CN108863267A - 一种重金属固化剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用多晶硅废弃物制备重金属固化剂的方法，具体为：将1份多晶硅废弃物、1.5～3份电石渣和3～5份水混合反应1～6h，然后干燥、粉磨制成活性助剂A；再与钢渣、矿渣、沸石、熟料、改性石膏等物料混合后粉磨，得到固化剂。本发明利用多种工矿业废渣的协同作用，制备出了重金属固化剂，具有成本低，重金属固化效果好的特点，可以代替普通硅酸盐使用。本发明方法工艺简单、成本低，降低了对水泥的使用；同时，也为多晶硅废弃物的资源化利用开拓了一条新途径，减少对环境的危害。

Description

一种重金属固化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用多晶硅废弃物制备重金属固化剂的方法。
背景技术
多晶硅是一种超高纯材料，主要用于集成电路及太阳能发电。多晶硅行业现有的生产工艺主要为改良西门子法，改良西门子法生产1吨的多晶硅会产生20~22 吨的多晶硅废弃物，主要含四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅等成分。2010 年以前，多晶硅废弃物普遍不能及时有效得到回收利用，作为危险废物处理，2011 年以来随着市场、政策调节以及技术的进步，四氯化硅可通过氢化等再利用技术转化为三氯氢硅，用于生产多晶硅，实现了四氯化硅的综合利用。
目前，社会工业化发展日新月异，在印刷业、电镀业、冶金业、化工业、电子业等行业产生的重金属工业废弃物的规模十分巨大，并且在人们生活中也出现了大量的城市生活重金属废弃物，过多的重金属不断聚集导致了土壤、水污染等环境问题，对人们的身体健康也造成了严重威胁。当前，我国固化重金属多采用水泥稳定固化技术，但水泥固化存在成本和环境污染问题，因此该胶凝材料充分利用了工业废渣，减少了固化成本，又拓展了水泥发展新的应用邻域。
本发明通过对多晶硅废弃物进行改性降低了其毒性，得到活性助剂制备出重金属固化剂，可代替水泥使用；开拓了多晶硅废弃物资源化利用的新途径。
发明内容
针对上述问题，本发明涉及一种重金属固化剂的制备方法，具体为以改性的多晶硅废弃物为助剂，以钢渣、矿渣、沸石、脱硫石膏、熟料为主要原料制备重金属固化剂。
一种重金属固化剂的制备方法，具体步骤如下：
1）按重量计，将1份多晶硅废弃物、1.5～3份电石渣和3～5份水混合反应1～6h，然后干燥、粉磨制成活性助剂A；
2）将脱硫石膏在800℃改性得到改性石膏；
3）将活性助剂A、钢渣、矿渣、沸石、熟料、改性石膏等物料混合后粉磨，得到固化剂。
进一步地，所述多晶硅废弃物按重量计，其四氯化硅含量为90～96%、三氯氢硅含量为3～8%、二氯二氢硅含量为0.1～1%。
进一步地，所述固化剂按重量计其干基物料配比为：活性助剂 A 1～10份、钢渣30~45份、矿渣30～45份、沸石10～30份、改性石膏5～10份、熟料5～10份。
进一步地，所述固化剂粉磨至比表面积400～550m2/kg。
进一步地，所述沸石按重量计其SiO2含量为50~65%，Al2O3含量为10~25%，CaO含量为3~10%。
进一步地，所述钢渣由炼钢水淬钢渣经破碎、干燥，按重量计其游离氧化钙含量为1～5%。
积极有益效果：本发明通过改性将多晶硅废弃物中的四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅等成分转化成活性助剂（活性硅酸、硅酸钙、氯化钙等成分），对钢渣、矿渣起到良好的活性激发作用，明显提高了重金属固化/稳定化效果。根据多种固体废弃物的特点，利用多种工矿业废渣的协同作用，制备出了重金属固化剂。与普通硅酸盐相比，固化剂具有成本低，重金属固化效果好的特点。本发明方法工艺简单、成本低，降低了对水泥的使用；同时，也为多晶硅废弃物的资源化利用开拓了一条新途径，减少对环境的危害。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行详细描述。本发明的实施例按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行。重金属浸出参照HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》进行试验，其指标参考 GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》。所用沸石SiO2含量57.24 %，Al2O3含量为15.24%，CaO含量为8.56%。
实施例一
1）将1份多晶硅废弃物、1.5～3份生石灰和3～5份水混合反应1～6h，然后干燥、粉磨制成活性助剂A，所用多晶硅废弃物四氯化硅含量为90%、三氯氢硅含量为8%、二氯二氢硅含量为1%；
2）将脱硫石膏在800℃改性1h得到改性石膏；
3）将2份活性助剂A、 38份钢渣、38份矿渣、10份沸石、5份熟料、9份改性石膏等物料混合后粉磨至405 m2/kg得到固化剂；所用钢渣游离氧化钙含量为3.4%。
固化剂按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行强度测试。3d后测得胶凝材料抗折强度为5.0MPa，抗压强度为21.2MPa。固化剂固化铅离子效率为90.06%，其固结效率是普通硅酸盐水泥的1.44倍。
实施例二
1）将1份多晶硅废弃物、1.5～3份生石灰和3～5份水混合反应1～6h，然后干燥、粉磨制成活性助剂A，所用多晶硅废弃物四氯化硅含量为96%、三氯氢硅含量为3%、二氯二氢硅含量为0.5%；
2）将脱硫石膏在800℃改性1h得到改性石膏；
3）将2份活性助剂A、38份钢渣、38份矿渣、10份沸石、5份熟料、9份改性石膏、等物料混合后粉磨至481 m2/kg得到固化剂；所用钢渣游离氧化钙含量为4.7%。
固化剂按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行强度测试。3d后测得胶凝材料抗折强度为5.2MPa，抗压强度为26.0MPa。固化剂固化铅离子效率为94.31%，其固结效率是普通硅酸盐水泥的1.51倍。
实施例三
1）将1份多晶硅废弃物、1.5～3份生石灰和3～5份水混合反应1～6h，然后干燥、粉磨制成活性助剂A，所用多晶硅废弃物四氯化硅含量为93%、三氯氢硅含量为6%、二氯二氢硅含量为0.1%；
2）将脱硫石膏在800℃改性1h得到改性石膏；
3）将2份活性助剂A、38份钢渣、38份矿渣、10份沸石、5份熟料、9份改性石膏等物料混合后粉磨至543 m2/kg得到固化剂；所用钢渣游离氧化钙含量为1.2%。
固化剂按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行强度测试。3d后测得胶凝材料抗折强度为5.1MPa，抗压强度为27.1MPa。固化剂固化铅离子效率为96.54%，其固结效率是普通硅酸盐水泥的1.55倍。
对照例
除未掺加活性助剂外，其他条件与实施例一相同，具体为：将脱硫石膏在800℃改性1h得到改性石膏；将38份钢渣、38份矿渣、10份沸石、5份熟料、9份改性石膏等物料混合后粉磨至405 m2/kg得到固化剂。
固化剂按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行强度测试。3d后测得胶凝材料抗折强度为4.3MPa，抗压强度为15.2MPa。固化剂固化铅离子效率为50.38%，其固结效率低于普通硅酸盐水泥。
以上实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (6)

1.一种重金属固化剂的制备方法，具体步骤如下：
1）按重量计，将1份多晶硅废弃物、1.5～3份电石渣和3～5份水混合反应1～6h，然后干燥、粉磨制成活性助剂A；
2）将脱硫石膏在800℃改性得到改性石膏；
3）将活性助剂A、钢渣、矿渣、沸石、熟料、改性石膏等物料混合后粉磨，得到固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种重金属固化剂的制备方法，其特征在于：所述多晶硅废弃物按重量计，其四氯化硅含量为90～96%、三氯氢硅含量为3～8%、二氯二氢硅含量为0.1～1%。
3.根据权利要求1所述的一种重金属固化剂的制备方法，其特征在于：所述固化剂按重量计其干基物料配比为：活性助剂A 1～10份、钢渣30~45份、矿渣30～45份、沸石10～30份、改性石膏5～10份、熟料5～10份。
4.根据权利要求1所述的一种重金属固化剂的制备方法，其特征在于：所述固化剂粉磨至比表面积400～550m2/kg。
5.根据权利要求1所述的一种重金属固化剂的制备方法，其特征在于：所述沸石按重量计其SiO2含量为50~65%，Al2O3含量为10~25%，CaO含量为3~10%。
6.根据权利要求1所述的一种重金属固化剂的制备方法，其特征在于：所述钢渣游离氧化钙含量为1～5%。
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