專利名稱：一種含砷廢渣固化體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含砷廢渣固化體及其制備方法，屬環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
砷化合物是一類對(duì)生物體有高度毒害作用的化學(xué)物質(zhì)，其對(duì)人體急性中毒的致死劑量為0. 1-0. 2g (以As2O3計(jì))，是國(guó)際公認(rèn)的致癌、致突變、致畸作用因子。我國(guó)是遭受砷害十分嚴(yán)重的國(guó)家，全國(guó)有10個(gè)省近2000多萬(wàn)人口受災(zāi)，有 2. OX IO7 hm2耕地面積受到砷污染，有從傳統(tǒng)砷害嚴(yán)重的湖南、云南、廣西、貴州、山西、內(nèi)蒙古、新疆、臺(tái)灣向華北、華中、東北乃至全國(guó)快速蔓延趨勢(shì)。近年來(lái)我國(guó)砷害頻繁發(fā)生，造成了惡劣的社會(huì)影響，種種跡象表明，我國(guó)的砷污染已經(jīng)處于頻發(fā)期，并通過(guò)各種渠道立體滲透到每個(gè)人的生活中，因此，砷害防治已刻不容緩。砷屬親硫的類金屬或半金屬元素，在天然礦物中主要以硫化物、硫砷化物、砷化物、硫鹽及砷酸鹽的礦物形式存在；此外，砷還以類質(zhì)同象形式賦存于硫化物中，形成含砷礦物。因此，砷主要賦存于有色金屬礦床中以伴生礦產(chǎn)出，隨采、選、冶流程中有色金屬的物流方向逐漸富集，在冶煉流程中通過(guò)與金屬的分離又以不同形態(tài)分散到廢水、廢渣和除塵灰中，通過(guò)滲漏、淋溶、飄散污染環(huán)境；此外，涉砷制品如含砷的農(nóng)藥、木材防腐劑、制劑、合金材料等的使用和廢棄也導(dǎo)致砷化合物擴(kuò)散；出于環(huán)保方面的需要，含砷廢水處理過(guò)程中， 砷通常被富集在污泥中，若處理處置不當(dāng)，將會(huì)造成二次污染。因此涉砷產(chǎn)業(yè)最終產(chǎn)生的水處理渣(如砷鈣渣、砷鐵渣、硫砷渣)和有色冶金煙塵灰是危險(xiǎn)毒性最大的砷害源，屬危險(xiǎn)廢棄物，是砷害治理的關(guān)鍵。目前用于危險(xiǎn)廢物固化的方法有水泥固化法、玻璃固化法、聚合物固化法和高溫固化法，通過(guò)固化技術(shù)的應(yīng)用，具有環(huán)境毒性的廢棄物被固定在對(duì)環(huán)境無(wú)害的基質(zhì)內(nèi)，與大氣、水隔離，達(dá)到安全處置目的。水泥固化是國(guó)際上處理有毒有害廢物的主要方法之一，其原理是利用水泥的水化產(chǎn)物把有毒物質(zhì)分割包圍在凝膠體內(nèi)達(dá)到抑制淋出的目的。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用低；缺點(diǎn)是固化體浸出率高、需要做涂層處理、并且不能處理砷含量高、酸堿特征明顯的砷渣。聚合物固化(包括聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚氯乙烯、浙青)是利用聚合物在流態(tài)下把有毒物質(zhì)分散到流體中，并在聚合物玻璃態(tài)下實(shí)現(xiàn)固化的一種方法，具有固化效率高、毒物溶出率低的優(yōu)點(diǎn)，不足之處在于固化體容易老化、成本高、不能大規(guī)模處理有毒廢渣。玻璃固化是將待處理的廢物與玻璃粉混合，在高溫下熔融形成玻璃體，借助玻璃體的致密結(jié)構(gòu)確保固化體的永久穩(wěn)定，優(yōu)點(diǎn)是所形成的玻璃態(tài)物質(zhì)具有比水泥固化物的耐久性更高、抗?jié)B性更好、耐酸性腐蝕更強(qiáng)、浸出率更低，廢物的增容比不大；缺點(diǎn)是能耗高、工藝復(fù)雜、運(yùn)行成本高?；谒喙袒ㄋ哂械膬?yōu)點(diǎn)，已成為含砷廢渣固化的首選技術(shù)方案，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同角度研究了水泥固化砷渣的作用效果
文獻(xiàn)《汪吉章，含砷飛灰固化處理及浸出毒性試驗(yàn)研究[J].化學(xué)工程
4師.2009(5) :37 39》等以As含量為12. 2%的飛灰為研究對(duì)象，采用42. 5快硬硫鋁酸鹽特種水泥砂子飛灰=57. 6 40 2. 4為基本配料方案，并以Na2S為添加劑對(duì)飛灰進(jìn)行固化處理，結(jié)果表明水泥固化體中As的浸出主要受pH值影響，在強(qiáng)酸pH<2和強(qiáng)堿pH>10 條件下的浸出質(zhì)量濃度高，而在PH值為6 9條件下浸出質(zhì)量濃度低，As的浸出量隨液固比增加而逐漸增加。文獻(xiàn)《李柏林，李嘩，汪海濤等.含砷廢渣固化處理[J].化工環(huán)?！?2008，28(2) :153 - 157》等以As含量為1. 58%的砷鈣渣為固化對(duì)象，采用砷鈣渣50%, 水泥15%、粉煤灰20%、礦渣10%、黃砂5%的技術(shù)方案，經(jīng)混合料攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)，測(cè)試28 d抗壓強(qiáng)度為14. 20 MPa, As的浸出濃度為0. 07 mg / L。文獻(xiàn)《趙萌，寧平.含砷污泥的固化處理[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版)2003，28^:100 104》以As含量為 2. 84%的含砷污泥為研究對(duì)象，選擇了普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥作為固化劑，得出了污泥摻量越大，As溶出率越高且礦渣水泥優(yōu)于普通水泥的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。文獻(xiàn)《馬文凱，汪海濤.冶金工業(yè)砷渣的固化研究.山西化工.2009,29 (4)1 3》以平均As含量為1. 71%的含砷污泥為研究對(duì)象，選擇了砷渣水泥粉煤灰礦渣碎石=50 20 10 10 10的較佳技術(shù)方案，得出了砷溶出隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長(zhǎng)有逐漸降低趨勢(shì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。從已有的砷渣固化研究不難看出，人們僅對(duì)以水泥為代表的水硬性膠凝材料固化法進(jìn)行了技術(shù)上的探索，而目前水泥固化砷渣所取得的成果十分有限，主要表現(xiàn)在
①As在水泥固化體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只有0. 29 0. 85%，在如此低的固化容量下，起主要作用的應(yīng)該是固化體中其它物質(zhì)的稀釋效應(yīng)、水泥水化產(chǎn)物的物理包容和砷化合物的溶解特性所決定的。②砷鈣渣中的砷酸鈣和砷灰中的As2O3溶解度與pH密切相關(guān)。在高pH條件下具有較高的溶解度，而水泥在水化過(guò)程中，要釋放出約占水泥熟料質(zhì)量20%的氫氧化鈣，使砷化合物的溶解度提高；當(dāng)固化體放置在弱酸性介質(zhì)中，任何弱酸都可腐蝕水泥水化產(chǎn)生的水化硅酸鈣類凝膠結(jié)構(gòu)，使鈣流失而增大砷化合物的溶出風(fēng)險(xiǎn)。③水泥衍生的混凝土耐久性不足，一般壽命只有30 50年，環(huán)境中的C02、S02、酸堿鹽均會(huì)對(duì)水泥的凝膠礦物造成腐蝕，當(dāng)水泥石結(jié)構(gòu)遭到化學(xué)破壞時(shí)，被包容的砷化合物將直接淋出進(jìn)入水體。④水泥固化體物質(zhì)之間的連接是以氫鍵和范德華力為主，砷最有可能的存在形式是砷酸鈣類化合物，因固化體強(qiáng)度一般維持在IOMI^a左右，結(jié)構(gòu)中存在大量空隙，容易遭受碳化和淋溶砷酸鈣與空氣中的二氧化碳接觸會(huì)轉(zhuǎn)化成碳酸鈣和砷酸 Ca3 (AsO4) 2+C02=3CaC03+2H3As04，這一反應(yīng)將因固化體的碳化而導(dǎo)致砷淋出；在包容不好的情況下，砷酸鈣直接與水體接觸(溶解度0. 0048%, 20°C )，污染水體。鑒于以水泥為代表的膠凝材料固化含砷廢渣尚未取得突破進(jìn)展，含砷廢渣的無(wú)害化處理在世界范圍內(nèi)都是一個(gè)沒有解決的難題，大量含砷廢渣仍主要以堆存為主，具有重大的環(huán)境污染隱患，采用新技術(shù)安全固化含砷廢渣已迫在眉睫。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種專門針對(duì)含砷廢渣安全固化的生產(chǎn)方法及其固化體， 以解決含砷廢渣污染環(huán)境和綜合利用問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分的重量比為含砷廢渣100份、固化劑20 200份、砷渣處理劑 10 60份、改性劑0. 5 5. 0份、骨料30 600份、水30 240份。本發(fā)明含砷廢渣固化體的制備方法的工藝步驟為
(1)按重量比，取100份含砷廢渣、10 60份砷渣處理劑，加入到15 120份的水中， 攪拌均勻后，靜置1 6天，配制得到含砷廢渣處理料；
(2)按重量比，取20 300份工業(yè)廢渣和礦物激發(fā)材料，按適當(dāng)比例混合均勻后，陳化 2 10小時(shí)，再將陳化的混合料進(jìn)行研磨，得到固化劑粉體；
(3)按重量比，取0.5 5.0份聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一種或兩種以上的任意混合物，加入到15 120份的水中攪拌混合均勻，配制成為改性劑水溶液；
(4)按重量比，取30 600份磷渣、石英砂、冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物(兩種以上協(xié)同使用時(shí)，需混合均勻)，經(jīng)破碎、篩分，得到自然級(jí)配顆粒骨料；
(5)在攪拌狀態(tài)下，將上述含砷廢渣處理料、固化劑粉體和骨料，依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌2 IOmin (使用攪拌機(jī))，得到砷廢渣混合物料；
(6)將砷廢渣混合物料加入到模具中，在常溫、常壓下，用常規(guī)成型工藝，經(jīng)振動(dòng)、壓制成型后，靜停12 Mh，進(jìn)行保濕自然養(yǎng)護(hù)觀天，或在95°C蒸養(yǎng)48h，或在145°C以上蒸壓 8h以上，得到含砷廢渣固化體。本發(fā)明中，砷廢渣是含砷1. 6% 48%的冶煉除塵灰、含砷脫硫石膏、砷鈣渣、砷鐵渣、含砷污泥中的一種或兩種以上的任意混合物，兩種以上的砷廢渣固化，需要混合均勻后使用。砷渣處理劑是硅灰、超細(xì)粉煤灰、電石渣、窯灰、造紙白泥、石灰石、白云石、硫酸鐵、硫酸鋁、堿及堿土金屬的硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽中的一種或兩種以上的任意混合物， 兩種或兩種以上的砷渣處理劑協(xié)同使用時(shí)，需要混合均勻后使用。本發(fā)明的固化劑中，工業(yè)廢渣是高爐水渣、粉煤灰、磷渣、鋼渣、煅燒煤矸石、煅燒粘土、煅燒赤泥、有色冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，礦物激發(fā)材料是石灰、 熟料中的一種或兩種的任意混合物，兩種協(xié)同使用時(shí)，需要混合均勻后粉磨。工業(yè)廢渣與礦物激發(fā)劑混配的質(zhì)量百分比為100 50 200，固化劑粉體的細(xì)度為0. 08 mm篩余小于5%。本發(fā)明的改性劑中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、硅丙乳液、環(huán)氧乳液、 浙青乳液中的一種或兩種以上的任意混合物，兩種以上協(xié)同使用時(shí)，需要混合均勻后使用。本發(fā)明中，骨料自然級(jí)配顆粒的尺寸為小于20 mm占90%以上。本發(fā)明中，各物料及其混合比例、或粒度的選擇，根據(jù)實(shí)際需要在給定范圍內(nèi)確定。各物質(zhì)計(jì)量單位均為質(zhì)量份。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明是一種含砷廢渣安全固化的方法，其主要原料包括固化劑、骨料都以工業(yè)廢渣為主，因此，成本低廉；含砷廢渣固化工藝簡(jiǎn)單，不用高溫?zé)Y(jié)，不用昂貴材料，容易工程實(shí)施；在固化過(guò)程中，不產(chǎn)生二次廢渣、廢水和廢氣，容易環(huán)保達(dá)標(biāo)；含砷廢渣經(jīng)固化后最終形成的是耐久性良好的鋁硅酸鹽為主的凝膠礦物，砷通過(guò)類質(zhì)同象替代被鑲嵌在鋁硅為主的化學(xué)鍵合陶瓷體中，這種凝膠礦物大多呈類沸石的非晶體結(jié)構(gòu)，具有高溫陶瓷的高強(qiáng)、耐久特征，但因沒有高溫?zé)Y(jié)，而在常溫條件下完成，故稱之為低溫陶瓷。通過(guò)這種方式進(jìn)行的含砷廢渣固化與傳統(tǒng)技術(shù)相比，更加安全有效。
附圖是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容不限于所述范圍。實(shí)施例1 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計(jì)量為含砷廢渣100份(含砷48%的錫冶煉除塵灰)，固化劑 300份(高爐水渣50份、粉煤灰20份、鋼渣10份、錫冶金爐渣20份、石灰50份、熟料150 份)，砷渣處理劑10份(硅灰1份、超細(xì)粉煤灰1份、電石渣5. 4份、窯灰1份、硫酸鐵0. 5 份、硫酸鋁0. 2份、磷酸鈉0. 3、硼酸鹽0. 2份、硫酸鈉0. 4份)，改性劑5份(聚羧酸0. 8份、 腐植酸0. 2份、苯丙乳液2份、醋酸乙烯乳液1份、硅丙乳液1份)，磷渣骨料600份。該含砷廢渣固化體的制備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質(zhì)計(jì)量單位均為質(zhì)量份)
取含砷48%的錫冶煉除塵灰100份，與10份砷渣處理劑(硅灰1份，超細(xì)粉煤灰1份， 電石渣5. 4份，窯灰1份，硫酸鐵0. 5份，硫酸鋁0. 2份，磷酸鈉0. 3、硼酸鹽0. 2份、硫酸鈉 0. 4份)經(jīng)分別計(jì)量后，加入到120份水中，混合攪拌成為漿體，自然放置6天；
2)固化劑配制
取高爐水渣50份、粉煤灰20份、鋼渣10份、錫冶金爐渣20份共100份，取石灰50份、 熟料150份共200份；上述物料經(jīng)計(jì)量后混合陳化池，然后在球磨機(jī)中粉磨成為0. 08 mm篩余4. 8%的粉體。3)改性劑取聚羧酸0. 8份，腐植酸0. 2份，苯丙乳液2份、醋酸乙烯乳液1份、硅丙乳液1份，分別加入到120份水中。4)骨料處理篩分磷渣，測(cè)試粒度小于20 mm占94%，取600份備用。2、含砷廢渣固化體的制備
在攪拌狀態(tài)下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、磷渣骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌10分鐘，然后壓制成240X115X53 IM的塊體，自然靜停12h，然后在95°C 下蒸養(yǎng)48h，成為含砷廢渣固化體。3、性能測(cè)試
上述砷渣固化體抗壓強(qiáng)度為36MPa，砷浸出為0. 03mg/L。實(shí)施例2 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計(jì)量為含砷廢渣100份(含砷36%的銅冶煉除塵灰90份、含砷2. 0%的砷鐵渣10份)，固化劑45份(粉煤灰22份、煅燒煤矸石2份、煅燒粘土 2份、煅燒赤泥2份、銅渣2份共30份、熟料15份)，砷渣處理劑60份(硅灰4份、超細(xì)粉煤灰5份、 窯灰30份、造紙白泥10份、碳酸鈣5份、白云石5份、硫酸鐵1份)，改性劑0. 5份(聚羧酸 0. 2份、苯丙乳液0. 3份)，石英砂骨料30份。該含砷廢渣固化體的制備方法如下 1、原料處理1)含砷廢渣處理(物質(zhì)計(jì)量單位均為質(zhì)量份)
取含砷36%的銅冶煉除塵灰90份、含砷2. 0%的砷鐵渣10份，與60份砷渣處理劑(硅灰4份，超細(xì)粉煤灰5份，窯灰30份，造紙白泥10份，碳酸鈣5份，白云石5份，硫酸鐵1份) 經(jīng)分別計(jì)量后，加入到15份水中，混合攪拌均勻，自然放置1天；
2)固化劑配制
取粉煤灰22份、煅燒煤矸石2份、煅燒粘土 2份、煅燒赤泥2份、銅渣2份共30份，熟料15份；上述物料經(jīng)計(jì)量后混合陳化10h，然后在球磨機(jī)中粉磨成為0. 08 mm篩余4. 2%的粉體。3)改性劑取聚羧酸0. 2份，苯丙乳液0. 3份，分別加入到15份水中。4)骨料處理篩分石英砂，測(cè)試粒度小于20 mm占96%，取30份備用。2、含砷廢渣固化體的制備
在攪拌狀態(tài)下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、磷渣骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌2分鐘，然后壓制成240 X 115 X 53 mm的塊體，在145°C蒸壓8h，成為含砷廢渣固化體。3、性能測(cè)試
上述砷渣固化體抗壓強(qiáng)度為47MPa，砷浸出為0. (Mmg/L。實(shí)施例3 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計(jì)量為含砷廢渣100份(含砷15%的鉛鋅冶煉除塵灰80份、 含砷15%的脫硫石膏20份)，固化劑110份(高爐水渣5份、磷渣43份、石灰30份、熟料32 份)，砷渣處理劑30份(硅灰5份、燒堿4. 5份、硅酸鈉20份、磷酸鈉0. 3、硼酸鹽0. 2份)， 苯丙乳液改性劑2. 5份，鉛鋅冶金廢渣骨料315份。該含砷廢渣固化體的制備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質(zhì)計(jì)量單位均為質(zhì)量份)
取含砷15%的鉛鋅冶煉除塵灰80份、含砷15%的脫硫石膏20份，與30份砷渣處理劑 (娃灰5份，燒堿4. 5份，硅酸鈉20份，磷酸鈉0. 3、硼酸鹽0. 2份)經(jīng)分別計(jì)量后，加入到30 份水中，混合攪拌成為漿體，自然放置3天；
2)固化劑配制
取高爐水渣5份、磷渣43份共48份，取石灰30份、熟料32份共62份；上述物料經(jīng)計(jì)量后混合陳化他，然后在球磨機(jī)中粉磨成為0. 08 mm篩余4. 2%的粉體。3)改性劑苯丙乳液2. 5份加入到30份水中。4)骨料處理破碎、篩分鉛鋅冶金廢渣，測(cè)試粒度小于20 mm占92%，取315份備用。2、含砷廢渣固化體的制備
在攪拌狀態(tài)下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌6分鐘，然后振動(dòng)碾壓成型，在自然環(huán)境中保濕養(yǎng)護(hù)觀天，成為含砷廢渣固化體。3、性能測(cè)試
上述砷渣固化體抗壓強(qiáng)度為13MPa，砷浸出為0. 039mg/L。實(shí)施例4 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計(jì)量為含砷廢渣100份(含砷m的脫硫石膏50份、含砷1. 8% 的污泥50份)，固化劑30份(高爐水渣15份、粉煤灰5份、石灰5份、熟料5份)，砷渣處理劑11份(電石渣10份、硫酸鋁1. 0份)，腐植酸改性劑0. 5份，錫冶煉渣骨料30份。該含砷廢渣固化體的制備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質(zhì)計(jì)量單位均為質(zhì)量份)
取含砷1的脫硫石膏50份、含砷1. 8%的污泥50份，與11份砷渣處理劑(電石渣10 份，硫酸鋁1. 0份)經(jīng)分別計(jì)量后，加入到15份水中，混合攪拌，自然放置2天；
2)固化劑配制
取高爐水渣15份、粉煤灰5份共20份；取石灰5份、熟料5份共10份；上述物料經(jīng)計(jì)量后混合陳化4h，然后在球磨機(jī)中粉磨成為0. 08 mm篩余4. 0%的粉體。3)改性劑取腐植酸0. 5份加入到15份水中。4)骨料處理
篩分錫冶煉渣，測(cè)試粒度小于20 mm占98%，取30份備用。2、含砷廢渣固化體的制備
在攪拌狀態(tài)下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌6分鐘，壓制成240 X 115 X 53 mm的塊體，自然靜停1 后，分別自然養(yǎng)護(hù)觀天、 95°C下蒸養(yǎng)48h、145°C蒸壓8小時(shí)成為含砷廢渣固化體。3、性能測(cè)試
上述砷渣固化體自然養(yǎng)護(hù)28天的試樣抗壓強(qiáng)度為14MPa，砷浸出為0. 01mg/L。上述砷渣固化體經(jīng)95°C下蒸養(yǎng)48h的試樣抗壓強(qiáng)度為17MPa，砷浸出為0. 005mg/ L0上述砷渣固化體經(jīng)145°C下蒸壓他的試樣抗壓強(qiáng)度為19MPa，砷浸出為0. 002mg/ L0實(shí)施例5 該含砷廢渣固化體由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計(jì)量為含砷廢渣100份(含砷1的脫硫石膏40份、含砷2. 9% 的砷鐵渣30份、含砷1. 8%的污泥30份)，固化劑30份(高爐水渣15份、粉煤灰5份、石灰 5份、熟料5份)，砷渣處理劑20份(電石渣10份、硫酸鋁1. 0份)，腐植酸改性劑0. 5份，錫冶煉渣骨料30份。該含砷廢渣固化體的制備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質(zhì)計(jì)量單位均為質(zhì)量份)
取含砷21的脫硫石膏40份、含砷2. 9%的砷鐵渣30份、含砷1. 8%的污泥30份，與20 份砷渣處理劑(電石渣10份、硫酸鋁1. 0份)經(jīng)分別計(jì)量后，加入到15份水中，混合攪拌，自然放置2天；
2)固化劑配制
取高爐水渣15份、粉煤灰5份共20份；取石灰5份、熟料5份共10份；上述物料經(jīng)計(jì)量后混合陳化4h，然后在球磨機(jī)中粉磨成為0. 08 mm篩余4. 0%的粉體。3)改性劑取腐植酸0. 5份加入到15份水中。
4)骨料處理篩分錫冶煉渣，測(cè)試粒度小于20 mm占98%，取30份備用。2、含砷廢渣固化體的制備
在攪拌狀態(tài)下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌6分鐘，壓制成240 X 115 X 53 mm的塊體，自然靜停1 后，分別自然養(yǎng)護(hù)觀天、 95°C下蒸養(yǎng)48h、145°C蒸壓8小時(shí)成為含砷廢渣固化體。3、性能測(cè)試
上述砷渣固化體自然養(yǎng)護(hù)28天的試樣抗壓強(qiáng)度為14MPa，砷浸出為0. 01mg/L。上述砷渣固化體經(jīng)95°C下蒸養(yǎng)48h的試樣抗壓強(qiáng)度為17MPa，砷浸出為0. 005mg/ L0上述砷渣固化體經(jīng)145°C下蒸壓他的試樣抗壓強(qiáng)度為19MPa，砷浸出為0. 002mg/ L0實(shí)施例6 該含砷廢渣固化體由砷鈣渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計(jì)量為含砷3. 2%的砷鈣渣100份，固化劑300份(高爐水渣85 份、鋼渣15份、石灰20份、熟料180份)，砷渣處理劑60份(硅灰10份、超細(xì)粉煤灰10份、 電石渣20份、窯灰20份)，改性劑5份(聚羧酸0. 5份、腐植酸0. 5份、苯丙乳液1份、醋酸乙烯乳液1份、硅丙乳液1份、環(huán)氧乳液0. 5份、浙青乳液0. 5份)，骨料600份(銅冶煉渣100 份、磷渣300份、石英砂200份)。該含砷廢渣固化體的制備方法如下 1、原料處理
1)含砷廢渣處理(物質(zhì)計(jì)量單位均為質(zhì)量份)
取含砷3. 2%的砷鈣渣100份，與60份砷渣處理劑(硅灰10份，超細(xì)粉煤灰10份，電石渣20份，窯灰20份)經(jīng)分別計(jì)量后，加入到30份水中，混合攪拌，自然放置4天；
2)固化劑配制
取高爐水渣85份、鋼渣15份共100份；取石灰20份、熟料180份共200份；上述物料經(jīng)計(jì)量后混合陳化他，然后在球磨機(jī)中粉磨成為0. 08 mm篩余3. 0%的粉體。3)改性劑
取聚羧酸0. 5份，腐植酸0. 5份，苯丙乳液1份、醋酸乙烯乳液1份、硅丙乳液1份、環(huán)氧乳液0. 5份，浙青乳液0. 5份，加入到30份水中，并攪拌均勻。4)骨料處理篩分骨料，取粒度小于20 mm占90%的銅冶煉渣100份、磷渣300份、 石英砂200份混合備用。2、含砷廢渣固化體的制備
在攪拌狀態(tài)下，把上述含砷廢渣處理物料、固化劑粉體、骨料依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌8分鐘，分別壓制、振動(dòng)和碾壓成型，自然靜停24h后，分別自然養(yǎng)護(hù)觀天、 95°C下蒸養(yǎng)48h、145°C蒸壓8小時(shí)成為含砷廢渣固化體。3、性能測(cè)試
上述砷渣固化體壓制成型試樣自然養(yǎng)護(hù)觀天的試樣抗壓強(qiáng)度為22MPa，砷浸出為 0. 006mg/L ；95°C下蒸養(yǎng)48h抗壓強(qiáng)度為^MPa,砷浸出為0. 004mg/L ； 145°C蒸壓8小時(shí)抗壓強(qiáng)度為36MPa，砷浸出為0. 002mg/L ；
上述砷渣固化體振動(dòng)成型試樣自然養(yǎng)護(hù)觀天的試樣抗壓強(qiáng)度為17MPa，砷浸出為0. 005mg/L ；95°C下蒸養(yǎng)48h抗壓強(qiáng)度為21MPa，砷浸出為0. 0045mg/L ； 145°C蒸壓8小時(shí)抗壓強(qiáng)度為30MPa，砷浸出為0. 0027mg/L。上述砷渣固化體碾壓成型試樣自然養(yǎng)護(hù)28天的試樣抗壓強(qiáng)度為12MPa，砷浸出為 0. 0058mg/L ；95°C下蒸養(yǎng)48h抗壓強(qiáng)度為19MPa，砷浸出為0. 0041mg/L ； 145°C蒸壓8小時(shí)抗壓強(qiáng)度為23MPa，砷浸出為0. 0022mg/L。實(shí)施例7 該含砷廢渣固化體由砷鈣渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分按照重量百分比計(jì)量為含砷1. 6%的砷鈣渣100份，固化劑300份(高爐水渣85 份、鋼渣15份、石灰20份、熟料180份)，砷渣處理劑60份(硅灰10份、超細(xì)粉煤灰10份、 電石渣20份、窯灰20份)，改性劑5份(聚羧酸0. 5份、腐植酸0. 5份、苯丙乳液1份、醋酸乙烯乳液1份、硅丙乳液1份、環(huán)氧乳液0. 5份、浙青乳液0. 5份)，骨料600份(銅冶煉渣100 份、磷渣300份、石英砂200份)。該含砷廢渣固化體的制備方法如下
以砷含量為1. 6%的含砷污泥為固化對(duì)象，物料配方、工藝同實(shí)施例6，所得到的砷渣固化體性能為
上述砷渣固化體壓制成型試樣自然養(yǎng)護(hù)觀天的試樣抗壓強(qiáng)度為16MPa，砷浸出為 0. 0046mg/L ；95°C下蒸養(yǎng)48h抗壓強(qiáng)度為19MPa，砷浸出為0. 0024mg/L ；145°C蒸壓8小時(shí)抗壓強(qiáng)度為22MPa，砷浸出為0. 0012mg/L ；
上述砷渣固化體振動(dòng)成型試樣自然養(yǎng)護(hù)觀天的試樣抗壓強(qiáng)度為14MPa，砷浸出為 0. 0035mg/L ；95°C下蒸養(yǎng)48h抗壓強(qiáng)度為16MPa，砷浸出為0. 0021mg/L ； 145°C蒸壓8小時(shí)抗壓強(qiáng)度為22MPa，砷浸出為0. 0017mg/L。上述砷渣固化體碾壓成型試樣自然養(yǎng)護(hù)觀天的試樣抗壓強(qiáng)度為8MPa，砷浸出為 0. 0068mg/L ；95°C下蒸養(yǎng)48h抗壓強(qiáng)度為20MPa，砷浸出為0. 0046mg/L ；145°C蒸壓8小時(shí)抗壓強(qiáng)度為23MPa，砷浸出為0. 0005mg/L
權(quán)利要求
1.一種含砷廢渣固化體，其特征在于它由含砷廢渣、固化劑、砷渣處理劑、改性劑、骨料和水組成，各組分的重量比為含砷廢渣100份、固化劑20 200份、砷渣處理劑10 60份、改性劑0. 5 5. 0份、骨料30 600份、水30 240份；固化劑是工業(yè)廢渣和礦物激發(fā)材料的混合物，改性劑是聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一種或兩種以上的任意混合物，骨料是磷渣、石英砂、冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，砷渣處理劑是硅灰、 超細(xì)粉煤灰、電石渣、窯灰、造紙白泥、石灰石、白云石、硫酸鐵、硫酸鋁、堿及堿土金屬的硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽中的一種或兩種以上的任意混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷廢渣固化體及其制備方法，其特征在于砷廢渣是含砷 1. 6% 48%的冶煉除塵灰、含砷脫硫石膏、砷鈣渣、砷鐵渣、含砷污泥中的一種或兩種以上的任意混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷廢渣固化體，其特征在于固化劑中，工業(yè)廢渣是高爐水渣、粉煤灰、磷渣、鋼渣、煅燒煤矸石、煅燒粘土、煅燒赤泥、有色冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，礦物激發(fā)材料是石灰、熟料中的一種或兩種的任意混合物，工業(yè)廢渣與礦物激發(fā)劑混配的質(zhì)量百分比為100 50 200。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含砷廢渣固化體，其特征在于改性劑中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、硅丙乳液、環(huán)氧乳液、浙青乳液中的一種或兩種以上的任意混合物。
5.一種含砷廢渣固化體的制備方法，其特征在于工藝步驟為(1)按重量比，取100份含砷廢渣、10 60份砷渣處理劑，加入到15 120份的水中， 攪拌均勻后，靜置1 6天，配制得到含砷廢渣處理料；(2)按重量比，取20 300份工業(yè)廢渣和礦物激發(fā)材料，按適當(dāng)比例混合均勻后，陳化 2 10小時(shí)，再將陳化的混合料進(jìn)行研磨，得到固化劑粉體；(3)按重量比，取0.5 5.0份聚羧酸、腐植酸、聚合物乳液中的一種或兩種以上的任意混合物，加入到15 120份的水中攪拌混合均勻，配制成為改性劑水溶液；(4)按重量比，取30 600份磷渣、石英砂、冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，經(jīng)破碎、篩分，得到自然級(jí)配顆粒骨料；(5)在攪拌狀態(tài)下，將上述含砷廢渣處理料、固化劑粉體和骨料，依次加入到改性劑水溶液中，混合攪拌2 IOmin (使用攪拌機(jī))，得到砷廢渣混合物料；(6)將砷廢渣混合物料加入到模具中，在常溫、常壓下，用常規(guī)成型工藝，經(jīng)振動(dòng)、壓制成型后，靜停12 Mh，進(jìn)行保濕自然養(yǎng)護(hù)觀天，或在95°C蒸養(yǎng)48h，或在145°C以上蒸壓 8h以上，得到含砷廢渣固化體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含砷廢渣固化體及其制備方法，其特征在于砷廢渣是含砷 1. 6% 48%的冶煉除塵灰、含砷脫硫石膏、砷鈣渣、砷鐵渣、含砷污泥中的一種或兩種以上的任意混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含砷廢渣固化體及其制備方法，其特征在于砷渣處理劑是硅灰、超細(xì)粉煤灰、電石渣、窯灰、造紙白泥、石灰石、白云石、硫酸鐵、硫酸鋁、堿及堿土金屬的硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽中的一種或兩種以上的任意混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含砷廢渣固化體及其制備方法，其特征在于固化劑中，工業(yè)廢渣是高爐水渣、粉煤灰、磷渣、鋼渣、煅燒煤矸石、煅燒粘土、煅燒赤泥、有色冶金爐渣中的一種或兩種以上的任意混合物，礦物激發(fā)材料是石灰、熟料中的一種或兩種的任意混合物，工業(yè)廢渣與礦物激發(fā)劑混配的質(zhì)量百分比為100 50 200，固化劑粉體的細(xì)度為0. 08 mm篩余小于5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含砷廢渣固化體及其制備方法，其特征在于改性劑中，聚合物乳液是苯丙乳液、醋酸乙烯乳液、硅丙乳液、環(huán)氧乳液、浙青乳液中的一種或兩種以上的任意混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的含砷廢渣固化體及其制備方法，其特征在于骨料自然級(jí)配顆粒的尺寸為小于20 mm占90%以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含砷廢渣固化體及其制備方法，屬環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。將含砷廢渣經(jīng)過(guò)處理后與工業(yè)廢渣和礦物激發(fā)材料配制的固化劑、改性劑、骨料、水等配合，經(jīng)過(guò)混合料攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)成為強(qiáng)度高、砷浸出率低的固化體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明固化工藝簡(jiǎn)單，成本低，安全可靠，解決了含砷廢渣的砷污染問(wèn)題。
文檔編號(hào)C04B7/24GK102249609SQ201110110218
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者何政兵, 夏舉佩, 張召述, 張洪, 王煒, 黃宗凱 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)