CN102746850A - 一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法，以石灰和高钙粉煤灰为原料采用熔融-水热合成工艺，合成具有良好性能的重金属污染土壤稳定剂；稳定效果好、合成工艺简单、生产成本低廉的优点。本发明不仅开辟了一条合理有效的火力发电厂高钙粉煤灰资源化利用新途径，缓解堆放场的压力；同时也为重金属污染土壤提供廉价高效而又环保的原位修复稳定材料。

Description

一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法
技术领域
本发明涉及重金属污染治理技术领域，特别涉及一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法。
背景技术
中国是以煤炭为主要能源的国家，电力产量的76％是由煤炭产生的，每年用煤超过4亿吨，占全国原煤产量的三分之一。随着我国电力工业的发展，粉煤灰的排放量也日益增加，2010年达到3亿吨，成为世界最大的排灰国。但是，目前我国的粉煤灰利用率低，而且主要用于筑路基和回填，每年仍有大部分未能利用的粉煤灰储存于灰场中，未能将粉煤灰最大资源化。与此同时，还需大量征地用于储灰，建灰场费用和运行费用都很高；另外，粉煤灰用于筑路或回填会受地区、时间的限制，存在使用不均衡、不连续的问题。因此，大力拓展粉煤灰在其他领域的应用显得非常迫切。
高钙粉煤灰是火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种氧化钙成分较高的粉煤灰，是一种既含有一定数量水硬性晶体矿物又含有潜在活性物质的材料，利用其具有较高活性的性能，在重金属污染土壤修复方面表现出良好的效果。
另外，我国也是一个重金属开发历史悠久的国家。由于社会经济发展的需要，重金属矿产的开发利用更是得以飞速发展，尤其是近几年，我国重金属产量需求快速增长。重金属资源是国民经济发展的基础和重要组成部分，一方面重金属资源的开发为我国社会经济的快速发展做出了巨大的贡献，另一方面大量的重金属资源开发活动势必造成严重的重金属污染，尤其是个体矿山的开发、污水灌溉等等；由于其各方面的技术、设备简陋，环保意识缺乏等原因对环境的破坏和污染特别严重，甚至引发严重的重金属污染事件，直接威胁到人类的生命安全。
重金属在土壤中的形态是其所处能理状态的反应，与土壤中的其他物质结合而以一定的形态存在，它的迁移与传输就是在一定的形态下进行的。当重金属进入土壤后与土壤中的矿物质（主要是黏土矿物和硅酸盐矿物）、有机物（主要是植物生理代谢的产物，如腐植酸等）及微生物发生吸附、络合和矿化作用，伴随着能量的变化，导致重金属元素的赋存形式的改变以及时空迁移变化。当外源重金属进入土壤以后其形态会不断地发生形态转化，而具有迁移性的可溶态和可交换态重金属具有生物有效性，能与作物发生吸附作用，并在植物体内运输和重新分布。
因此，土壤被污染后，为了避免其对植物生长和通过食物链对人类造成危害，需对重金属污染土壤进行修复治理。
重金属污染土壤修复技术主要有两条途径：
一、改变重金属元素在土壤中的存在形态，使其由活化态转变为稳定态。
二、从土壤中去除重金属元素，使土壤中的重金属元素的浓度接近或达到背景含量水平。该方法是通过向重金属污染土壤中添加稳定剂，使重金属得到吸附或共沉淀来降低其移动性，转变为稳定态从而降低其污染扩散。然后，通过种植高富集植物，依靠植物根系的富集作用将重金属富集在植物体内达到净化土壤的目的。
发明内容
本发明的发明目的是针对现有重金属污染治理的技术不足，提供一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法，包括如下步骤：
1）先将固体石灰与高钙粉煤灰研磨，石灰和高钙粉煤灰按照1:2（重量比）均匀混合形成混合物；
2）接着往混合物中加水，至氢氧化钙浓度为2.0 mol/L，在500-600℃下培烧1小时后自然冷却，研磨均匀形成焙烧产物；
3）然后向培烧产物中按照固液比1:5加入水，在室温下搅拌老化；搅拌老化时间t≥36小时；
4）再放入高压釜中，在140~160℃下加热10~12小时，停止加热，形成合成样品；
5）将上述步骤4）处理过的合成样品洗涤至pH值≤10；过滤得废液和固体产物，将该固体产物干燥即得到粉煤灰稳定剂。
优选地，所述高钙粉煤灰为火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的具有氧化钙成分的粉煤灰，该高钙粉煤灰既具有水硬性晶体矿物又含有潜在活性物质的材料。 
优选地，步骤5）中，循环利用废液中残余的氢氧化钙。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果： 
本发明以石灰和高钙粉煤灰为原料采用熔融-水热合成工艺，合成具有良好性能的重金属污染土壤稳定剂；稳定效果好、合成工艺简单、生产成本低廉的优点。本发明不仅开辟了一条合理有效的火力发电厂高钙粉煤灰资源化利用新途径，缓解堆放场的压力；同时也为重金属污染土壤提供廉价高效而又环保的原位修复稳定材料。
附图说明
图1为本发明用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。除非特别说明，本发明采用的材料和加工方法为本技术领域常规材料和加工方法。
如图1所示，1、一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）先将固体石灰与高钙粉煤灰研磨，石灰和高钙粉煤灰按照1:2（重量比）均匀混合形成混合物；
2）接着往混合物中加水，至氢氧化钙浓度为2.0 mol /L，在500-600℃下培烧1小时后自然冷却，研磨均匀形成焙烧产物；
3）然后向培烧产物中按照固液比1:5加入水，在室温下搅拌老化；搅拌老化时间t≥36小时；
4）再放入高压釜中，在140~160℃下加热10~12小时，停止加热，形成合成样品；
5）将上述步骤4）处理过的合成样品洗涤至pH值≤10；过滤得废液和固体产物，将该固体产物干燥即得到粉煤灰稳定剂。
所述高钙粉煤灰为火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的具有氧化钙成分的粉煤灰，该高钙粉煤灰为既具有水硬性晶体矿物又含有潜在活性物质的材料。 步骤5）中，循环利用废液中残余的Ca(OH)2。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (3)

1.一种用于治理重金属污染的粉煤灰稳定剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）先将固体石灰与高钙粉煤灰研磨，石灰和高钙粉煤灰按照1:2（重量比）均匀混合形成混合物；
2）接着往混合物中加水，至氢氧化钙浓度为2.0 mol/L，在500-600℃下培烧1小时后自然冷却，研磨均匀形成焙烧产物；
3）然后向培烧产物中按照固液比1:5（质量比）加入水，在室温下搅拌老化；搅拌老化时间t≥36小时；
4）再放入高压釜中，在140~160℃下加热10~12小时，停止加热，形成合成样品；
5）将上述步骤4）处理过的合成样品洗涤至pH值≤10；过滤得废液和固体产物，将该固体产物干燥即得到粉煤灰稳定剂。
2.按照权利要求1所述用于重金属污染治理的稳定剂，其特征在于：所述高钙粉煤灰为火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的具有氧化钙成分的粉煤灰。
3.按照权利要求1所述用于重金属污染治理的稳定剂，其特征在于：步骤5）中，循环利用废液中残余的氢氧化钙。
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