CN102249609B - 一种含砷废渣固化体及其制备方法 - Google Patents
一种含砷废渣固化体及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种含砷废渣固化体及其制备方法，属环保技术领域。将含砷废渣经过处理后与工业废渣和矿物激发材料配制的固化剂、改性剂、骨料、水等配合，经过混合料搅拌、成型、养护成为强度高、砷浸出率低的固化体。与现有技术相比，本发明固化工艺简单，成本低，安全可靠，解决了含砷废渣的砷污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种含砷废渣固化体及其制备方法，属环保技术领域。
背景技术
砷化合物是一类对生物体有高度毒害作用的化学物质，其对人体急性中毒的致死剂量为0.1-O.2g（以As2O3计），是国际公认的致癌、致突变、致畸作用因子。
我国是遭受砷害十分严重的国家，全国有l0个省近2000多万人口受灾，有2.0×107 hm2耕地面积受到砷污染，有从传统砷害严重的湖南、云南、广西、贵州、山西、内蒙古、新疆、台湾向华北、华中、东北乃至全国快速蔓延趋势。近年来我国砷害频繁发生，造成了恶劣的社会影响，种种迹象表明，我国的砷污染已经处于频发期，并通过各种渠道立体渗透到每个人的生活中，因此，砷害防治已刻不容缓。
砷属亲硫的类金属或半金属元素，在天然矿物中主要以硫化物、硫砷化物、砷化物、硫盐及砷酸盐的矿物形式存在；此外，砷还以类质同象形式赋存于硫化物中，形成含砷矿物。因此，砷主要赋存于有色金属矿床中以伴生矿产出，随采、选、冶流程中有色金属的物流方向逐渐富集，在冶炼流程中通过与金属的分离又以不同形态分散到废水、废渣和除尘灰中，通过渗漏、淋溶、飘散污染环境；此外，涉砷制品如含砷的农药、木材防腐剂、制剂、合金材料等的使用和废弃也导致砷化合物扩散；出于环保方面的需要，含砷废水处理过程中，砷通常被富集在污泥中，若处理处置不当，将会造成二次污染。因此涉砷产业最终产生的水处理渣（如砷钙渣、砷铁渣、硫砷渣）和有色冶金烟尘灰是危险毒性最大的砷害源，属危险废弃物，是砷害治理的关键。
目前用于危险废物固化的方法有水泥固化法、玻璃固化法、聚合物固化法和高温固化法，通过固化技术的应用，具有环境毒性的废弃物被固定在对环境无害的基质内，与大气、水隔离，达到安全处置目的。
水泥固化是国际上处理有毒有害废物的主要方法之一，其原理是利用水泥的水化产物把有毒物质分割包围在凝胶体内达到抑制淋出的目的。其优点是工艺简单、设备和运行费用低；缺点是固化体浸出率高、需要做涂层处理、并且不能处理砷含量高、酸碱特征明显的砷渣。聚合物固化（包括聚酯树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、沥青）是利用聚合物在流态下把有毒物质分散到流体中，并在聚合物玻璃态下实现固化的一种方法，具有固化效率高、毒物溶出率低的优点，不足之处在于固化体容易老化、成本高、不能大规模处理有毒废渣。玻璃固化是将待处理的废物与玻璃粉混合，在高温下熔融形成玻璃体，借助玻璃体的致密结构确保固化体的永久稳定，优点是所形成的玻璃态物质具有比水泥固化物的耐久性更高、抗渗性更好、耐酸性腐蚀更强、浸出率更低，废物的增容比不大；缺点是能耗高、工艺复杂、运行成本高。
基于水泥固化法所具有的优点，已成为含砷废渣固化的首选技术方案，国内外学者从不同角度研究了水泥固化砷渣的作用效果：
文献《汪吉章,含砷飞灰固化处理及浸出毒性试验研究[J].化学工程师.2009(5):37～39》等以As含量为12.2%的飞灰为研究对象，采用42.5快硬硫铝酸盐特种水泥：砂子：飞灰=57.6：40：2.4为基本配料方案，并以Na2S为添加剂对飞灰进行固化处理，结果表明：水泥固化体中As的浸出主要受pH值影响，在强酸pH<2和强碱pH>l0条件下的浸出质量浓度高，而在pH值为6～9条件下浸出质量浓度低, As的浸出量随液固比增加而逐渐增加。文献《李柏林,李哗，汪海涛等.含砷废渣固化处理[J].化工环保.2008,28(2):153～157》等以As含量为1.58%的砷钙渣为固化对象，采用砷钙渣50％、水泥15％、粉煤灰20％ 、矿渣10％ 、黄砂5％ 的技术方案，经混合料搅拌、成型、养护，测试28 d抗压强度为14.20 MPa，As的浸出浓度为0.07 mg／L。文献《赵萌，宁平.含砷污泥的固化处理[J].昆明理工大学学报（理工版）2003,28(5):100～104》以As含量为2.84%的含砷污泥为研究对象，选择了普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥作为固化剂，得出了污泥掺量越大，As溶出率越高且矿渣水泥优于普通水泥的实验结论。文献《马文凯，汪海涛.冶金工业砷渣的固化研究.山西化工.2009，29（4）1～3》以平均As含量为1.71%的含砷污泥为研究对象，选择了砷渣：水泥：粉煤灰：矿渣：碎石=50：20：10：10：10的较佳技术方案，得出了砷溶出随养护时间延长有逐渐降低趋势的实验结论。
从已有的砷渣固化研究不难看出，人们仅对以水泥为代表的水硬性胶凝材料固化法进行了技术上的探索，而目前水泥固化砷渣所取得的成果十分有限，主要表现在：
① As在水泥固化体中的质量分数只有0.29～0.85%，在如此低的固化容量下，起主要作用的应该是固化体中其它物质的稀释效应、水泥水化产物的物理包容和砷化合物的溶解特性所决定的。
②砷钙渣中的砷酸钙和砷灰中的As2O3溶解度与pH密切相关。在高pH条件下具有较高的溶解度，而水泥在水化过程中，要释放出约占水泥熟料质量20%的氢氧化钙，使砷化合物的溶解度提高；当固化体放置在弱酸性介质中，任何弱酸都可腐蚀水泥水化产生的水化硅酸钙类凝胶结构，使钙流失而增大砷化合物的溶出风险。
③水泥衍生的混凝土耐久性不足，一般寿命只有30～50年，环境中的CO2、SO2、酸碱盐均会对水泥的凝胶矿物造成腐蚀，当水泥石结构遭到化学破坏时，被包容的砷化合物将直接淋出进入水体。
④水泥固化体物质之间的连接是以氢键和范德华力为主，砷最有可能的存在形式是砷酸钙类化合物，因固化体强度一般维持在10MPa左右，结构中存在大量空隙，容易遭受碳化和淋溶：砷酸钙与空气中的二氧化碳接触会转化成碳酸钙和砷酸：Ca3(AsO4)2+CO2=3CaCO3+2H3AsO4，这一反应将因固化体的碳化而导致砷淋出；在包容不好的情况下，砷酸钙直接与水体接触（溶解度0.0048%，20℃），污染水体。
鉴于以水泥为代表的胶凝材料固化含砷废渣尚未取得突破进展，含砷废渣的无害化处理在世界范围内都是一个没有解决的难题，大量含砷废渣仍主要以堆存为主，具有重大的环境污染隐患，采用新技术安全固化含砷废渣已迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是提供一种专门针对含砷废渣安全固化的生产方法及其固化体,以解决含砷废渣污染环境和综合利用问题。
本发明的技术方案是：该含砷废渣固化体由含砷废渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分的重量比为：含砷废渣100份、固化剂20～200份、砷渣处理剂10～60份、改性剂0.5～5.0份、骨料30～600份、水30～240份。
本发明含砷废渣固化体的制备方法的工艺步骤为：
（1）按重量比，取100份含砷废渣、10～60份砷渣处理剂，加入到15～120份的水中，搅拌均匀后，静置1～6天，配制得到含砷废渣处理料；
（2）按重量比，取20～300份工业废渣和矿物激发材料，按适当比例混合均匀后，陈化2～10小时，再将陈化的混合料进行研磨，得到固化剂粉体；
（3）按重量比，取0.5～5.0份聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一种或两种以上的任意混合物，加入到15～120份的水中搅拌混合均匀，配制成为改性剂水溶液；
（4）按重量比，取30～600份磷渣、石英砂、冶金炉渣中的一种或两种以上的任意混合物（两种以上协同使用时，需混合均匀），经破碎、筛分，得到自然级配颗粒骨料；
（5）在搅拌状态下，将上述含砷废渣处理料、固化剂粉体和骨料，依次加入到改性剂水溶液中，混合搅拌2～10min（使用搅拌机），得到砷废渣混合物料；
（6）将砷废渣混合物料加入到模具中，在常温、常压下，用常规成型工艺，经振动、压制成型后，静停12～24h，进行保湿自然养护28天，或在95℃蒸养48h，或在145℃以上蒸压8h以上，得到含砷废渣固化体。
本发明中，砷废渣是含砷1.6%～48%的冶炼除尘灰、含砷脱硫石膏、砷钙渣、砷铁渣、含砷污泥中的一种或两种以上的任意混合物，两种以上的砷废渣固化，需要混合均匀后使用。砷渣处理剂是硅灰、超细粉煤灰、电石渣、窑灰、造纸白泥、石灰石、白云石、硫酸铁、硫酸铝、碱及碱土金属的硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、硫酸盐中的一种或两种以上的任意混合物，两种或两种以上的砷渣处理剂协同使用时，需要混合均匀后使用。
本发明的固化剂中，工业废渣是高炉水渣、粉煤灰、磷渣、钢渣、煅烧煤矸石、煅烧粘土、煅烧赤泥、有色冶金炉渣中的一种或两种以上的任意混合物，矿物激发材料是石灰、熟料中的一种或两种的任意混合物，两种协同使用时，需要混合均匀后粉磨。工业废渣与矿物激发剂混配的质量百分比为100：50～200，固化剂粉体的细度为0.08㎜筛余小于5%。
本发明的改性剂中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、硅丙乳液、环氧乳液、沥青乳液中的一种或两种以上的任意混合物，两种以上协同使用时，需要混合均匀后使用。
本发明中，骨料自然级配颗粒的尺寸为小于20㎜占90%以上。
本发明中，各物料及其混合比例、或粒度的选择，根据实际需要在给定范围内确定。各物质计量单位均为质量份。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明是一种含砷废渣安全固化的方法，其主要原料包括固化剂、骨料都以工业废渣为主，因此，成本低廉；含砷废渣固化工艺简单，不用高温烧结，不用昂贵材料，容易工程实施；在固化过程中，不产生二次废渣、废水和废气，容易环保达标；含砷废渣经固化后最终形成的是耐久性良好的铝硅酸盐为主的凝胶矿物，砷通过类质同象替代被镶嵌在铝硅为主的化学键合陶瓷体中，这种凝胶矿物大多呈类沸石的非晶体结构，具有高温陶瓷的高强、耐久特征，但因没有高温烧结，而在常温条件下完成，故称之为低温陶瓷。通过这种方式进行的含砷废渣固化与传统技术相比，更加安全有效。
附图说明
附图是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明作进一步的阐述，但本发明的技术内容不限于所述范围。
实施例1：该含砷废渣固化体由含砷废渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含砷废渣100份（含砷48%的锡冶炼除尘灰），固化剂300份（高炉水渣50份、粉煤灰20份、钢渣10份、锡冶金炉渣20份、石灰50份、熟料150份）,砷渣处理剂10份（硅灰1份、超细粉煤灰1份、电石渣5.4份、窑灰1份、硫酸铁0.5份、硫酸铝0.2份、磷酸钠0.3、硼酸盐0.2份、硫酸钠0.4份），改性剂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、硅丙乳液1份），磷渣骨料600份。
该含砷废渣固化体的制备方法如下：
1、原料处理
1）含砷废渣处理（物质计量单位均为质量份）：
取含砷48%的锡冶炼除尘灰100份，与10份砷渣处理剂（硅灰1份，超细粉煤灰1份，电石渣5.4份，窑灰1份，硫酸铁0.5份，硫酸铝0.2份，磷酸钠0.3、硼酸盐0.2份、硫酸钠0.4份）经分别计量后，加入到120份水中，混合搅拌成为浆体，自然放置6天；
2）固化剂配制
取高炉水渣50份、粉煤灰20份、钢渣10份、锡冶金炉渣20份共100份，取石灰50份、熟料150份共200份；上述物料经计量后混合陈化2h，然后在球磨机中粉磨成为0.08㎜筛余4.8%的粉体。
3）改性剂：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、硅丙乳液1份，分别加入到120份水中。
4）骨料处理：筛分磷渣，测试粒度小于20㎜占94%，取600份备用。
2、含砷废渣固化体的制备
在搅拌状态下，把上述含砷废渣处理物料、固化剂粉体、磷渣骨料依次加入到改性剂水溶液中，混合搅拌10分钟，然后压制成240×115×53㎜的块体，自然静停12h，然后在95℃下蒸养48h，成为含砷废渣固化体。
3、性能测试
上述砷渣固化体抗压强度为36MPa，砷浸出为0.03mg/L。
实施例2：该含砷废渣固化体由含砷废渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含砷废渣100份（含砷36%的铜冶炼除尘灰90份、含砷2.0%的砷铁渣10份），固化剂45份（粉煤灰22份、煅烧煤矸石2份、煅烧粘土2份、煅烧赤泥2份、铜渣2份共30份、熟料15份）,砷渣处理剂60份（硅灰4份、超细粉煤灰5份、窑灰30份、造纸白泥10份、碳酸钙5份、白云石5份、硫酸铁1份），改性剂0.5份（聚羧酸0.2份、苯丙乳液0.3份），石英砂骨料30份。
该含砷废渣固化体的制备方法如下：
1、原料处理
1）含砷废渣处理（物质计量单位均为质量份）：
取含砷36%的铜冶炼除尘灰90份、含砷2.0%的砷铁渣10份，与60份砷渣处理剂（硅灰4份，超细粉煤灰5份，窑灰30份，造纸白泥10份，碳酸钙5份，白云石5份，硫酸铁1份）经分别计量后，加入到15份水中，混合搅拌均匀，自然放置1天；
2）固化剂配制
取粉煤灰22份、煅烧煤矸石2份、煅烧粘土2份、煅烧赤泥2份、铜渣2份共30份，熟料15份；上述物料经计量后混合陈化10h，然后在球磨机中粉磨成为0.08㎜筛余4.2%的粉体。
3）改性剂：取聚羧酸0.2份，苯丙乳液0.3份，分别加入到15份水中。
4）骨料处理：筛分石英砂，测试粒度小于20㎜占96%，取30份备用。
2、含砷废渣固化体的制备
在搅拌状态下，把上述含砷废渣处理物料、固化剂粉体、磷渣骨料依次加入到改性剂水溶液中，混合搅拌2分钟，然后压制成240×115×53㎜的块体，在145℃蒸压8h，成为含砷废渣固化体。
3、性能测试
上述砷渣固化体抗压强度为47MPa，砷浸出为0.04mg/L。
实施例3：该含砷废渣固化体由含砷废渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含砷废渣100份（含砷15%的铅锌冶炼除尘灰80份、含砷15%的脱硫石膏20份），固化剂110份（高炉水渣5份、磷渣43份、石灰30份、熟料32份）,砷渣处理剂30份（硅灰5份、烧碱4.5份、硅酸钠20份、磷酸钠0.3、硼酸盐0.2份），苯丙乳液改性剂2.5份，铅锌冶金废渣骨料315份。
该含砷废渣固化体的制备方法如下：
1、原料处理
1）含砷废渣处理（物质计量单位均为质量份）：
取含砷15%的铅锌冶炼除尘灰80份、含砷15%的脱硫石膏20份，与30份砷渣处理剂（硅灰5份，烧碱4.5份，硅酸钠20份，磷酸钠0.3、硼酸盐0.2份）经分别计量后，加入到30份水中，混合搅拌成为浆体，自然放置3天；
2）固化剂配制
取高炉水渣5份、磷渣43份共48份，取石灰30份、熟料32份共62份；上述物料经计量后混合陈化6h，然后在球磨机中粉磨成为0.08㎜筛余4.2%的粉体。
3）改性剂：苯丙乳液2.5份加入到30份水中。
4）骨料处理：破碎、筛分铅锌冶金废渣，测试粒度小于20㎜占92%，取315份备用。
2、含砷废渣固化体的制备
在搅拌状态下，把上述含砷废渣处理物料、固化剂粉体、骨料依次加入到改性剂水溶液中，混合搅拌6分钟，然后振动碾压成型，在自然环境中保湿养护28天，成为含砷废渣固化体。
3、性能测试
上述砷渣固化体抗压强度为13MPa，砷浸出为0.039mg/L。
实施例4：该含砷废渣固化体由含砷废渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含砷废渣100份（含砷2%的脱硫石膏50份、含砷1.8%的污泥50份），固化剂30份（高炉水渣15份、粉煤灰5份、石灰5份、熟料5份）,砷渣处理剂11份（电石渣10份、硫酸铝1.0份），腐植酸改性剂0.5份，锡冶炼渣骨料30份。
该含砷废渣固化体的制备方法如下：
1、原料处理
1）含砷废渣处理（物质计量单位均为质量份）：
取含砷2%的脱硫石膏50份、含砷1.8%的污泥50份，与11份砷渣处理剂（电石渣10份，硫酸铝1.0份）经分别计量后，加入到15份水中，混合搅拌，自然放置2天；
2）固化剂配制
取高炉水渣15份、粉煤灰5份共20份；取石灰5份、熟料5份共10份；上述物料经计量后混合陈化4h，然后在球磨机中粉磨成为0.08㎜筛余4.0%的粉体。
3）改性剂：取腐植酸0.5份加入到15份水中。
4）骨料处理
筛分锡冶炼渣，测试粒度小于20㎜占98%，取30份备用。
2、含砷废渣固化体的制备：
在搅拌状态下，把上述含砷废渣处理物料、固化剂粉体、骨料依次加入到改性剂水溶液中，混合搅拌6分钟，压制成240×115×53㎜的块体，自然静停12h后，分别自然养护28天、95℃下蒸养48h、145℃蒸压8小时成为含砷废渣固化体。
3、性能测试
上述砷渣固化体自然养护28天的试样抗压强度为14MPa，砷浸出为0.01mg/L。
上述砷渣固化体经95℃下蒸养48h的试样抗压强度为17MPa，砷浸出为0.005mg/L。
上述砷渣固化体经145℃下蒸压8h的试样抗压强度为19MPa，砷浸出为0.002mg/L。
实施例5：该含砷废渣固化体由含砷废渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含砷废渣100份（含砷2%的脱硫石膏40份、含砷2.9%的砷铁渣30份、含砷1.8%的污泥30份），固化剂30份（高炉水渣15份、粉煤灰5份、石灰5份、熟料5份）,砷渣处理剂20份（电石渣10份、硫酸铝1.0份），腐植酸改性剂0.5份，锡冶炼渣骨料30份。
该含砷废渣固化体的制备方法如下：
1、原料处理
1）含砷废渣处理（物质计量单位均为质量份）：
取含砷2%的脱硫石膏40份、含砷2.9%的砷铁渣30份、含砷1.8%的污泥30份，与20份砷渣处理剂（电石渣10份、硫酸铝1.0份）经分别计量后，加入到15份水中，混合搅拌，自然放置2天；
2）固化剂配制
取高炉水渣15份、粉煤灰5份共20份；取石灰5份、熟料5份共10份；上述物料经计量后混合陈化4h，然后在球磨机中粉磨成为0.08㎜筛余4.0%的粉体。
3）改性剂：取腐植酸0.5份加入到15份水中。
4）骨料处理：筛分锡冶炼渣，测试粒度小于20㎜占98%，取30份备用。
2、含砷废渣固化体的制备：
在搅拌状态下，把上述含砷废渣处理物料、固化剂粉体、骨料依次加入到改性剂水溶液中，混合搅拌6分钟，压制成240×115×53㎜的块体，自然静停12h后，分别自然养护28天、95℃下蒸养48h、145℃蒸压8小时成为含砷废渣固化体。
3、性能测试
上述砷渣固化体自然养护28天的试样抗压强度为14MPa，砷浸出为0.01mg/L。
上述砷渣固化体经95℃下蒸养48h的试样抗压强度为17MPa，砷浸出为0.005mg/L。
上述砷渣固化体经145℃下蒸压8h的试样抗压强度为19MPa，砷浸出为0.002mg/L。
实施例6：该含砷废渣固化体由砷钙渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含砷3.2%的砷钙渣100份，固化剂300份（高炉水渣85份、钢渣15份、石灰20份、熟料180份）,砷渣处理剂60份（硅灰10份、超细粉煤灰10份、电石渣20份、窑灰20份），改性剂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、硅丙乳液1份、环氧乳液0.5份、沥青乳液0.5份），骨料600份（铜冶炼渣100份、磷渣300份、石英砂200份）。
该含砷废渣固化体的制备方法如下：
1、原料处理
1）含砷废渣处理（物质计量单位均为质量份）：
取含砷3.2%的砷钙渣100份，与60份砷渣处理剂（硅灰10份，超细粉煤灰10份，电石渣20份，窑灰20份）经分别计量后，加入到30份水中，混合搅拌，自然放置4天；
2）固化剂配制
取高炉水渣85份、钢渣15份共100份；取石灰20份、熟料180份共200份；上述物料经计量后混合陈化8h，然后在球磨机中粉磨成为0.08㎜筛余3.0%的粉体。
3）改性剂
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、硅丙乳液1份、环氧乳液0.5份，沥青乳液0.5份，加入到30份水中，并搅拌均匀。
4）骨料处理：筛分骨料，取粒度小于20㎜占90%的铜冶炼渣100份、磷渣300份、石英砂200份混合备用。
2、含砷废渣固化体的制备：
在搅拌状态下，把上述含砷废渣处理物料、固化剂粉体、骨料依次加入到改性剂水溶液中，混合搅拌8分钟，分别压制、振动和碾压成型，自然静停24h后，分别自然养护28天、95℃下蒸养48h、145℃蒸压8小时成为含砷废渣固化体。
3、性能测试
上述砷渣固化体压制成型试样自然养护28天的试样抗压强度为22MPa，砷浸出为0.006mg/L；95℃下蒸养48h抗压强度为28MPa，砷浸出为0.004mg/L；145℃蒸压8小时抗压强度为36MPa，砷浸出为0.002mg/L；
上述砷渣固化体振动成型试样自然养护28天的试样抗压强度为17MPa，砷浸出为0.005mg/L；95℃下蒸养48h抗压强度为21MPa，砷浸出为0.0045mg/L；145℃蒸压8小时抗压强度为30MPa，砷浸出为0.0027mg/L。
上述砷渣固化体碾压成型试样自然养护28天的试样抗压强度为12MPa，砷浸出为0.0058mg/L；95℃下蒸养48h抗压强度为19MPa，砷浸出为0.0041mg/L；145℃蒸压8小时抗压强度为23MPa，砷浸出为0.0022mg/L。
实施例7：该含砷废渣固化体由砷钙渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分按照重量百分比计量为：含砷1.6%的砷钙渣100份，固化剂300份（高炉水渣85份、钢渣15份、石灰20份、熟料180份）,砷渣处理剂60份（硅灰10份、超细粉煤灰10份、电石渣20份、窑灰20份），改性剂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、硅丙乳液1份、环氧乳液0.5份、沥青乳液0.5份），骨料600份（铜冶炼渣100份、磷渣300份、石英砂200份）。
该含砷废渣固化体的制备方法如下：
以砷含量为1.6%的含砷污泥为固化对象，物料配方、工艺同实施例6，所得到的砷渣固化体性能为：
上述砷渣固化体压制成型试样自然养护28天的试样抗压强度为16MPa，砷浸出为0.0046mg/L；95℃下蒸养48h抗压强度为19MPa，砷浸出为0.0024mg/L；145℃蒸压8小时抗压强度为22MPa，砷浸出为0.0012mg/L；
上述砷渣固化体振动成型试样自然养护28天的试样抗压强度为14MPa，砷浸出为0.0035mg/L；95℃下蒸养48h抗压强度为16MPa，砷浸出为0.0021mg/L；145℃蒸压8小时抗压强度为22MPa，砷浸出为0.0017mg/L。
上述砷渣固化体碾压成型试样自然养护28天的试样抗压强度为8MPa，砷浸出为0.0068mg/L；95℃下蒸养48h抗压强度为20MPa，砷浸出为0.0046mg/L；145℃蒸压8小时抗压强度为23MPa，砷浸出为0.0005mg/L
Claims (9)
1.一种含砷废渣固化体，其特征在于：它由含砷废渣、固化剂、砷渣处理剂、改性剂、骨料和水组成，各组分的重量比为：含砷废渣100份、固化剂20～200份、砷渣处理剂10～60份、改性剂0.5～5.0份、骨料30～600份、水30～240份；固化剂是工业废渣和矿物激发材料的混合物，改性剂是聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一种或两种以上的任意混合物，骨料是磷渣、石英砂、冶金炉渣中的一种或两种以上的任意混合物，砷渣处理剂是硅灰、超细粉煤灰、电石渣、窑灰、造纸白泥、石灰石、白云石、硫酸铁、硫酸铝、碱及碱土金属的硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、硫酸盐中的一种或两种以上的任意混合物。
2.根据权利要求1所述的含砷废渣固化体，其特征在于：含砷废渣是含砷1.6%～48%的冶炼除尘灰、含砷脱硫石膏、砷钙渣、砷铁渣、含砷污泥中的一种或两种以上的任意混合物。
3.根据权利要求1所述的含砷废渣固化体，其特征在于：固化剂中，工业废渣是高炉水渣、粉煤灰、磷渣、钢渣、煅烧煤矸石、煅烧粘土、煅烧赤泥、有色冶金炉渣中的一种或两种以上的任意混合物，矿物激发材料是石灰、熟料中的一种或两种的任意混合物，工业废渣与矿物激发材料混配的质量比为100：50～200。
4.根据权利要求1所述的含砷废渣固化体，其特征在于：改性剂中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、硅丙乳液、环氧乳液、沥青乳液中的一种或两种以上的任意混合物。
5.一种权利要求1所述含砷废渣固化体的制备方法，其特征在于工艺步骤为：
（1）按重量比，取100份含砷废渣、10～60份砷渣处理剂，加入到15～120份的水中，搅拌均匀后，静置1～6天，配制得到含砷废渣处理料；
（2）按重量比，取工业废渣和矿物激发材料的混合物20～200份，其中工业废渣与矿物激发材料按照质量比为100：50～200混合均匀，陈化2～10小时，再将陈化的混合料进行研磨，得到固化剂粉体；
（3）按重量比，取0.5～5.0份聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一种或两种以上的任意混合物，加入到15～120份的水中搅拌混合均匀，配制成为改性剂水溶液；
（4）按重量比，取30～600份磷渣、石英砂、冶金炉渣中的一种或两种以上的任意混合物，经破碎、筛分，得到自然级配颗粒骨料；
（5）在搅拌状态下，将上述含砷废渣处理料、固化剂粉体和骨料，依次加入到改性剂水溶液中，混合搅拌2～10min，得到砷废渣混合物料；
（6）将砷废渣混合物料加入到模具中，在常温、常压下，用常规成型工艺，经振动、压制成型后，静停12～24h，进行保湿自然养护28天，或在95℃蒸养48h，或在145℃以上蒸压8h以上，得到含砷废渣固化体。
6.根据权利要求5所述的含砷废渣固化体的制备方法，其特征在于：含砷废渣是含砷1.6%～48%的冶炼除尘灰、含砷脱硫石膏、砷钙渣、砷铁渣、含砷污泥中的一种或两种以上的任意混合物。
7.根据权利要求5所述的含砷废渣固化体的制备方法，其特征在于：固化剂中，工业废渣是高炉水渣、粉煤灰、磷渣、钢渣、煅烧煤矸石、煅烧粘土、煅烧赤泥、有色冶金炉渣中的一种或两种以上的任意混合物，矿物激发材料是石灰、熟料中的一种或两种的任意混合物，固化剂粉体的细度为0.08㎜筛余小于5%。
8.根据权利要求5所述的含砷废渣固化体的制备方法，其特征在于：改性剂中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、硅丙乳液、环氧乳液、沥青乳液中的一种或两种以上的任意混合物。
9.根据权利要求5所述的含砷废渣固化体的制备方法，其特征在于：骨料自然级配颗粒的尺寸为小于20㎜占90%以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: RESEARCH AND DESIGN INST., YUNNAN TIN INDUSTRY GRO Effective date: 20120716 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20120716 Address after: 650093 Kunming, Yunnan, Wuhua District Road, No. 253 Applicant after: Kunming University of Science and Technology Co-applicant after: Research & Design Institute of Yunnan Tin Industry Group Inc. Address before: 650093 Kunming, Yunnan, Wuhua District Road, No. 253 Applicant before: Kunming University of Science and Technology |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130612 Termination date: 20140429 |