一種重金屬石膏制備地質(zhì)聚合物膠凝材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種重金屬石膏制備地質(zhì)聚合物膠凝材料的方法，屬環(huán)境保護(hù)及材料工程領(lǐng)域。該方法采用重金屬石膏作為主要鈣源，加入粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣等硅源和鋁源，在堿性激發(fā)劑溶液的作用下制備地質(zhì)聚合物漿體，經(jīng)成型、常溫密閉養(yǎng)護(hù)、高溫密閉養(yǎng)護(hù)等工序制備地質(zhì)聚合物膠凝材料。使用本發(fā)明方法制備的地質(zhì)聚合物膠凝材料的28d抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到48MPa；成品重金屬浸出濃度限值低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該地質(zhì)聚合物膠凝材料可作為建筑材料，例如在混凝土中替代天然骨料用或作為路基骨料。本方法以廢治廢，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，解決了硫酸鈣的循環(huán)利用和重金屬的污染問題，同時(shí)緩解了粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣等工業(yè)廢渣的堆存問題。
【專利說明】一種重金屬石膏制備地質(zhì)聚合物膠凝材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種重金屬石膏制備地質(zhì)聚合物膠凝材料的方法，屬環(huán)境保護(hù)及材料工程領(lǐng)域。適用于處理黑色及有色金屬冶煉過程中產(chǎn)生的含重金屬的廢石膏(如鉛鋅冶煉過程中產(chǎn)生的污酸渣)，該發(fā)明采用重金屬石膏作為地質(zhì)聚合物的鈣源制備地質(zhì)聚合物膠凝材料，制備的地質(zhì)聚合物膠凝材料可作為建筑材料，例如在混凝土中替代天然骨料用或作為路基骨料。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬廢石膏是產(chǎn)生于黑色及有色金屬冶煉過程中的污酸與石灰乳或氧化鈣中和的產(chǎn)物。根據(jù)測(cè)試重金屬廢石膏中硫酸鈣的含量在80%以上并且含有大量的對(duì)生態(tài)環(huán)境危害極大的重金屬污染物。重金屬污染物具有持久性、毒性大、污染嚴(yán)重、不能生物降解等特點(diǎn)。如果重金屬廢石膏的處置管理方法不合適，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，同時(shí)還會(huì)造成石膏資源的浪費(fèi)。若將其資源化利用，先要固定、穩(wěn)定其中的重金屬，使其毒性降低并穩(wěn)定的存在于渣中。目前對(duì)于含重金屬的廢渣，主要有水泥固化、熔融固化、藥劑穩(wěn)定化幾種處理方法。
[0003]水泥固化是在水泥的水化過程中，通過吸附、化學(xué)吸收、沉降、離子交換、鈍化等多種方式與重金屬發(fā)生反應(yīng)，最終將重金屬以氫氧化物或絡(luò)合物的形式固定在水泥水化形成的水化硅酸鹽膠體C-H-S的表面上，抑制重金屬的滲濾。水泥是最常用的含重金屬的危險(xiǎn)廢物穩(wěn)定劑，其具有固化材料易得、處理效果好、成本相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì)。但水泥固化增容問題嚴(yán)重，對(duì)其后續(xù)的處理帶來很大的工作量。
[0004]熔融固化又稱為玻璃固化，用玻璃制造技術(shù)將含有重金屬的廢渣玻璃化，可使重金屬固定在玻璃體中。借助玻璃體的致密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，能夠確保固化體的永久穩(wěn)定，但是熔融固化技術(shù)能耗大、成本高。
[0005]藥劑穩(wěn)定化處理是利用化學(xué)藥劑把危險(xiǎn)廢物中的有毒有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成低溶解性、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程。藥劑穩(wěn)定化技術(shù)主要以處理重金屬廢物為主，其化學(xué)藥劑分為有機(jī)藥劑和無機(jī)藥劑，有機(jī)藥類是以鰲合型藥劑為主，即用一種水溶性的鰲合高分子，與重金屬離子反應(yīng)形成不溶于水的高分子絡(luò)合物，使廢渣中的重金屬固定下來。有機(jī)藥劑的固定效果好但是價(jià)格較高，因此處理成本高，無機(jī)藥劑價(jià)格相對(duì)低廉但處理效果不太好。
[0006]地質(zhì)聚合物是一種由硅氧四面體和鋁氧四面體聚合的具有非晶態(tài)和準(zhǔn)晶態(tài)特征的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠體。在很多方面可以作為水泥的替代劑。與水泥相比地質(zhì)聚合物有著如下優(yōu)點(diǎn):(I)早期強(qiáng)度高，力學(xué)性能好；(2)耐酸堿腐蝕；(3)綠色節(jié)能，環(huán)境友好；(4)重金屬固定效果好，地聚合物的結(jié)構(gòu)是由環(huán)狀分子鏈構(gòu)成的“類晶體”結(jié)構(gòu)，環(huán)狀分子之間結(jié)合形成密閉的空腔(籠狀)，可以把金屬離子和其他毒性物質(zhì)分割包圍在空腔內(nèi)，同時(shí)骨架中的鋁離子也能吸附金屬離子。
[0007]目前國(guó)內(nèi)已有很多專利中采用粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣等含鋁硅酸鹽的原料為原料，合成地質(zhì)聚合物，并將此用作建筑材料。專利文獻(xiàn)201110276233.0中描述了一種化學(xué)激發(fā)鎂洛一礦渣基地質(zhì)聚合物膠凝材料的制備方法，在該發(fā)明中鎂渣和礦渣通過激發(fā)、攪拌、成型等工序制備得到28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)65MPa的地質(zhì)聚合物膠凝材料。專利文獻(xiàn)200910092222.X中描述了一種赤泥粉煤灰免燒地質(zhì)聚合物材料及其制備方法，它包括采用河津赤泥、粉煤灰為主要基質(zhì)原料，以建筑細(xì)沙和建筑碎石作為骨料，并以固體水玻璃粉作為堿激發(fā)劑制備赤泥粉煤灰免燒地質(zhì)聚合物膠凝材料。專利文獻(xiàn)200910215579.2中描述了一種采用瓦斯灰10~60%、礦渣粉30~70%、氫氧化鈉5~10%、二水石膏3~10%的地質(zhì)聚合物制備方法，其具體方法為:將礦渣烘干粉碎至5000cm2/g以上比表面積，再與瓦斯灰、氫氧化鈉、二水石膏均勻混合，制成地質(zhì)聚合物。專利文獻(xiàn)200910108182.3中描述了一種搶修、搶建用地質(zhì)聚合物膠凝材料，采用13wt%~17wt%的激發(fā)劑和82wt%~87wt%的含硅鋁酸鹽成份的渣料，加水配制而成；所述渣料包括高爐礦渣、鋼渣、粉煤灰和煤矸石中的一種或一種以上的組合；所述激發(fā)劑包括35wt%~75wt%的Si02、0wt%~55wt%的Na20、0wt%~65wt%的K20、0wt%~lwt%的CaO、Owt%~lwt%的SO3,此發(fā)明采用工業(yè)廢禮:為主要原材料，配以激發(fā)劑，來制作具有快凝、快硬特點(diǎn)的地質(zhì)聚合物膠凝材料。 [0008]在有關(guān)地質(zhì)聚合物的專利和文獻(xiàn)中，對(duì)于采用含重金屬廢石膏作為地質(zhì)聚合物的原料，并且通過堿激發(fā)聚合作用來固定廢渣中的重金屬，并能有效資源化利用硫酸鈣的方法還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)重金屬廢石膏中主要礦物為硫酸鈣并且含有大量有毒、有害重金屬污染物的特點(diǎn)，本發(fā)明采用重金屬石膏作為主要鈣源，加入粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣等硅源和鋁源，在堿性激發(fā)劑溶液的作用下制備地質(zhì)聚合物漿體，經(jīng)成型、常溫密閉養(yǎng)護(hù)、高溫密閉養(yǎng)護(hù)等工序制備地質(zhì)聚合物膠凝材料。使用本發(fā)明方法制備的地質(zhì)聚合物膠凝材料的28d抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到48MPa，將制備的地質(zhì)聚合物膠凝材料破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》檢測(cè)，其浸出液中各重金屬離子濃度遠(yuǎn)低于中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)中所規(guī)定的重金屬浸出濃度限值。該地質(zhì)聚合物膠凝材料可作為建筑材料，例如在混凝土中替代天然骨料用或作為路基骨料。本方法以廢治廢，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，解決了硫酸鈣的循環(huán)利用和重金屬的污染問題，同時(shí)緩解了粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣等工業(yè)廢渣的堆存問題。
[0010]為解決上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案。
[0011]本發(fā)明涉及一種重金屬石膏制備地質(zhì)聚合物膠凝材料的方法，此方法采用重金屬石膏作為主要鈣源，加入粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣等硅源和鋁源，在堿性激發(fā)劑溶液的作用下制備地質(zhì)聚合物漿體，經(jīng)成型、常溫密閉養(yǎng)護(hù)、脫模、高溫密閉養(yǎng)護(hù)制備地質(zhì)聚合物膠凝材料。
[0012]上述制備方法的優(yōu)選方案為，包括以下制備步驟:
[0013]I)堿性激發(fā)劑溶液的配置及陳化:堿性激發(fā)劑溶液由堿性溶液和水玻璃配置而成，堿性溶液的溶質(zhì)為NaOH、KOH中至少一種物質(zhì)或任意比例的混合；堿性激發(fā)劑溶液中固體物質(zhì)含量以M2O ? nSi02計(jì)算，M代表Na和K，n代表模數(shù)，激發(fā)劑溶液模數(shù)為I~2，激發(fā)劑溶液中固體物質(zhì)含量為20~50wt% ;激發(fā)劑溶液配置完成后需陳化I~48h。[0014]2)固體原料的配置:采用粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣中一種或幾種作為硅源和鋁源，用重金屬石膏作為主要鈣源，其體積中位徑均小于150 ym;將其混合并攪拌均勻后得到固體原料，固體原料中重金屬石膏占5wt%~50wt%、娃源和招源原料占50wt%~95wt%0
[0015]3)地質(zhì)聚合物膠凝材料的成型和養(yǎng)護(hù):將步驟I)制得的堿性激發(fā)劑溶液與步驟
2)制得的固體原料按照質(zhì)量比比值為0.15~0.55的比例混合并攪拌5~20min得到地質(zhì)聚合物漿體，將漿體轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)12~36h ;脫模并在高溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為50~90°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為5~48h。
[0016]本發(fā)明提出了一種以重金屬石膏為原料制備地質(zhì)聚合物的方法，此方法在制備高性能地質(zhì)聚合物的同時(shí)又可以有效的處理黑色及有色金屬冶煉過程中產(chǎn)生的含重金屬的廢石膏，解決了其污染問題。并且本發(fā)明采用了獨(dú)特的常溫密閉養(yǎng)護(hù)制度和高溫密閉養(yǎng)護(hù)制度，在其他制備條件相同的情況下使用本養(yǎng)護(hù)制度制備的地質(zhì)聚合物膠凝材料的早期抗壓強(qiáng)度比普通增濕加熱養(yǎng)護(hù)而得到的更高，且后期抗壓強(qiáng)度也有一定的增長(zhǎng)。本發(fā)明制備的地質(zhì)聚合物膠凝材料對(duì)重金屬還有著很強(qiáng)的固化作用，經(jīng)過該養(yǎng)護(hù)制度制備的地質(zhì)聚合物膠凝材料可以直接應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為一種重金屬石膏制備地質(zhì)聚合物膠凝材料的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]用NaOH、水玻璃、水配置激發(fā)劑溶液，混合并攪拌均勻后得到堿性激發(fā)劑溶液，陳化24h，激發(fā)劑溶液中總固體物質(zhì)含量為33.00wt%且模數(shù)為1.10 ;將粉煤灰、煤矸石、重金屬石膏分別球磨至體積中位徑至100± IOy m，將其混合并攪拌均勻得到固體原料，固體原料含粉煤灰60.00wt%、煤矸石20.00wt%、重金屬石膏20.00wt% ;將陳化后的堿性激發(fā)劑溶液與固體原料混合并攪拌IOmin得到地質(zhì)聚合物漿體，將其轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)24h后脫模，其中堿性激發(fā)劑溶液與固體原料的質(zhì)量比比值為0.55 ;將脫模后的地質(zhì)聚合物在高溫條件下養(yǎng)密閉護(hù)48h,養(yǎng)護(hù)溫度85°C ;將高溫密閉養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為45.06MPa，破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，ZnS0.057mg/L, Pb 為 0.094mg/L, Cd 為 0.014mg/L, As 為 0.203mg/L, Hg 為 0.008mg/L。
[0020]實(shí)施例2
[0021]用NaOH、K0H、水玻璃、水配置激發(fā)劑溶液，混合并攪拌均勻后得到堿性激發(fā)劑溶液，陳化48h，激發(fā)劑溶液中總固物質(zhì)體含量為36.00wt%且模數(shù)為1.20 ;將粉煤灰、重金屬石膏分別球磨至體積中位徑至80± 10 y m,將其混合并攪拌均勻得到固體原料，固體原料含粉煤灰80.00wt%、重金屬石膏20.00wt% ;將陳化后的堿性激發(fā)劑溶液與固體原料混合并攪拌IOmin得到地質(zhì)聚合物漿體，將其轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)12h后脫模，其中堿性激發(fā)劑溶液與固體原料的質(zhì)量比比值為0.40 ;將脫模后的地質(zhì)聚合物在高溫條件下養(yǎng)密閉護(hù)18h，養(yǎng)護(hù)溫度80°C ;將高溫密閉養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為43.26MPa，破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.053mg/L, Pb為0.094mg/L,Cd 為 0.018mg/L, As 為 0.175mg/L, Hg 為 0.006mg/L。
[0022]實(shí)施例3
[0023]用NaOH、水玻璃、水配置激發(fā)劑溶液，混合并攪拌均勻后得到堿性激發(fā)劑溶液，陳化24h，激發(fā)劑溶液中總固體含量為39.00被％且模數(shù)為1.00 ;將粉煤灰、重金屬石膏分別球磨至體積中位徑至60± 10 y m，將其混合并攪拌均勻得到固體原料，固體原料含粉煤灰85.00wt%、重金屬石膏15.00wt% ;將陳化后的堿性激發(fā)劑溶液與固體原料混合并攪拌IOmin得到地質(zhì)聚合物漿體，將其轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)20h后脫模，其中堿性激發(fā)劑溶液與固體原料的質(zhì)量比比值為0.45 ;將脫模后的地質(zhì)聚合物在高溫條件下養(yǎng)密閉護(hù)24h，養(yǎng)護(hù)溫度90°C ;將高溫密閉養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為48.45MPa，破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.035mg/L, Pb為0.083mg/L, Cd為 0.013mg/L, As 為 0.158mg/L, Hg 為 0.004mg/L。
[0024]實(shí)施例4
[0025]用K0H、水玻璃、水配置激發(fā)劑溶液，混合并攪拌均勻后得到堿性激發(fā)劑溶液，陳化24h，激發(fā)劑溶液中總固體含量為30.00被％且模數(shù)為1.50 ;將礦渣、重金屬石膏分別球磨至體積中位徑至IOOilOil m，將其混合并攪拌均勻得到固體原料，固體原料含礦渣70.00wt%、重金屬石膏30.00wt% ;將陳化后的堿性激發(fā)劑溶液與固體原料混合并攪拌20min得到地質(zhì)聚合物漿體，將其轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)24h后脫模，其中堿性激發(fā)劑溶液與固體原 料的質(zhì)量比比值為0.35 ;將脫模后的地質(zhì)聚合物在高溫條件下養(yǎng)密閉護(hù)12h，養(yǎng)護(hù)溫度70°C ;將高溫密閉養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為35.23MPa，破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.060mg/L, Pb為0.095mg/L, Cd為 0.034mg/L, As 為 0.254mg/L, Hg 為 0.009mg/L。
[0026]實(shí)施例5
[0027]用NaOH、水玻璃、水配置激發(fā)劑溶液，混合并攪拌均勻后得到堿性激發(fā)劑溶液，陳化24h，激發(fā)劑溶液中總固體含量為20.00被％且模數(shù)為1.20 ;將煤矸石、重金屬石膏分別球磨至體積中位徑至130± IOy m，將其混合并攪拌均勻得到固體原料，固體原料含煤矸石95.00wt%、重金屬石膏5.00wt% ;將陳化后的堿性激發(fā)劑溶液與固體原料混合并攪拌IOmin得到地質(zhì)聚合物漿體，將其轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)36h后脫模，其中堿性激發(fā)劑溶液與固體原料的質(zhì)量比比值為0.15 ;將脫模后的地質(zhì)聚合物在高溫條件下養(yǎng)密閉護(hù)5h，養(yǎng)護(hù)溫度50°C ;將高溫密閉養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為37.64MPa，破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.063mg/L, Pb為0.075mg/L, Cd為
0.025mg/L, As 為 0.389mg/L, Hg 為 0.01 lmg/L。
[0028]實(shí)施例6
[0029]用K0H、水玻璃、水配置激發(fā)劑溶液，混合并攪拌均勻后得到堿性激發(fā)劑溶液，陳化12h，激發(fā)劑溶液中總固體含量為50.00wt%且模數(shù)為2.00 ;將粉煤灰、煤矸石、礦渣、鋼渣、重金屬石膏分別球磨至體積中位徑至SOilOym，將其混合并攪拌均勻得到固體原料，固體原料含粉煤灰40.00wt%、煤石干石10wt%、礦洛10wt%、鋼洛30.00wt%、重金屬石膏10.00wt% ；將陳化后的堿性激發(fā)劑溶液與固體原料混合并攪拌5min得到地質(zhì)聚合物漿體，將其轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)24h后脫模，其中堿性激發(fā)劑溶液與固體原料的質(zhì)量比比值為0.45 ;將脫模后的地質(zhì)聚合物在高溫條件下養(yǎng)密閉護(hù)24h，養(yǎng)護(hù)溫度60°C ;將高溫密閉養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為40.65MPa，破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn 為 0.043mg/L, Pb 為 0.063mg/L, Cd 為 0.016mg/L, As 為 0.146mg/L, Hg 為
0.004mg/L。
[0030]實(shí)施例7
[0031]用K0H、水玻璃、水配置激發(fā)劑溶液，混合并攪拌均勻后得到堿性激發(fā)劑溶液，陳化6h，激發(fā)劑溶液中總固體含量為50.00被％且模數(shù)為2.00 ;鋼渣、重金屬石膏分別球磨至體積中位徑至80± 10 y m,將其混合并攪拌均勻得到固體原料，固體原料含鋼渣90.00wt%、重金屬石膏10.00wt% ;將陳化后的堿性激發(fā)劑溶液與固體原料混合并攪拌5min得到地質(zhì)聚合物漿體，將其轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)24h后脫模，其中堿性激發(fā)劑溶液與固體原料的質(zhì)量比比值為0.35 ;將脫模后的地質(zhì)聚合物在高溫條件下養(yǎng)密閉護(hù)36h，養(yǎng)護(hù)溫度70°C ;將高溫密閉養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為36.69MPa，破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.033mg/L, Pb為0.093mg/L, Cd為0.012mg/L, As為 0.235mg/L, Hg 為 0.006mg/L。
[0032]實(shí)施例8
[0033]用NaOH、水玻璃、水配置激發(fā)劑溶液，混合并攪拌均勻后得到堿性激發(fā)劑溶液，陳化lh，激發(fā)劑溶液中總固體含量為39.00被％且模數(shù)為1.00 ;將粉煤灰、重金屬石膏分別球磨至體積中位徑至60± IOy m，將其混合并攪拌均勻得到固體原料，固體原料含粉煤灰50.00wt%、重金屬石膏50.00wt% ;將陳化后的堿性激發(fā)劑溶液與固體原料混合并攪拌IOmin得到地質(zhì)聚合物漿體，將其轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)24h后脫模，其中堿性激發(fā)劑溶液與固體原料的質(zhì)量比比值為0.45 ;將脫模后的地質(zhì)聚合物在高溫條件下養(yǎng)密閉護(hù)24h，養(yǎng)護(hù)溫度90°C ;將高溫密閉養(yǎng)護(hù)后的地質(zhì)聚合物在空氣中放置至第28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度為40.75MPa，破碎至5mm以下按HJ/T299-2007《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》測(cè)其浸出液中各重金屬離子濃度，Zn為0.065mg/L, Pb為0.063mg/L, Cd為 0.023mg/L, As 為 0.276mg/L, Hg 為 0.017mg/L。
[0034]表1各實(shí)施例中地質(zhì)聚合物膠凝材料浸出毒性鑒別測(cè)試浸出液中重金屬濃度及抗壓強(qiáng)度
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種重金屬石膏制備地質(zhì)聚合物膠凝材料的方法，其特征在于:采用重金屬石膏作為主要鈣源，加入粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣等硅源和鋁源，在堿性激發(fā)劑溶液的作用下制備地質(zhì)聚合物漿體，經(jīng)成型、常溫密閉養(yǎng)護(hù)、脫模、高溫密閉養(yǎng)護(hù)制備地質(zhì)聚合物膠凝材料。
2.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)聚合物膠凝材料的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟: 1)堿性激發(fā)劑溶液的配置:堿性激發(fā)劑溶液由堿性溶液和水玻璃配置而成，堿性溶液的溶質(zhì)為NaOH、KOH中至少一種物質(zhì)或任意比例的混合；堿性激發(fā)劑溶液中固體物質(zhì)含量以M2O ? nSi02計(jì)算，M代表Na和K，n代表模數(shù)，激發(fā)劑溶液模數(shù)為f 2，激發(fā)劑溶液中固體物質(zhì)含量為20~50被％ ； 2)固體原料的配置:采用粉煤灰、煤矸石、礦渣和鋼渣中一種或幾種作為硅源和鋁源，用重金屬石膏作為主要鈣源，其體積中位徑均小于150 y m ;將其混合并攪拌均勻后得到固體原料，固體原料中重金屬石膏占5wt%~50wt%、娃源和招源原料占50wt%~95wt% ； 3)地質(zhì)聚合物膠凝材料的成型和養(yǎng)護(hù):將步驟I)制得的堿性激發(fā)劑溶液與步驟2)制得的固體原料按照質(zhì)量比比值為0.15^0.55的比例混合并攪拌5~20min得到地質(zhì)聚合物漿體，將漿體轉(zhuǎn)移至模具中成型并在常溫條件下密閉養(yǎng)護(hù)12~36h，脫模得到地質(zhì)聚合物膠凝材料。
3.如權(quán)利要求2所述的地質(zhì)聚合物膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述步驟I)中，激發(fā)劑溶液配置完成后需陳化1~48h。
4.如權(quán)利要求2所述的地質(zhì)聚合物膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)后，進(jìn)行高溫密閉養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度 為5(T90°C，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為5~48h。
【文檔編號(hào)】C04B11/26GK103641346SQ201310664557
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】潘德安, 張深根, 郭斌, 李靈潔, 田建軍 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)