CN102153330B - 一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法，包括：(1)将硼酸加入到水玻璃中，搅拌后得钠硼硅三元溶胶原液；再加水混合，得钠硼硅三元溶胶稀释液；(2)将上述稀释液加入到淤泥之中，加入量为淤泥质量的8％-15％，搅拌，静置12～24小时；(3)按常规流程烧结即得。本发明方法简单，简便易行，适合于工业化生产；经过处理后的的淤泥烧结砖中铬的浸出最低降低40％，砷最低降低60％。

Description

一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法
技术领域
本发明属淤泥烧结砖的制备领域，特别是涉及一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法。
背景技术
江河湖泊淤泥的严淤积会导致行洪调蓄能力下降、抗旱能力降低、水环境恶化、航运萎缩等，危害到当地的环境和谐、社会安全和经济增长。多年研究探索的结果让人们发现，解决淤泥问题的好办法就是将其建材化利用，主要就是用来制备烧结砖。如湖南省常德市、江苏省南通市等，都形成了具有地方特色的淤泥制砖工业体系。随着淤泥建材化利用的经济效益和社会效益越来越被人们接受，淤泥制备的烧结砖也开始代替被禁止的粘土砖进入建材市场。对于淤泥建材化利用带来的环境污染问题，企业、政府和市场通常仅关注在淤泥制备烧结砖的生产过程中发生的二次污染，对生产出来的产品缺乏重视。
淤泥中含有对环境影响严重的重金属铅、镉、铬、汞、镍、铜、钡、锌和类金属砷，在烧结过程中，除了挥发的重金属，其余都被封闭固定在成品砖中。但是淤泥烧结砖在长期的使用过程中，在环境的作用下，淤泥砖中的重金属会缓慢浸出。虽然在淤泥烧结后大部分重金属的浸出量都很低，但是铬和类金属砷却会出现比浸出量烧结前大幅上升的现象(表1)，造成淤泥建材产品的二次污染，严重危害到居住人的健康与生活。此外，由于制砖企业并不会在每次生产前对淤泥中重金属的含量进行测定，而某些地段的淤泥中会出现重金属富集，含量偏高的情况，从而使产品中重金属的浸出量达到危险程度。现在国内并未有对这方面引起足够的重视，更没有在生产过程中有意识地去控制和改善。
表1重金属不同温度烧结前后溶出量(mg/Kg)
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法，该方法简单，简便易行，适合于工业化生产；经过处理后的的淤泥烧结砖中铬的浸出最低降低40％，砷最低降低60％。
本发明的一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法，包括：
(1)将硼酸加入到水玻璃中，搅拌后得钠硼硅三元溶胶原液；再加水混合，得钠硼硅三元溶胶稀释液；
(2)将上述稀释液加入到淤泥之中，加入量为淤泥质量的8％-15％，搅拌，静置12～24小时；
(3)按常规流程烧结即得。
所述步骤(1)中的搅拌温度优选为50～60℃。
所述步骤(1)中的稀释液中溶胶浓度为10～15wt％。
所述步骤(2)中的稀释液与淤泥的质量比优选为10％。
所述的重金属为铬、砷中的一种或两种。
本发明将钠硼硅三元溶胶稀释液加入到淤泥之中，由于钠硼硅三元体系的玻璃形成区温度比较低(图1)，在淤泥烧结过程中就可以形成玻璃网络，将铬和砷离子封闭在玻璃网络之中，并且，钠硼硅三元体系玻璃网格强度较高，不会影响到淤泥砖的本身的强度。除此之外，铬和砷在淤泥烧结过程中还会取代钠硼硅三元玻璃体系中的部分正离子，成为网络组成的一部分，这种化学作用对降低游离的铬和砷离子具有极强的正面效果。综合两个原因，加入钠硼三元溶胶稀释液之后，淤泥烧结砖在长期环境影响下铬和砷的浸出量会大幅下降。
有益效果
(1)本发明的制备方法简单，简便易行，适合于工业化生产；
(2)经过本发明处理后的的淤泥烧结砖中铬的浸出最低降低40％，砷最低降低60％，处理效果显著的特点。
附图说明
图1钠硼硅三元溶胶玻璃分相区。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
待处理原料：普通河道淤泥2Kg。
将硼酸加入到水玻璃中，50～60℃搅拌后得钠硼硅三元溶胶原液；再加水混合，得溶胶浓度为12wt％的钠硼硅三元溶胶稀释液。
处理步骤：淤泥取回后进行除杂、陈化等处理后，平均分成两组。其中一组加入100g稀释到10wt％的钠硼硅三元溶胶，搅拌6小时，静置24小时，另一组则加入相同量的水。将两组淤泥用40mm×40mm×160mm三联模具手工压制成型，在室温下晾置，脱模后放入恒温干燥箱，在110℃下干燥24小时，再放入箱式电阻炉中焙烧，烧结最高温度为800℃，保温3小时后随炉冷却。将两组淤泥砖放入pH≈5的酸性溶液中，在20℃下浸泡72小时后，根据《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》测量铬和砷的浸出浓度。
处理结果：未加钠硼硅三元溶胶处理剂的淤泥砖中砷最高浸出量为1.03mg/L，铬为4.5mg/L；加入钠硼硅三元溶胶处理剂处理后，淤泥砖中砷的最高浸出量为0.24mg/L，而铬为2.7mg/L。砷和铬的浸出量分别降低了76％与40％。
实施例2
待处理原料：砷含量高的河道淤泥2.5Kg。
将硼酸加入到水玻璃中，50～60℃搅拌后得钠硼硅三元溶胶原液；再加水混合，得溶胶浓度为10wt％的钠硼硅三元溶胶稀释液。
处理步骤：淤泥取回后进行除杂、陈化等处理后，平均分成两组。其中一组加入100g稀释到10wt％的钠硼硅三元溶胶，搅拌6小时，静置24小时，另一组则加入相同量的水。将两组淤泥用40mm×40mm×160mm三联模具手工压制成型，在室温下晾置，脱模后放入恒温干燥箱，在110℃下干燥24小时，再放入箱式电阻炉中焙烧，烧结最高温度为800℃，保温3小时后随炉冷却。将两组淤泥砖放入pH≈5的酸性溶液中，在20℃下浸泡72小时后，根据《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》测量铬和砷的浸出浓度。
处理结果：未加钠硼硅三元溶胶处理剂的淤泥砖中砷最高浸出量为6.41mg/L，铬为3.3mg/L，其中砷的浸出量超过了《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定的5mg/L的安全标准；加入钠硼硅三元溶胶处理剂处理后，淤泥砖中砷的最高浸出量为1.29mg/L，而铬为1.7mg/L。砷和铬的浸出量分别降低了80％与49％，而且砷的浸出量在5mg/L的安全标准以下，解决了砷的危害。
实施例3
待处理原料：铬含量高的河道淤泥1.3Kg。
将硼酸加入到水玻璃中，50～60℃搅拌后得钠硼硅三元溶胶原液；再加水混合，得溶胶浓度为10wt％的钠硼硅三元溶胶稀释液。
处理步骤：淤泥取回后进行除杂、陈化等处理后，平均分成两组。其中一组加入100g稀释到10wt％的钠硼硅三元溶胶，搅拌6小时，静置24小时，另一组则加入相同量的水。将两组淤泥用40mm×40mm×160mm三联模具手工压制成型，在室温下晾置，脱模后放入恒温干燥箱，在110℃下干燥24小时，再放入箱式电阻炉中焙烧，烧结最高温度为800℃，保温3小时后随炉冷却。将两组淤泥砖放入pH≈5的酸性溶液中，在20℃下浸泡72小时后，根据《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》测量铬和砷的浸出浓度。
处理结果结果：未加钠硼硅三元溶胶处理剂的淤泥砖中砷最高浸出量为0.71mg/L，铬为18.2mg/L，其中铬的浸出量超过了《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定的15mg/L的安全标准；加入钠硼硅三元溶胶处理剂处理后，淤泥砖中砷的最高浸出量为0.3mg/L，而铬为7.1mg/L。砷和铬的浸出量分别降低了58％与61％，而且铬的浸出量在15mg/L的安全标准以下，解决了铬的危害。
实施例4
待处理原料：铬含量高的河道淤泥1Kg与砷含量高的河道淤泥1Kg混合。
将硼酸加入到水玻璃中，50～60℃搅拌后得钠硼硅三元溶胶原液；再加水混合，得溶胶浓度为15wt％的钠硼硅三元溶胶稀释液。
处理步骤：淤泥取回后进行除杂、陈化等处理后，平均分成两组。其中一组加入100g稀释到15wt％的钠硼硅三元溶胶，搅拌6小时，静置24小时，另一组则加入相同量的水。将两组淤泥用40mm×40mm×160mm三联模具手工压制成型，在室温下晾置，脱模后放入恒温干燥箱，在110℃下干燥24小时，再放入箱式电阻炉中焙烧，烧结最高温度为800℃，保温3小时后随炉冷却。将两组淤泥砖放入pH≈5的酸性溶液中，在20℃下浸泡72小时后，根据《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》测量铬和砷的浸出浓度。
处理结果：未加钠硼硅三元溶胶处理剂的淤泥砖中砷最高浸出量为5.4mg/L，铬为16.2mg/L，其中铬的浸出量超过了《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定的15mg/L的安全标准，砷的浸出量超过了5mg/L的安全标准；加入钠硼硅三元溶胶处理剂处理后，淤泥砖中砷的最高浸出量为1.6mg/L，而铬为5.4mg/L。砷和铬的浸出量分别降低了70％与67％，而且砷的浸出量在5mg/L的安全标准以下，铬的浸出量在15mg/L的安全标准以下，一同解决了铬和砷的危害。
实施例5
将淤泥的烧结最高温度改成900℃，其余同实施例1。
处理结果：未加钠硼硅三元溶胶处理剂的淤泥砖中砷最高浸出量为1.24mg/L，铬为4.0mg/L；加入钠硼硅三元溶胶处理剂处理后，淤泥砖中砷的最高浸出量为0.32mg/L，而铬为2.5mg/L。砷和铬的浸出量分别降低了74％与38％。
实施例6
将淤泥的烧结最高温度改成900℃，其余同实施例2。
处理结果：未加钠硼硅三元溶胶处理剂的淤泥砖中砷最高浸出量为5.23mg/L，铬为2.8mg/L，其中砷的浸出量超过了《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定的5mg/L的安全标准；加入钠硼硅三元溶胶处理剂处理后，淤泥砖中砷的最高浸出量为1.15mg/L，而铬为1.3mg/L。砷和铬的浸出量分别降低了78％与53％，而且砷的浸出量在5mg/L的安全标准以下，解决了砷的危害。
实施例7
将淤泥的烧结最高温度改成900℃，其余同实施例3。
处理结果：未加钠硼硅三元溶胶处理剂的淤泥砖中砷最高浸出量为0.77mg/L，铬为17.5mg/L，其中铬的浸出量超过了《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定的15mg/L的安全标准；加入钠硼硅三元溶胶处理剂处理后，淤泥砖中砷的最高浸出量为0.26mg/L，而铬为7.3mg/L。砷和铬的浸出量分别降低了66％与58％，而且铬的浸出量在15mg/L的安全标准以下，解决了铬的危害。
实施例8
将淤泥的烧结最高温度改成900℃，其余同实施例4。
处理结果：未加钠硼硅三元溶胶处理剂的淤泥砖中砷最高浸出量为5.7mg/L，铬为15.9mg/L，其中铬的浸出量超过了《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》规定的15mg/L的安全标准，砷的浸出量超过了5mg/L的安全标准；加入钠硼硅三元溶胶处理剂处理后，淤泥砖中砷的最高浸出量为1.4mg/L，而铬为5.9mg/L。砷和铬的浸出量分别降低了75％与63％，而且砷的浸出量在5mg/L的安全标准以下，铬的浸出量在15mg/L的安全标准以下，一同解决了铬和砷的危害。

Claims (3)

1.一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法，包括：
(1)将硼酸加入到水玻璃中，搅拌后得钠硼硅三元溶胶原液；再加水混合，得钠硼硅三元溶胶稀释液；所述的稀释液中溶胶浓度为10~15wt%；
(2)将上述稀释液加入到淤泥之中，加入量为淤泥质量的8%-15%，搅拌，静置12~24小时；
(3)按常规流程烧结即得。
2.根据权利要求1所述的一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的搅拌温度为50~60℃。
3.根据权利要求1所述的一种抵制重金属浸出的淤泥烧结砖的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的稀释液与淤泥的质量比为10%。
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