CN103803881B

CN103803881B - 一种重金属污染土制砖方法

Info

Publication number: CN103803881B
Application number: CN201310753196.7A
Authority: CN
Inventors: 薛强; 李江山; 陈益人; 王平; 李振泽; 钟锋
Original assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Current assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103803881A

Abstract

本发明涉及一种重金属污染土制砖方法，包括重金属污染土洗土及制砖两个过程。重金属污染土和淋洗溶液按液固比20：1（L：kg）在淋洗设备中搅拌20-30分钟，形成的泥浆依次通过旋流器、浓密机和离心机，得到干净的土壤，向干净土壤中添加磷矿渣和水泥，干净土壤占70%、磷矿渣占10%-15%、水泥占15%-20%，将混合物强力搅拌5-10分钟形成均匀混合物，于压砖机中在5MPa的力作用下压制成砖坯，将砖坯在温度20℃±2℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到成品砖。该砖实现了重金属污染土和磷矿渣的资源化利用，具有强度大、污染小、价格低及制作方便等特点。

Description

一种重金属污染土制砖方法

技术领域

本发明涉及一种制砖方法。

背景技术

目前，我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，随着城市化、工业化进程的加快，越来越多的土地遭受重金属污染，城市战略布局重新调整，大量的重金属遗留场地急需治理。土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性和长期性，重金属通过根系作用进入植物中，植物的生长受到抑制，人类的生命健康也将间接地受到威胁，同时，重金属污染物也会迁移并暴露于地下水和大气中，破坏生态环境。污染土地必须经过修复处理方可重新开发利用，由于不经修复而利用的“毒地”不断曝光，国家愈加重视土地污染的治理，“十二五”第一个专项规划的出台，标志着我国将加大力度治理重金属污染土地。

土壤化学淋洗修复技术由于其效率高、速度快而被广泛采用。化学淋洗溶液在去除污染土中重金属的同时，也会导致土壤中营养元素的流失，对土壤质地造成破坏，淋洗后土壤的利用价值大大降低，其农用将引起减产、家产品质量低下等问题。因此，淋洗修复后重金属污染土壤的资源化利用将是一个重要挑战。

由于我国粘土资源宝贵，粘土用于制砖已被禁止。采用淋洗修复后重金属污染土制备砖将是一种很好的出路。但如何控制砖中重金属的释放，以及提高砖的强度会是一个重要瓶颈。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开了一种重金属污染土制砖方法，该方法的目的在于提供一种利用重金属污染土制备环境污染小、附加值高、成本低、操作简单且可规模化应用的砖，其技术解决方案为：

一种重金属污染土制砖方法，所述方法包括重金属污染土洗土及制砖两个过程，所述的重金属污染土洗土按以下步骤进行：

A将重金属污染土置于淋洗设备中，向淋洗设备中添加淋洗溶液形成泥浆，淋洗溶液体积与重金属污染土质量的比例为20：1（L：kg）。

B泥浆在淋洗设备搅拌下洗土20-30分钟。

C将泥浆通过旋流器，去除泥浆中粒径大于0.075mm的颗粒。

D再将泥浆通过浓密机，对泥浆进行固液初分离，将分离的固体土壤通过离心机，对土壤进行固液细分离，得到干净土壤。

所述的制砖按以下步骤进行：

E将干净土壤置于强力搅拌机中，向强力搅拌机中按质量比添加磷矿渣和水泥形成混合物，干净土壤占70%、磷矿渣占10%-15%、水泥占15%-20%。

F将混合物强力搅拌5-10分钟形成均匀混合物，将混合物传输到压砖机中，通过5MPa的力将混合物压制成砖坯。

G将砖坯在温度20℃±2℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到成品砖。

所述的淋洗设备中含有搅拌装置。

所述的干净土壤满足《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)三级标准，且含水率在15%-20%之间。

所述的磷矿渣粒径小于100μm，Al₂O₃+SiO₂含量大于30%且磷含量大于5%。

所述的淋洗溶液为水或酸或螯合剂中的一种。

由于采用了以上技术方案，本发明的一种重金属污染土制砖方法，采用淋洗溶液去除重金属污染土中的可溶性重金属，降低砖材的环境风险，洗土后的重金属污染土经过旋流器，其中的无污染、大粒径颗粒得到去除，提高后期的固化效果，再经过浓密机，提高固液分离速度，降低离心成本。水泥的加入增加了重金属污染土的强度，水泥水化产物氢氧化钙能与磷矿渣中的活性氧化物反应生成新的胶凝体，加速重金属污染土的硬化，提高污染土中重金属的稳定性。磷矿渣为废弃物，比表面积大，具有微珠效应，可充填砖中的孔隙，减少污染土中重金属对水化反应的阻滞作用，提高砖材强度和防渗性能，磷矿渣中磷可和污染土中的重金属发生化学反应，生成迁移性更小的沉淀。该砖材不但解决了重金属污染土和磷矿渣的出路问题，而且制备过程简单，环境污染小，抗压强度大且稳定，是一种资源节约且环境友好的建筑材料。

附图说明

附图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：

见附图。

一种重金属污染土制砖方法，所述方法包括重金属污染土洗土及制砖两个过程，所述的重金属污染土洗土，将重金属污染土置于淋洗设备中，淋洗设备中含有搅拌装置，向淋洗设备中添加淋洗溶液形成泥浆，淋洗溶液可为水、酸、螯合剂中的一种，淋洗溶液体积与重金属污染土质量的比例为20：1（L：kg），泥浆在淋洗设备搅拌作用下洗土20-30分钟，去除污染土中可溶性重金属，降低成品砖的环境风险。将泥浆通过旋流器，去除泥浆中粒径大于0.075mm的颗粒，大粒径土壤颗粒含重金属浓度低，且易去除，分离出的大粒径土壤可直接应用，粒径小于0.075mm的土壤颗粒主要为粉粒和粘粒，有利于制砖过程强度的形成。再将泥浆通过浓密机，对泥浆进行固液初分离，提高固液分离效率，减小离心分离成本，将分离的固体土壤通过离心机，对土壤进行固液细分离，得到干净土壤，干净土壤须满足《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)三级标准，减小重金属含量过高对于后期水化反应的阻滞作用，降低成品砖环境风险，且含水率在15%-20%之间，供水化反应用。所述的制砖，将干净土壤置于强力搅拌机中，向强力搅拌机中添加磷矿渣和水泥形成混合物，水泥的加入增加了重金属污染土的强度，水泥水化产物氢氧化钙能与磷矿渣中的活性氧化物反应生成新的胶凝体，加速重金属污染土的硬化，同时，水化产物可通过物理包裹、化学反应等钝化污染土中的重金属污染物，降低重金属的释放，提高污染土中重金属的稳定性。磷矿渣粒径小于100μm，Al₂O₃+SiO₂含量大于30%且磷含量大于5%，磷矿渣比表面积大，具有微珠效应，可填充砖听孔隙，降低污染土中重金属对水泥水化反应的不良影响，磷矿渣中磷可和污染土中的重金属发生化学反应，生成迁移性更小的沉淀，按质量百分比称取干净土壤、磷矿渣和水泥，干净土壤占70%、磷矿渣占10%-15%、水泥占15%-20%，将混合物强力搅拌5-10分钟形成均匀混合物，将均匀混合物传输到压砖机中，通过5MPa的力将均匀混合物压制成砖坯，将砖坯在温度20℃±2℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到成品砖。

具体实施例

实施例1

本实施例称取重金属污染土500kg，将重金属污染土置于带搅拌装置的淋洗设备中，向淋洗设备中添加0.01mol/LEDTA淋洗溶液形成泥浆，淋洗溶液体积为10000L，泥浆在淋洗设备搅拌作用下洗土20分钟，将泥浆通过旋流器，去除泥浆中粒径大于0.075mm的颗粒，再将泥浆通过浓密机，对泥浆进行固液初分离，将分离的固体土壤通过离心机，对土壤进行固液细分离，得到干净土壤，经测试干净土壤达到《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)三级标准，且含水率为19.3%，将干净土壤置于强力搅拌机中，向强力搅拌机中添加磷矿渣和水泥形成混合物，按质量百分比称取干净土壤、磷矿渣和水泥，磷矿渣72kg、水泥143kg，将混合物强力搅拌5分钟形成均匀混合物，将均匀混合物传输到压砖机中，通过5MPa的力将均匀混合物压制成砖坯，将砖坯在温度18℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到成品砖。测定成品砖抗压强度、重金属浸出浓度，抗压强度采用万能试验机，浸出浓度采用《固体废物—浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ557—2010）标准。各测试结果见表1，各项指标均达到《非烧结垃圾尾矿砖》（JC/T422-2007）的要求。

表1实施例1成品砖试验结果

实施例2

本实施例称取重金属污染土500kg，将重金属污染土置于带搅拌装置的淋洗设备中，向淋洗设备中添加0.01mol/LHCl淋洗溶液形成泥浆，淋洗溶液体积为10000L，泥浆在淋洗设备搅拌作用下洗土25分钟，将泥浆通过旋流器，去除泥浆中粒径大于0.075mm的颗粒，再将泥浆通过浓密机，对泥浆进行固液初分离，将分离的固体土壤通过离心机，对土壤进行固液细分离，得到干净土壤，经测试干净土壤达到《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)三级标准，且含水率为16.2%，将干净土壤置于强力搅拌机中，向强力搅拌机中添加磷矿渣和水泥形成混合物，按质量百分比称取干净土壤、磷矿渣和水泥，磷矿渣107kg、水泥107kg，将混合物强力搅拌10分钟形成均匀混合物，将均匀混合物传输到压砖机中，通过5MPa的力将均匀混合物压制成砖坯，将砖坯在温度22℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到成品砖。测定成品砖抗压强度、重金属浸出浓度，抗压强度采用万能试验机，浸出浓度采用《固体废物—浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ557—2010）标准。各测试结果见表2，各项指标均达到《非烧结垃圾尾矿砖》（JC/T422-2007）的要求。

表2实施例2成品砖试验结果

——：未检出。

实施例3

本实施例称取重金属污染土500kg，将重金属污染土置于带搅拌装置的淋洗设备中，向淋洗设备中添加自来水淋洗溶液形成泥浆，淋洗溶液体积为10000L，泥浆在淋洗设备搅拌作用下洗土30分钟，将泥浆通过旋流器，去除泥浆中粒径大于0.075mm的颗粒，再将泥浆通过浓密机，对泥浆进行固液初分离，将分离的固体土壤通过离心机，对土壤进行固液细分离，得到干净土壤，经测试干净土壤达到《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)三级标准，且含水率为19.4%，将干净土壤置于强力搅拌机中，向强力搅拌机中添加磷矿渣和水泥形成混合物，按质量百分比称取干净土壤、磷矿渣和水泥，磷矿渣86kg、水泥129kg，将混合物强力搅拌8分钟形成均匀混合物，将均匀混合物传输到压砖机中，通过5MPa的力将均匀混合物压制成砖坯，将砖坯在温度20℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到成品砖。测定成品砖抗压强度、重金属浸出浓度，抗压强度采用万能试验机，浸出浓度采用《固体废物—浸出毒性浸出方法水平振荡法》（HJ557—2010）标准。各测试结果见表3，各项指标均达到《非烧结垃圾尾矿砖》（JC/T422-2007）的要求。

表3实施例3成品砖试验结果

——：未检出。

Claims

1.一种重金属污染土制砖方法，所述方法包括重金属污染土洗土及制砖两个过程，其特征在于：所述的重金属污染土洗土按以下步骤进行：

A将重金属污染土置于带搅拌装置的淋洗设备中，向淋洗设备中添加淋洗溶液形成泥浆，淋洗溶液体积与重金属污染土质量的比例为20L：1kg；

B泥浆在淋洗设备搅拌下洗土20-30分钟；

C将泥浆通过旋流器，去除泥浆中粒径大于0.075mm的颗粒；

D再将泥浆通过浓密机，对泥浆进行固液初分离，将分离的固体土壤通过离心机，对土壤进行固液细分离，得到干净土壤；

所述的制砖按以下步骤进行：

E将干净土壤置于强力搅拌机中，向强力搅拌机中按质量比添加磷矿渣和水泥形成混合物，干净土壤占70％、磷矿渣占10％-15％、水泥占15％-20％；

F将混合物强力搅拌5-10分钟形成均匀混合物，将混合物传输到压砖机中，通过5MPa的力将混合物压制成砖坯；

G将砖坯在温度20℃±2℃、湿度95％条件下进行养护28天，得到成品砖。

2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土制砖方法，其特征在于：所述的干净土壤满足《土壤环境质量标准》GB15618-1995三级标准，且含水率在15％-20％之间。

3.根据权利要求1所述的一种重金属污染土制砖方法，其特征在于：所述的磷矿渣粒径小于100μm，Al₂O₃+SiO₂含量大于30％且磷含量大于5％。

4.根据权利要求1所述的一种重金属污染土制砖方法，其特征在于：所述的淋洗溶液为水或酸或螯合剂中的一种。