CN111217562A - 赤泥基污水处理剂及其制备方法、赤泥基陶粒混凝土及其制备方法与应用 - Google Patents

赤泥基污水处理剂及其制备方法、赤泥基陶粒混凝土及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及赤泥的资源化利用技术领域，尤其涉及赤泥基污水处理剂及其制备方法、赤泥基陶粒混凝土及其制备方法与应用。所述赤泥基污水处理剂组分：酸化处理的固废复配体掺量为80‑90％、碱激发剂2‑15％、减水剂0‑1.0％，超细添加剂0.5‑2.0％，处理剂1.0‑5.0％；所述固废复配体包括：赤泥粉、高炉矿渣粉，粉煤灰、煤矸石粉、铁尾矿粉中的至少一种。本发明首先通过对赤泥的改性将其制备成中间产品赤泥基污水处理剂，将其用于污水中污染物的吸附后再次作为原料制备成终端产品赤泥基陶粒混凝土，实现赤泥的递进式综合利用，而且能够将吸附的污染因子固封在终端产品中，从而保证终端产品对环境的友好性。

Description

赤泥基污水处理剂及其制备方法、赤泥基陶粒混凝土及其制 备方法与应用
技术领域
本发明涉及赤泥的资源化利用技术领域，尤其涉及一种赤泥基污水处理剂及其制备方法、赤泥基陶粒混凝土及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着世界经济建设的蓬勃发展，在消耗了大量资源的同时，也产生了大量的固体废弃物、污水以及尾气，已影响区域生态环境、社会经济发展和居民生活安全。其中赤泥是制铝产业的固体废弃物，全世界每年产生的赤泥上亿吨，大量的赤泥的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，但目前赤泥利用率较低，所以最大限度的减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
目前赤泥主要应用于制备建材水泥掺合料或制备水泥的原料，但因其强碱性，使用率不足30％、；赤泥还可以用于提取钛、锑等有色金属元素提取。此外，赤泥可以用于制备污水处理剂环保等应用领域。然而，本发明人发现目前度赤泥的利用仍然存在利用率低、利用成本高、易造成二次污染等缺陷。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了基于协同理念的赤泥递进式综合利用方法，包括赤泥基污水处理剂及其制备方法、赤泥基陶粒混凝土及其制备方法。本发明的技术方案不仅能够实现赤泥的大宗量利用，而且能够有效解决赤泥利用易造成二次污染的缺陷，降低赤泥的利用给生态环境带来的负面影响。
本发明第一目的：提供一种赤泥基污水处理剂及其制备方法。
本发明第二目的：提供一种赤泥基陶粒混凝土及其制备方法。
本发明第三目的：提供所述赤泥基污水处理剂、赤泥基陶粒混凝土的应用。
为实现上述发明目的，具体地，本发明公开了以下技术方案：
首先，本发明公开一种赤泥基污水处理剂，按质量百分数计，其原料组成包括以下组分：固废复配体掺量80-90％；碱激发剂2.0-15％；减水剂0-1.0％；超细添加剂0.5-2.0％；表面活性剂1.0-5.0％；所述固废复配体包括：高炉矿渣粉0-40％、粉煤灰0-50％、煤矸石粉0-30％、铁尾矿粉0-35％中的至少一种和赤泥粉40-60％，且固废复配体经过了工业尾气的酸化处理。
进一步地，所述工业尾气为含有二氧化碳、二氧化硫等酸性气体的废气。采用含有二氧化碳等酸性气体工业尾气对固废复配体进行酸化处理，在利用工业尾气中的二氧化碳的同时，还可以与固废复配体中的碱性金属氧化物发生反应，实现对固废的改性，原因是：原因是：(1)酸化反应过程中，赤泥中的碱性氧化物可以生成纳米碳酸钙、纳米碳酸镁等超细颗粒，可以增加后期污水处理过程中的吸附效率。(2)可以降低体系的碱性，减少碱性物质的浸出量，防止后期产品利用过程中造成的二次污染。(3)在处置固废复配体的同时，可以降低工业尾气中的二氧化碳排放。
进一步地，所述超细添加剂具有协同吸附污水中污染物的作用，包括：超细沸石、超细硅灰、超细金属有机骨架材料等中的一种或几种。赤泥、高炉矿渣等固废内部具有丰富的空隙结构，添加剂能够分布在这些空隙中，增加处理剂对污染物的吸附点，从而在提高吸附性能的同时，提高对污染物的固化能力。
进一步地，所述表面活性剂包括：十六烷基溴化铵、脂肪胺类、直链烷基苯磺酸钠等中的一种或几种。表面活性剂能够增加处理剂各组分之间的融合性，提高各组分分布的均匀性。
进一步地，所述赤泥基污水处理剂为球状，其直径在5.0mm-40mm之间。相对于的其他形态，球状的赤泥基污水处理剂可通过造粒的方式制备，方便快捷的同时，不会实质影响处理剂对污水的吸附净化处理。
进一步地，所述固废复配体由各组分分别经过粉磨、烘干、过筛后混合而得。通过上述处理可使固废复配体中各组分的分布更加均匀，保证处理剂性能的均一性。
可选地，所述赤泥包括：拜耳法、烧结法或联合法产生的赤泥中的任意一种，保证赤泥品质稳定，使制备的产品具有较好的力学性能。
可选地，所述碱激发剂包括：氢氧化钠、硅酸钠、氢氧化钾、硅酸钾、碳酸钠、普通硅酸盐水泥熟料等中的任意一种或几种。
可选地，所述减水剂包括：聚羧酸减水剂、脂肪族减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺类减水剂、木质素磺酸盐类减水剂等中的任意一种。
其次，本发明公开所述赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)对高炉矿渣、粉煤灰、煤矸石、铁尾矿粉中的至少一种、赤泥分别进行烘干、粉磨、过筛后按比例混合均匀，得固废复配体。
(2)利用工业尾气在加热加压状态下对步骤(1)得到的固废复配体进行酸化处理，完成后将得到的固废复配体烘干、粉磨、过筛，得改性固废复配体。
(3)将步骤(2)中的改性固废复配体、碱激发剂、减水剂、超细添加剂、处理剂按比例混合均匀，然后经过制浆、造粒、养护，得赤泥基污水处理剂。
进一步地，步骤(2)中，所述酸化处理的条件为：压力为0.2-2.0MPa，温度为60-400℃，湿度为40-100％，时间为2.0-36h。设置一定湿度的条件主要是便于酸性气体溶解在水汽中形成酸液，与固废充分接触、反应。
进一步地，步骤(3)中，所述制浆步骤的水灰比为0.2-0.5。
进一步地，步骤(3)中，所述养护方法为：在自然条件养护20-24小时。
本发明首先通过对赤泥的改性将其制备成中间产品赤泥基污水处理剂，将其用于污水中污染物的吸附后再次作为原料制备成终端产品赤泥基陶粒混凝土，从而实现赤泥的递进式综合利用，而且能够将吸附的污染因子固封在终端产品中，从而保证了终端产品对环境的友好性。
再次，本发明公开一种赤泥基陶粒混凝土，按质量百分数计，其原料组成包括以下组分：所述经过酸化处理的固废复配体(改性固废复配体)15-30％、经过吸附污染物的赤泥基污水处理剂(骨料)55-75％，余量为水。所述经过酸化处理的固废复配体和水混合形成的外壳包覆在所述吸附污染物的赤泥基污水处理剂表面。需要说明的是，此处的水也可以是对制备后的赤泥基污水处理剂烘干后残留的部分。
进一步地，所述赤泥基陶粒混凝土还包括助剂，可选地，所述助剂包括：增强剂、碱激发剂、减水剂等中的至少一种；所述经过酸化处理的固废复配体、增强剂、碱激发剂、减水剂和水混合形成的外壳包覆在所述吸附污染物的赤泥基污水处理剂表面。需要说明的是，此处的水也可以是对制备后的赤泥基污水处理剂烘干后残留的部分。
进一步地，所述增强剂占所述经过酸化处理的固废复配体固废复配体质量的0.5-4％，减水剂占所述经过酸化处理的固废复配体质量的0.2-1.0％，碱激发剂占所述经过酸化处理的固废复配体质量的6-20％。
进一步地，所述增强剂包括：电石渣、硫铝酸盐水泥、纳米碳酸钙、纳米氧化铝、硅溶胶、偏铝酸钠中的至少一种。所述碱激发剂、减水剂前文已经述及，此处不再赘述。
再其次，本发明公开所述赤泥基陶粒混凝土的制备方法，包括如下步骤：经过酸化处理的固废复配体、经过吸附污染物的赤泥基污水处理剂、碱激发剂、增强剂、减水剂按比例混合，再加入水搅拌，使赤泥基污水处理剂表面形成浆体包覆层，养护，即得。
最后，本发明还公开所述赤泥基污水处理剂在污水处理中的应用以及所述赤泥基陶粒混凝土在建筑工程领域中的应用。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：
(1)本发明通过制备赤泥基污水处理剂、赤泥基陶粒混凝土，可实现对固废的大比例利用提高对这些大宗固废的利用率，而且生产成本低、具有普适性，易于规模化生产。
(2)本发明基于协同利用理念，通过工业废气对固废的酸化，实现了以废制废；同时减少碳排放，实现了对工业废气的资源化利用。而且通过酸化对固废的改性，制备的产品性能好，无二次污染，能够产生显著的经济效益和环境效益。
(3)本发明将吸附污染物的改性赤泥基污水处理球作为骨料，再与工业尾气酸化处理后的固废复配体浆体混合，制备赤泥基系列胶凝材料，可形成赤泥基透水混凝土、赤泥基免烧砖、赤泥基海工材料等终端产品。实现了对吸附在赤泥基污水处理剂中污染因子后的有效固化，尽量避免终端产品在后期使用过程中出现二次污染；同时体现了本发明对赤泥的递进式的综合利用思路，而这种递进式的利用方法最终使固废、污染因子能够长期、稳定地以有益资源的形式发挥作用，不会在短期内再次转化成固废。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，本发明人发现目前度赤泥的利用仍然存在利用率低、利用成本高、易造成二次污染等方面的不足。因此，本发明提出了赤泥基污水处理剂及其制备方法以及赤泥基陶粒混凝土及其制备方法，下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
涉及术语说明
术语“水灰比”：指水的用量与固体物料用量的重量比值。公知地，水灰比影响浆体的流变性能、凝聚结构及其硬化后的密实度，因此，对于一定的组成材料会有一个适宜的比值范围，过大或过小都会对强度等性能造成影响。
术语“胶凝材料”：本发明制备的赤泥基陶粒混凝土为无机胶凝材料，主要用做建筑材料，在建筑工程中能将散粒材料(如砂、石)胶结成一个整体的材料，成为有一定机械强度的复合固体。
术语“减水剂”：是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，如木质素磺酸盐减水剂、聚羧酸减水剂等，减水剂能够减少水的使用量，提高污水处理剂的孔隙率及力学强度。
术语“碱激发剂”：其主要用于胶凝材料中，利用碱激发剂的催化原理能够对胶凝材料的水化起到促进作用。
术语“赤泥”：是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，其含有SiO2、Al2O3、CaO等成分，浸出液成碱性，pH值高达12以上，本发明通过酸化处理在实现了对赤泥成分改性的同时，也避免了赤泥强碱性质带来的负面影响。
术语“高炉矿渣”：是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，其主要化学成分包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、FeO等。本发明通过酸化处理实现了对其中的钙、镁等元素的功能化利用，有助于提高污水处理剂对污染物的吸附和固化性能。
术语“粉煤灰”：是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。主要含有SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等金属氧化物，本发明通过酸化处理将其中的钙、铁等金属元素转换为纳米钛的碳酸盐，有助于提高污水处理剂对污染物的吸附和固化性能。
术语“煤矸石”：是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，含碳量较低，且质地坚硬，难以像煤炭一样直接作为燃料使用。煤矸石的主要成分为Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等，其包含了较多的碱金属氧化物，通过本发明碳化处理后形成纳米态的碳化物，分布在处理剂中成为提高吸附性能的有利因素。
术语“铁尾矿”：是选矿后的废弃物，主要成分为SiO2，也含有一些Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、K2O等。在本发明中，这种固废除了碳化处理后有助于提高污水处理剂对污染物的吸附性能之外，高含量的二氧化硅也可以作为骨架材料保证得到的处理剂具有一定的硬度，避免在污水中浸泡后松散，不利于回收后制备本发明所述的终端产品。
术语“工业尾气”：包括火力发电厂、钢铁厂、金属冶炼厂、化工厂、水泥厂及工业或民用锅炉排放的含有二氧化碳和/或二氧化硫等酸性气体的工业废气。
术语“酸化处理”：是指通过上述尾气中的二氧化碳对固废中的某些金属元素的存在形态进行转换，使其成为纳米钛碳酸盐的过程，同时也能够利用二氧化碳的酸性性质去除某些碱性性质固废造成的二次污染的问题。
下列实施例中，所述赤泥购自魏桥创业有限公司，经本发明粉磨、烘干、过400目方孔筛后成为矿渣粉，并用于本发明实施例中。
下列实施例中，所述高炉矿渣购自鲁碧新材有限公司，经本发明粉磨、烘干、过400目方孔筛后成为矿渣粉，并用于本发明实施例中。
下列实施例中，所述煤矸石购自邱集煤矿，经本发明粉磨、烘干、过400目方孔筛后成为煤矸石粉，并用于本发明实施例中。
下列实施例中，所述的粉煤灰购自魏桥创业集团有限公司，经本发明粉磨、烘干、过400目方孔筛成为更小尺度的目标粉煤灰，并用于本发明实施例中。
下列实施例中，所述的铁尾矿购自张马屯铁矿，经本发明粉磨、烘干、过400目方孔筛后成为铁尾矿粉，并用于本发明实施例中。
下列实施例中，所述各类固废经粉磨、烘干、过400目方孔筛而得。
下列实施例中，所述污水(模拟)中的污染物组成及酸碱值如表1所示。
表1污水化学组成(单位：mg/L)
Figure BDA0002394879290000091
第一实施例
1、一种赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分数计，将赤泥、高炉矿渣分别烘干、粉磨，然后过400筛，得到赤泥微粉和高炉矿渣微粉，将两种微粉按质量比6:4混合，得固废复配体。
(2)利用模拟工业尾气(二氧化碳质量浓度大约为16％)在温度100℃、湿度80％、压力1.0MPa的条件下对步骤(2)的固废复配体进行酸化处理4.0h，完成后将固废复配体烘干、粉磨，过400目筛，得改性固废复配体。
(3)按质量百分数计，将90％步骤(2)的改性固废复配体、0.4％聚羧酸减水剂、4.0％硅酸钠、2.0％超细沸石(900目)、3.6％十六烷基溴化铵混合均匀，按照水灰比0.35进行制浆，然后在造粒机中造粒，完成后自然养护24h，制成直径在5.0-8.0mm之间的球状赤泥基污水处理剂。
2、一种赤泥基陶粒混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(I)将本实施例步骤(4)制备的赤泥基污水处理剂置于污水(成分见表1)进行污染物的吸附，待污水中污染物浓度不变后即达到吸附饱和状态，烘干赤泥基污水处理剂，备用。
(II)赤泥基陶粒混凝土制备：按照质量百分数，称取酸化处理的固废复配体微粉30％，水15％，步骤(I)最后得到的赤泥基污水处理剂55％，该固废复配体质量10％的硅酸钠，固废复配体质量4.0％的超细硅灰(900目)，固废复配体质量1.0％的聚羧酸减水剂；然后先将固废复配体微粉、赤泥基污水处理剂、硅酸钠、超细硅灰和聚羧酸减水剂投入强制式搅拌机中搅拌，再倒入水搅拌，使赤泥基污水处理剂表面形成浆体包覆层，自然养护24h，即得。
第二实施例
1、一种赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分数计，将赤泥、煤矸石、铁尾矿分别烘干、粉磨，然后过400筛，得到赤泥微粉、煤矸石微粉、铁尾矿微粉，将三种微粉按质量比6:3:1混合，得固废复配体。
(2)利用模拟工业尾气(二氧化碳质量浓度大约为16％)在温度200℃、湿度100％、压力2.0MPa的条件下对步骤(2)的固废复配体进行酸化处理4h，完成后将固废复配体烘干、粉磨，过400目筛，得改性固废复配体。
(3)按质量百分数计，将90％步骤(2)的改性固废复配体、0.4％萘系减水剂、4.0％氢氧化钠、2.0％超细沸石(900目)、3.6％十二烷基磺酸钠混合均匀，按照水灰比0.3进行制浆，然后在造粒机中造粒，完成后自然养护24h，制成直径在9.0-13.0mm之间的球状赤泥基污水处理剂。
2、一种赤泥基陶粒混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(I)将本实施例步骤(4)制备的赤泥基污水处理剂置于污水(见表1)进行污染物的吸附，待污水中污染物浓度不变后即达到吸附饱和状态，烘干赤泥基污水处理剂，备用。
(II)赤泥基陶粒混凝土制备：按照质量百分数，称取酸化处理的固废复配体微粉30％，水15％，步骤(I)最后得到的赤泥基污水处理剂55％，该固废复配体质量10％的硅酸钠，固废复配体质量4.0％的纳米碳酸钙，固废复配体质量1.0％的萘系减水剂；然后先将固废复配体微粉、赤泥基污水处理剂、硅酸钠、纳米碳酸钙和萘系减水剂投入强制式搅拌机中搅拌，再倒入水搅拌，使赤泥基污水处理剂表面形成浆体包覆层，自然养护24h，即得。
第三实施例
1、一种赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分数计，将赤泥、粉煤灰分别烘干、粉磨，然后过400筛，得到赤泥微粉、粉煤灰微粉，将两种微粉按质量比6:4混合，得固废复配体。
(2)利用模拟工业尾气(二氧化碳质量浓度大约为16％)在温度150℃、湿度80％、压力1.5MPa的条件下对步骤(2)的固废复配体进行酸化处理4h，完成后将固废复配体烘干、粉磨，过400目筛，得改性固废复配体。
(3)按质量百分数计，将90％步骤(2)的改性固废复配体、0.5％脂肪族减水剂、3.0％硅酸钾、1.0％超细金属有机骨架材料(ZIFs，800目)、5.0％十六烷基溴化铵混合均匀，按照水灰比0.5进行制浆，然后在造粒机中造粒，完成后自然养护24h，制成直径在15-21mm之间的球状赤泥基污水处理剂。
2、一种赤泥基陶粒混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(I)将本实施例步骤(4)制备的赤泥基污水处理剂置于污水进行污染物的吸附，待污水中污染物浓度不变后即达到吸附饱和状态，烘干赤泥基污水处理剂。
(II)赤泥基陶粒混凝土制备：按照质量百分数，称取酸化处理的固废复配体微粉20％，水20％，步骤(I)最后得到的赤泥基污水处理剂60％，该固废复配体质量6.0％的氢氧化钠，固废复配体质量0.5％的纳米氧化铝，固废复配体质量0.5％的脂肪族减水剂；然后先将固废复配体微粉、赤泥基污水处理剂、氢氧化钠、纳米氧化铝和脂肪族减水剂投入强制式搅拌机中搅拌，再倒入水搅拌，使赤泥基污水处理剂表面形成浆体包覆层，自然养护24h，即得。
第四实施例
1、一种赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分数计，将赤泥、粉煤灰、铁尾矿分别烘干、粉磨，然后过400筛，得到赤泥微粉、粉煤灰微粉、铁尾矿微粉，将三种微粉按质量比4:5:1混合，得固废复配体。
(2)利用模拟工业尾气(二氧化碳质量浓度大约为16％)在温度60℃、湿度40％、压力2.0MPa的条件下对步骤(2)的固废复配体进行酸化处理36h，完成后将固废复配体烘干、粉磨，过400目筛，得改性固废复配体。
(3)按质量百分数计，将80％步骤(2)的改性固废复配体、1％聚羧酸减水剂、15％硅酸钠、1.0％超细沸石(900目)、3.0％十六烷基溴化铵混合均匀，按照水灰比0.35进行制浆，然后在造粒机中造粒，完成后自然养护20h，制成直径在33-37mm之间的球状赤泥基污水处理剂。
2、一种赤泥基陶粒混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(I)将本实施例步骤(4)制备的赤泥基污水处理剂置于污水进行污染物的吸附，待污水中污染物浓度不变后即达到吸附饱和状态，烘干赤泥基污水处理剂，备用。
(II)赤泥基陶粒混凝土制备：按照质量百分数，称取酸化处理的固废复配体微粉15％，水10％，步骤(I)最后得到的赤泥基污水处理剂75％，该固废复配体质量20％的碳酸钠，固废复配体质量2.5％的纳米氧化铝，固废复配体质量0.2％的聚羧酸减水剂；然后先将固废复配体微粉、赤泥基污水处理剂、碳酸钠、纳米氧化铝和聚羧酸减水剂投入强制式搅拌机中搅拌，再倒入水搅拌，使赤泥基污水处理剂表面形成浆体包覆层，自然养护24h，即得。
第五实施例
1、一种赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分数计，将赤泥、煤矸石、铁尾矿分别烘干、粉磨，然后过400筛，得到赤泥微粉、煤矸石微粉、铁尾矿微粉，将三种微粉按质量比4:2.5:3.5混合，得固废复配体。
(2)利用模拟工业尾气(二氧化碳质量浓度大约为16％)在温度400℃、湿度90％、压力0.2MPa的条件下对步骤(2)的固废复配体进行酸化处理2h，完成后将固废复配体烘干、粉磨，过400目筛，得改性固废复配体。
(3)按质量百分数计，将90％步骤(2)的改性固废复配体、4.5％硅酸盐水泥、0.5％超细硅灰(800目)、5.0％十六烷基溴化铵混合均匀，按照水灰比0.4进行制浆，然后在造粒机中造粒，完成后自然养护22h，制成直径在36-38mm之间的球状赤泥基污水处理剂。
2、一种赤泥基陶粒混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(I)将本实施例步骤(4)制备的赤泥基污水处理剂置于污水进行污染物的吸附，待污水中污染物浓度不变后即达到吸附饱和状态，烘干赤泥基污水处理剂，备用。
(II)赤泥基陶粒混凝土制备：按照质量百分数，称取酸化处理的固废复配体微粉25％，水30％，步骤(I)最后得到的赤泥基污水处理剂55％，该固废复配体质量12％的硅酸盐水泥，固废复配体质量3.5％的电石渣超细粉(900目)，固废复配体质量0.8％的聚羧酸减水剂；然后先将固废复配体微粉、赤泥基污水处理剂、硅酸盐水泥、电石渣超细粉和聚羧酸减水剂投入强制式搅拌机中搅拌，再倒入水搅拌，使赤泥基污水处理剂表面形成浆体包覆层，自然养护24h，即得。
第六实施例
1、一种赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分数计，将赤泥、煤矸石、铁尾矿分别烘干、粉磨，然后过400筛，得到赤泥微粉、煤矸石微粉、铁尾矿微粉，将三种微粉按质量比6:3:1混合，得固废复配体。
(2)利用模拟工业尾气(二氧化碳质量浓度大约为16％)在温度200℃、湿度100％、压力2.0MPa的条件下对步骤(2)的固废复配体进行酸化处理4h，完成后将固废复配体烘干、粉磨，过400目筛，得改性固废复配体。
(3)按质量百分数计，将90％步骤(2)的改性固废复配体、1.0％萘系减水剂、2.0％碳酸钠、2.0％超细沸石(900目)、5.0％十二烷基磺酸钠混合均匀，按照水灰比0.2进行制浆，然后在造粒机中造粒，完成后自然养护24h，制成直径在36-40mm之间的球状赤泥基污水处理剂。
2、一种赤泥基陶粒混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(I)将本实施例步骤(4)制备的赤泥基污水处理剂置于污水进行污染物的吸附，待污水中污染物浓度不变后即达到吸附饱和状态，烘干赤泥基污水处理剂，备用。
(II)赤泥基陶粒混凝土制备：按照质量百分数，称取酸化处理的固废复配体微粉18％，水17％，步骤(I)最后得到的赤泥基污水处理剂65％，该固废复配体质量15％的硅酸钠，固废复配体质量1.0％的硫铝酸盐水泥，固废复配体质量0.6％的聚羧酸减水剂；然后先将固废复配体微粉、赤泥基污水处理剂、硅酸钠、硫铝酸盐水泥和聚羧酸减水剂投入强制式搅拌机中搅拌，再倒入水搅拌，使赤泥基污水处理剂表面形成浆体包覆层，自然养护24h，即得。
第七实施例
1、一种赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分数计，将赤泥、高炉矿渣分别烘干、粉磨，然后过400筛，得到赤泥微粉和高炉矿渣微粉，将两种微粉按质量比6:4混合，得固废复配体。
(2)按质量百分数计，将90％步骤(1)的固废复配体、0.4％聚羧酸减水剂、4.0％硅酸钠、2.0％超细沸石(900目)、3.6％十六烷基溴化铵混合均匀，按照水灰比0.35进行制浆，然后在造粒机中造粒，完成后自然养护24h，制成直径在5-8mm之间的球状赤泥基污水处理剂。
第八实施例
1、一种赤泥基污水处理剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分数计，将赤泥、煤矸石、铁尾矿分别烘干、粉磨，然后过400筛，得到赤泥微粉、煤矸石微粉、铁尾矿微粉，将三种微粉按质量比6:3:1混合，得固废复配体。
(2)按质量百分数计，将90％步骤(1)的固废复配体、0.4％萘系减水剂、4.0％氢氧化钠、2％超细沸石(900目)、3.6％十二烷基磺酸钠混合均匀，按照水灰比0.3进行制浆，然后在造粒机中造粒，完成后自然养护24h，制成直径在10-13mm之间的球状赤泥基污水处理剂。
第九实施例
一种赤泥基陶粒混凝土的制备方法，，包括如下步骤：将第三实施例步骤(4)制备的赤泥基污水处理剂置于污水进行污染物的吸附，待污水中污染物浓度不变后即达到吸附饱和状态，烘干赤泥基污水处理剂，直接测试其中吸附的污染因子的浸出量。
第十实施例
一种赤泥基陶粒混凝土的制备方法，包括如下步骤：将第四实施例步骤(4)制备的赤泥基污水处理剂置于污水进行污染物的吸附，待污水中污染物浓度不变后即达到吸附饱和状态，烘干赤泥基污水处理剂，直接测试其中吸附的污染因子的浸出量。
性能测试
对第一至第十实施例制备的赤泥基污水处理剂、赤泥基陶粒混凝土的指标进行测试；其中，强度按照国标GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能测试方法》进行测试，结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002394879290000161
Figure BDA0002394879290000171
从表1的测试数据可以看出，本发明实施例制备的赤泥基陶粒混凝土具有优异的抗压强度，这使得本发明的泥基胶凝材料完全能够用于制作建筑体，这种赤泥基陶粒混凝土不但制备方便，而且能够实现对固废的大宗量用。
同时，通过对第一至第八实施例制备的赤泥基污水处理剂对污水中磷酸根离子的吸附能力的测试结果可以看出，相对于没有进行酸化制备的处理剂，采用二氧化碳对固废进行酸化处理后得到的处理剂对磷酸根离子的吸附能力显著增强，经过分析、研究后发现，主要是因为固废中含有大量的金属离子，通过酸化反应过程中可以将其转换成纳米态的碳酸盐，这些超细颗粒的碳酸盐分布在污水处理剂中，可以显著提高污水处理剂的表面积，增加污水处理过程中的吸附效率。
另外，通过对第一至第六实施例以及第九、十实施例制备的赤泥基陶粒混凝土中吸附的Cu2+的浸出量在相同条件下进行测试，以对该赤泥基陶粒混凝土在后期使用过程中的二次污染指标进行评估，从表1中结果可以看出，在不利用进行工业尾气酸化处理后的固废复配体浆体进行包覆时，Cu2+的浸出量明显增加，而通过再次包覆后，由于固废复配体的化学组成以硅、铝、钙等元素为主，其在碱激发剂的作用下可形成具有三维网状结构的地质聚合物，聚合产物通过化学键合和物理封裹等方式对吸附的污染因子以及固废中固有的污染物进行固废，避免了赤泥基吸附剂的二次污染，保证赤泥基陶粒混凝土的环境友好性。
另外，通过对经过第一至第八实施例制备的赤泥基污水处理剂处理后的污水的pH值进行测试发现，第七、第八实施例对应的污水明显呈碱性；而第一至第六实施例对应的污水基本呈中性。进一步分析、研究后发现，这是因为赤泥中含有的大量碱性物质造成的，在进行污染物吸附过程，赤泥的浸出液将污水的中性环境改变成碱性，造成了二次污染，使得污水需要再次调节pH后才能排放。而通过酸化处理实现了对赤泥成分改性的同时，也明显降低了赤泥中强碱性质造成的影响。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种赤泥基污水处理剂，其特征在于，按质量百分数计，其原料组成包括以下组分：固废复配体掺量80-90％，且固废复配体经过了酸化处理；碱激发剂2.0-15％；减水剂0-1.0％；超细添加剂0.5-2.0％；表面活性剂1.0-5.0％；所述固废复配体包括：高炉矿渣粉0-40％、粉煤灰0-50％、煤矸石粉0-30％、铁尾矿粉0-35％中的至少一种和赤泥粉40-60％。
2.如权利要求1所述的赤泥基污水处理剂，其特征在于，所述固废复配体经过工业尾气酸化处理；优选地，所述工业尾气为至少含有二氧化碳的废气。
3.如权利要求1所述的赤泥基污水处理剂，其特征在于，所述超细添加剂包括：超细沸石、超细硅灰、超细金属有机骨架材料中的至少一种；
或者，所述表面活性剂包括：十六烷基溴化铵、脂肪胺类、直链烷基苯磺酸钠中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一项所述的赤泥基污水处理剂，其特征在于，所述固废复配体由各组分分别经过粉磨、烘干、过筛后混合而得；
或者，所述赤泥基污水处理剂为球状，优选地，直径在5.0mm-40mm之间；
优选地，所述赤泥包括：拜耳法、烧结法或联合法产生的赤泥中的任意一种；
优选地，所述碱激发剂包括：氢氧化钠、硅酸钠、氢氧化钾、硅酸钾、碳酸钠、普通硅酸盐水泥熟料中的至少一种；
优选地，所述减水剂包括：聚羧酸减水剂、脂肪族减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺类减水剂、木质素磺酸盐类减水剂中的一种。
5.权利要求1-4任一项所述的赤泥基污水处理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对高炉矿渣、粉煤灰、煤矸石、铁尾矿粉中的至少一种、赤泥分别进行烘干、粉磨、过筛后按比例混合均匀，得固废复配体；
(2)利用工业尾气在加热加压状态下对所述固废复配体进行酸化处理，完成后将得到的固废复配体烘干、粉磨、过筛，得改性固废复配体；
(3)将所述改性固废复配体、碱激发剂、减水剂、超细添加剂、处理剂按比例混合均匀，然后经过制浆、造粒、养护，得赤泥基污水处理剂。
6.如权利要求5所述的赤泥基污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述酸化处理的条件为：压力0.2-2.0MPa，温度60-400℃，湿度40-100％，时间2.0-36h；
或者，步骤(3)中，所述制浆步骤的水灰比为0.2-0.5；
或者，步骤(3)中，所述养护为自然条件养护20-24小时。
7.一种赤泥基陶粒混凝土，其特征在于，按质量百分数计，其原料组成包括以下组分：按质量百分数计，其原料组成包括以下组分：经过酸化处理的固废复配体15-30％、经过吸附污染物的赤泥基污水处理剂55-75％，余量为水；所述经过酸化处理的固废复配体和水混合形成的外壳包覆在所述吸附污染物的赤泥基污水处理剂表面；
所述经过吸附污染物的赤泥基污水处理剂为权利要求1-4任一项所述的赤泥基污水处理剂和/或权利要求5或6所述的制备方法得到的赤泥基污水处理剂用于污水处理后而得。
8.如权利要求7所述的赤泥基陶粒混凝土，其特征在于，所述赤泥基陶粒混凝土还包括助剂，优选地，所述助剂包括增强剂、碱激发剂、减水剂中的至少一种；所述经过酸化处理的固废复配体、增强剂、碱激发剂、减水剂和水混合形成的外壳包覆在所述吸附污染物的赤泥基污水处理剂表面；
优选地，所述增强剂占所述经过酸化处理的固废复配体质量的0.5-4.0％；
优选地，所述减水剂占所述经过酸化处理的固废复配体质量的0.2-1.0％；
优选地，所述碱激发剂占所述经过酸化处理的固废复配体质量的6.0-20％；
优选地，所述增强剂包括：电石渣、偏铝酸钠、硫铝酸盐水泥、硅溶胶、纳米碳酸钙、纳米氧化铝中的至少一种。
9.如权利要求7或8所述的赤泥基陶粒混凝土的制备方法，其特征在于，步骤为：
将经过酸化处理的固废复配体、经过吸附污染物的赤泥基污水处理剂按比例混合；
或者将助剂、经过酸化处理的固废复配体、经过吸附污染物的赤泥基污水处理剂按比例混合；
再加入水搅拌，使赤泥基污水处理剂表面形成浆体包覆层，养护，即得。
10.如权利要求1-4任一项所述的赤泥基污水处理剂和/或权利要求5或6所述的制备方法得到的赤泥基污水处理剂在污水处理中的应用；
或者，如权利要求7或8所述的赤泥基陶粒混凝土和/或权利要求9所述的制备方法得到的赤泥基陶粒混凝土在建筑工程领域中的应用。
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