的冶煉除塵灰、含砷脫硫石膏、砷鈣渣、砷鐵渣、含砷汙泥中的一種或兩種以上的任意混合物。
7.根據權利要求5所述的含砷廢渣固化體及其製備方法，其特徵在於砷渣處理劑是矽灰、超細粉煤灰、電石渣、窯灰、造紙白泥、石灰石、白雲石、硫酸鐵、硫酸鋁、鹼及鹼土金屬的矽酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽中的一種或兩種以上的任意混合物。
8.根據權利要求5所述的含砷廢渣固化體及其製備方法，其特徵在於固化劑中，工業廢渣是高爐水渣、粉煤灰、磷渣、鋼渣、煅燒煤矸石、煅燒粘土、煅燒赤泥、有色冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，礦物激發材料是石灰、熟料中的一種或兩種的任意混合物，工業廢渣與礦物激發劑混配的質量百分比為100 50 200，固化劑粉體的細度為0. 08 mm篩餘小於5%。
9.根據權利要求5所述的含砷廢渣固化體及其製備方法，其特徵在於改性劑中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、矽丙乳液、環氧乳液、浙青乳液中的一種或兩種以上的任意混合物。
10.根據權利要求5所述的含砷廢渣固化體及其製備方法，其特徵在於骨料自然級配顆粒的尺寸為小於20 mm佔90%以上。
全文摘要
本發明涉及一種含砷廢渣固化體及其製備方法，屬環保技術領域。將含砷廢渣經過處理後與工業廢渣和礦物激發材料配製的固化劑、改性劑、骨料、水等配合，經過混合料攪拌、成型、養護成為強度高、砷浸出率低的固化體。與現有技術相比，本發明固化工藝簡單，成本低，安全可靠，解決了含砷廢渣的砷汙染問題。
文檔編號C04B7/24GK102249609SQ201110110218
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者何政兵, 夏舉佩, 張召述, 張洪, 王煒, 黃宗凱 申請人:昆明理工大學