CN104263373A

CN104263373A - 一种高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂及应用

Info

Publication number: CN104263373A
Application number: CN201410430661.8A
Authority: CN
Inventors: 李勇; 陈湘斌; 何力为; 黎慧娟; 郭沨
Original assignee: Hunan Central-South Water Utilities Environmental Protection Technology Co Ltd; PowerChina Zhongnan Engineering Corp Ltd
Current assignee: Hunan Central-South Water Utilities Environmental Protection Technology Co Ltd; PowerChina Zhongnan Engineering Corp Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2015-01-07

Abstract

一种高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂，该稳定固化剂按重量百分比由硅酸盐水泥20％-60％、硫酸亚铁10％-20％及粉煤灰20％-70％组成，各原料的重量比之和为100％，且各原料自由水含量不高于3％。本发明稳定固化剂的组成材料为市售产品或工业废渣，制作成本较低，用于高浓度含砷废渣处理时，不仅能够有效防止废渣中砷离子的溶出，不随时间反弹，而且稳定固化后的砷渣固结体强度高，耐水性能好，可用于路基建设，实现对砷渣的资源化利用。

Description

一种高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂及应用

技术领域

本发明属于重金属废渣治理领域，具体涉及一种高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂，同时涉及该稳定固化剂在高浓度砷矿废渣处理中的应用。

背景技术

砷是一种类金属物质，能形成一系列高毒类化合物，可由呼吸道和消化道被人体吸收，引起神经衰弱综合症、多发性神经病和皮肤粘膜病变等，砷的无机化合物可引起肺癌和皮肤癌。砷具有积累性重度作用，人体内砷的摄入量超过排泄量，砷就会在人体的肝、肾、肺、脾、子宫等部位，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起慢性砷中毒。砷在生物体内可以进行不同价态之间的相互转化，无机砷在生物体内可以发生甲基化作用，生产成毒性更大的甲基砷。

国内对砷的稳定化研究主要是在土壤污染领域，处置的土壤中砷总量和浸出与砷的采选冶炼产生的废渣中相比一般浓度较低，但，由于历史原因，我国存在大量冶炼的高浓度砷渣需要处理。冶炼废渣中的砷主要以砷的中间产物形式存在，而在砷的冶炼及其化合物生产使用过程中，大量的砷化物被引入环境，污染水源，危害人类健康。目前，我国对砷渣等有害固体废物的主要处置办法是安全填埋。但是，该种处理方式随着高浓度含砷废渣的积累，废渣中三价砷和总砷的溶出，易对周边环境造成二次危害，因此，必须对砷矿废渣等进行科学、安全地处置，以达到保护环境、充分利用资源的目的。

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。但固化体浸出率高，且不能处理砷含量高的砷渣。后有人对此进行了改进，如CN201110110218.9就提出了一种含砷废渣固化体及其制备方法，是采用于含砷废渣中添加工业废渣和矿物激发材料形成的固化剂、砷渣处理剂、改性剂及骨料等来降低砷废渣中的浸出率，工业废渣是高炉水渣、粉煤灰、磷渣等，矿物激发材料为石灰或熟料，砷渣处理剂是硅灰、超细粉煤灰、电石渣等，骨科是磷渣、石英砂或冶金炉渣。虽然，该方式进行的含砷废渣固化效果好，但该方式仅针对含砷浓度较低的废渣，且成本较高，因而，如何对高浓度砷渣进行无害化处理成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种适应于砷渣中砷总量在1％以上(10000ppm)及浸出浓度在2000ppm以上的高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂及应用，该稳定固化剂能够有效降低砷矿废渣中砷的溶出，且不随时间反弹，稳定固化后的废渣有一定的强度，可以用于路基砖等用途。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂，其特点是，该稳定固化剂按重量百分比由硅酸盐水泥20％-60％、硫酸亚铁10％-20％及粉煤灰20％-70％组成，各原料的重量比之和为100％，且各原料自由水含量不高于3％。

较佳的，所述稳定固化剂按重量百分比由硅酸盐水泥20％-35％、硫酸亚铁10％-15％及粉煤灰50％-70％组成，各原料的重量比之和为100％。

较佳的，所述稳定固化剂按重量百分比由硅酸盐水泥35％-60％、硫酸亚铁15％-20％及粉煤灰20％-50％组成，各原料的重量比之和为100％。

上述稳定固化剂原料中的硅酸盐水泥和硫酸亚铁为市购产品，粉煤灰为工业废渣。硅酸盐水泥是以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5％以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量磨细制成的水硬性胶凝材料，比表面积应大于300m²/kg；粉煤灰采用二级以上规格。上述稳定固化剂是按上述配比取各原料粉磨后，过100目筛，混合均匀，得到。

本发明同时提供上述稳定固化剂在降低高浓度砷矿废渣砷离子的溶出中的应用。上述稳定固化剂添加到高浓度砷矿废渣中时，稳定固化剂的添加量根据砷浸出摩尔比来计算，砷渣中砷浸出浓度：稳定固化剂中硫酸亚铁摩尔浓度为1:2.5-1:5。

本发明的稳定固化剂对高浓度含砷废渣同时起到化学氧化和化学固化作用。硫酸亚铁对废渣中的三价砷具有较好的还原作用，硅酸盐水泥主要提供胶凝性，粉煤灰起到辅助胶凝作用，使废渣形成有强度的胶结体，形成的水化产物填充废渣颗粒间隙，对废渣颗粒进行包裹，封堵离子渗出通道，也防止氧化剂流失，而水化产物本身也对砷离子起到吸附、包裹和固溶作用。稳定剂中各组分共同作用，有效降低了废渣中三价砷和总砷的溶出，同时赋予它较高的力学强度。

由于本发明稳定固化剂使用了燃煤电厂排出的主要固体废物粉——粉煤灰，既节约了制作成本，也提高了固废资源化利用水平。本发明的稳定固化剂用于高浓度含砷废渣处理时，不仅能够有效防止废渣中砷离子的溶出，不随时间反弹，而且稳定固化后的固结体强度高，耐水性能好，能用于路基建设等。当用于高浓度砷渣污染土壤处置时，可直接在废渣中掺加30％左右的本稳定固化剂，搅拌均匀后，进行铺摊压实，使之在短期内固结，或加压制成砖块。

具体实施方式

以下结合实例对本发明做进一步地详细描述。

实施例1

按硅酸盐水泥20％、硫酸亚铁10％及粉煤灰70％的重量百分比，取硅酸盐水泥、硫酸亚铁及粉煤灰粉磨后，过100目筛，混匀，即得本发明的稳定固化剂，各原料的自由水含量不高于2％。

实施例2

按硅酸盐水泥60％、硫酸亚铁20％及粉煤灰20％的重量百分比，取硅酸盐水泥、硫酸亚铁及粉煤灰粉磨后，过100目筛，混匀，即得本发明的稳定固化剂，各原料的自由水含量不高于3％。

实施例3

按硅酸盐水泥35％、硫酸亚铁15％及粉煤灰50％的重量百分比，取硅酸盐水泥、硫酸亚铁及粉煤灰粉磨后，过100目筛，混匀，即得本发明的稳定固化剂，各原料的自由水含量不高于3％。

实施例4

砷矿废渣中砷浓度总量为3082mg/kg，浸出浓度为18.33mg/L。将实施例1中制得的稳定固化剂按1kg砷矿废渣加0.2kg稳定固化剂的比例添加到砷矿废渣中，混匀制成固化块，养护28天，对固化块中砷的浸出浓度进行测定，浸出浓度为0.17mg/L，低于危废填埋场入场控制标准。

实施例5

砷矿废渣中砷浓度总量为5817mg/kg，浸出浓度为26.75mg/L。将实施例2中制得的稳定固化剂按1kg砷矿废渣加0.2kg稳定固化剂的比例添加到砷矿废渣中，混匀制成固化块，养护28天，对固化块中砷的浸出浓度进行测定，浸出浓度为0.35mg/L，低于危废填埋场入场控制标准。

实施例6

砷矿废渣中砷浓度总量为14321mg/kg，浸出浓度为43.58mg/L。将实施例3中制得的稳定固化剂按1kg砷矿废渣加0.3kg稳定固化剂的比例添加到砷矿废渣中，混匀制成固化块，养护28天，对固化块中砷的浸出浓度进行测定，浸出浓度为0.48mg/L，低于危废填埋场入场控制标准。

Claims

1.一种高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂，其特征在于，该稳定固化剂按重量百分比由硅酸盐水泥20％-60％、硫酸亚铁10％-20％及粉煤灰20％-70％组成，各原料的重量比之和为100％，且各原料自由水含量不高于3％。

2.如权利要求1所述的一种高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂，其特征在于，所述稳定固化剂按重量百分比由硅酸盐水泥20％-35％、硫酸亚铁10％-15％及粉煤灰50％-70％组成，各原料的重量比之和为100％。

3.如权利要求1所述的一种高浓度砷矿废渣无害化处理稳定固化剂，其特征在于，所述稳定固化剂按重量百分比由硅酸盐水泥35％-60％、硫酸亚铁15％-20％及粉煤灰20％-50％组成，各原料的重量比之和为100％。

4.如权利要求1-3任一项所述的稳定固化剂在降低高浓度砷矿废渣砷离子的溶出中的应用。

5.如权利要求1-3任一项所述的稳定固化剂在降低高浓度砷矿废渣污染土壤砷离子的溶出中的应用。