CN104046362A - 一种重金属污染土固化剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土固化剂及制备方法，属于环境工程技术领域。该固化剂由磷矿石、电石渣和水淬渣组成，磷矿石、水淬渣和电石渣的质量比为5：5：1，磷矿石和水淬渣均经水洗、球磨预处理，有效去除其中的可溶性盐，提高胶凝反应强度，磷矿石中的磷可和大量重金属元素形成不溶物，而实现重金属的稳定化，电石渣可激发磷矿石和水淬渣中的活性氧化物，生成的硅铝基胶凝可实现污染土的固化，使污染土强度提高，重金属污染物被包裹、吸附而失去迁移性。该固化剂采用固体废弃物为主要原料，利用固体废弃物本身化学性质和相互间的活性激发实现了重金属污染土的固化稳定化，具有无二次污染、成本低廉、制备方便及资源利用率高等特点。

Description

一种重金属污染土固化剂及制备方法

技术领域

本发明公开了一种重金属污染土固化剂及制备方法，属于环境工程技术领域。

背景技术

根据全国土壤污染状况调查公报，我国土壤污染类型以无机型为主，镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8 种重金属污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。随着我国城市化、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，大量的重金属污染遗留场地急需治理。土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性和长期性等特点，难以修复。当土壤中重金属积累到一定程度后，重金属一般可通过水、大气和食物等途径进入人体，直接危害人类健康。铅、汞、铬、 砷、镉等重金属还具有致毒、致畸和致癌风险。同时，重金属不易被降解，是植物强烈积累的元素，农作物的生长将受到抑制。

目前，对于重金属污染土的修复技术主要包括固化稳定化法，工程措施法(客土、 换土和深耕翻土等)，物理化学修复法(电法、化学淋洗和玻璃化法等) 以及植物修复法。中国专利公开号CN102061177A，公开日2011年5月18日，发明名称为以工业废电石渣为原料的重金属锌污染土固化剂，提出一种以工业废电石渣为原料的重金属锌污染土的固化配方，该配方由水泥、电石渣和膨润土三者组成，通过促进水泥水化反应，提高固化效果。这种固化剂普遍使用水泥，固化效果多依赖水泥的添加量，成本难以控制，长期稳定性差；中国专利公开号CN201310493630.2，公开日2013年10月18日，发明名称为六价铬污染土壤的淋洗方法，将0.21-0.82mol/L的盐酸和污染土壤按照质量比为5:1-10:1进行搅拌，静置后抽出上清液，将上清液在酸性条件下加入还原剂铁粉或焦亚硫酸钠或其二者的任意比混合物，加入量为每kg土59-68g，将淋洗液中六价铬还原为三价铬，加入固体碱将三价铬沉淀出来，实现分离。这种固化方法固化重金属种类单一，操作复杂，可控性差，二次污染风险大；中国专利公开号CN201210355258.4，公开日2012年9月21日，发明名称为一种碱性铬污染土壤的微生物修复方法，该方法以解糖假苍白杆菌PseudochrobactrumsaccharolyticumLY10为修复菌株，以10⁷-10⁸cells mL^-1为菌体接种浓度，按照土壤与菌液质量体积比（g:mL）为1:3的比例添加菌液，于28℃下培养，每隔5d补充培养基，以维持菌体的生长代谢活性；修复22d后，土壤中Cr(VI)去除率达95.9%，可交换态铬含量显著降低，经修复后，污染土壤中铬的赋存形态明显改变，其生物有效性降低，达到修复效果。这种固化方法固化重金属种类单一，修复周期长，导致修复效率较低，成本较高。

现有的重金属污染土固化剂普遍采用水泥，固化效果多依赖添加量，制备条件繁杂，难以控制成本，长期稳定性差，而且现有固化方法固化重金属种类比较单一，操作复杂，可控性差，导致重金属污染土固化稳定化修复效率低下，二次污染及环境风险大，成本高。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种重金属污染土固化剂及制备方法，该固化剂具有成本低廉、制作方便、无二次污染、资源化利用率高及固化重金属种类全面等优点，为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种重金属污染土固化剂，所述的固化剂由磷矿石、电石渣和水淬渣组成，其中，所述固化剂各组份的质量比为： 

磷矿石    5份

水淬渣    5份

电石渣    1份。

一种重金属污染土固化剂制备方法，所述制备方法按以下步骤进行：

a) 将磷矿石和水淬渣经水洗后在105℃条件下烘干，球磨并过100目筛，其中，磷矿石磷品位大于30%，水淬渣Al₂O₃+ SiO₂含量大于30%；

b) 将电石渣在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛；

c) 在常温下，将处理后的磷矿石、水淬渣和电石渣按照质量比为5：5：1，混合均匀形成混合物，采用固体粉末状NaOH调节混合物pH为10-12，混合均匀形成重金属污染土固化剂。

由于采用了以上技术方案，本发明的一种重金属污染土固化剂及制备方法，磷矿石和水淬渣均经过水洗、球磨预处理，有效去除其中的可溶性盐，避免了可溶性盐对后续水化反应的影响，提高了胶凝反应强度，磷矿石中的磷可和大量重金属元素形成不溶物，而实现重金属的稳定化，电石渣可激发磷矿石和水淬渣中的活性氧化物，采用NaOH调节固化剂pH为强碱性，保证了活性氧化物的充分激发，生成的硅铝基胶凝可实现污染土的固化，使重金属污染土强度提高，增强了重金属污染土抵抗环境侵蚀的能力，同时，重金属污染物受到硅铝基胶凝的包裹、吸附作用而失去迁移性。该固化剂采用固体废弃物为主要原料，利用固体废弃物本身化学性质和相互间的活性激发实现了重金属污染土的固化稳定化，具有无二次污染、成本低廉、资源利用率高及固化重金属种类全面等特点。

具体实施方式

一种重金属污染土固化剂，所述的固化剂由磷矿石、电石渣和水淬渣组成，其中，所述固化剂各组份的质量比为： 

磷矿石    5份

水淬渣    5份

电石渣    1份。

一种重金属污染土固化剂制备方法，所述制备方法按以下步骤进行：

a) 将磷矿石和水淬渣经水洗后在105℃条件下烘干，球磨并过100目筛，其中，磷矿石磷品位大于30%，磷可和大部分重金属，如铅、砷、镉等，反应生成难溶性化合物，而实现重金属的稳定化，水洗可去除磷矿石中的可溶性无机盐等，避免无机盐对水化反应的影响，以增强固化剂的固化强度，球磨可破坏磷矿石中的惰性结构体，使磷矿石活性增强，增大磷矿石表面积有利于胶凝反应；水淬渣Al₂O₃+SiO₂含量大于30%，Al₂O₃与SiO₂能和电石渣中的氢氧化钙反应生成铝酸钙、硅酸钙及硅铝酸钙等胶凝。

b) 将电石渣在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛。电石渣中含有大量的氧化钙和氢氧化钙，可和磷矿石和水淬渣中的Al₂O₃、SiO₂等活性氧化物反应生成硅铝基胶凝，从而实现污染土的固化，增强污染土强度，使重金属污染物被包裹、吸附而失去迁移性。

c) 在常温下，将处理后的磷矿石、水淬渣和电石渣按照质量比为5：5：1，混合均匀形成混合物，采用固体粉末状NaOH调节混合物pH为10-12，混合均匀形成重金属污染土固化剂。采用NaOH调节固化剂pH为强碱性，保证了活性氧化物的充分激发。

实施案例

下面结合相关实施案例进一步详细叙述：

实施案例1 

选取磷品位为32%的磷矿石，将磷矿石用自来水清洗，再在105℃条件下烘干，采用球磨机将磷矿石球磨，并过100目筛。将电石渣在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛。选取Al₂O₃+ SiO₂含量为40%的水淬渣，将水淬渣经自来水清洗后在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛。分别称取处理后的磷矿石100kg、水淬渣100kg、电石渣20kg，混合均匀形成混合物，检测混合物的pH值，为8.7，添加固体粉末状NaOH调节混合物pH为10，混合均匀形成固化剂。该固化剂添加量为污染土质量的10%-30%。

实施案例2 

选取磷品位为35%的磷矿石，将磷矿石用自来水清洗，再在105℃条件下烘干，采用球磨机将磷矿石球磨，并过100目筛。将电石渣在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛。选取Al₂O₃+ SiO₂含量为38%的水淬渣，将水淬渣经自来水清洗后在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛。分别称取处理后的磷矿石200kg、水淬渣200kg、电石渣40kg，混合均匀混合物，检测混合物的pH为11。该固化剂添加量为污染土质量的10%-30%。

实施案例3 

选取磷品位为30%的磷矿石，将磷矿石用自来水清洗，再在105℃条件下烘干，采用球磨机将磷矿石球磨，并过100目筛。将电石渣在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛。选取Al₂O₃+ SiO₂含量为44%的水淬渣，将水淬渣经自来水清洗后在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛。分别称取处理后的磷矿石50kg、水淬渣50kg、电石渣10kg，混合均匀混合物，检测混合物的pH值，为9.2，添加固体粉末状NaOH调节混合物pH为12，混合均匀形成固化剂。该固化剂添加量为污染土质量的10%-30%。

Claims (2)

1.一种重金属污染土固化剂，其特征在于：所述的固化剂由磷矿石、电石渣和水淬渣组成，其中，所述固化剂各组份的质量比为： 

磷矿石    5份

水淬渣    5份

电石渣    1份。

2.一种重金属污染土固化剂制备方法，其特征在于，所述制备方法按以下步骤进行：

a) 将磷矿石和水淬渣经水洗后在105℃条件下烘干，球磨并过100目筛，其中，磷矿石磷品位大于30%，水淬渣Al₂O₃+ SiO₂含量大于30%；

b) 将电石渣在105℃条件下烘干，经球磨并过100目筛；

c) 在常温下，将处理后的磷矿石、水淬渣和电石渣按照质量比为5：5：1，混合均匀形成混合物，采用固体粉末状NaOH调节混合物pH为10-12，混合均匀形成重金属污染土固化剂。