[发明专利]一种用于锰矿渣重金属污染的处理药剂及制备方法

说明书

本发明属于重金属污水处理技术领域，公开了一种用于锰矿渣重金属污染的处理药剂及制备方法，所述处理药剂由主料和占主料重量百分数为10％‑20％的水组成；所述主料主要由如下重量份数的原料组成：沸石：20份‑40份；石灰：10份‑15份；硫酸铝：1份‑5份；硅酸铝：1份‑5份；硫酸钙：1份‑5份；硫酸钠：1份‑5份；硫酸铁：1份‑5份和土壤：10‑15份；制备方法包括步骤：A、将主料中的蛭石和沸石分别磨成粉，得到沸石粉和蛭石粉；B、将沸石粉与马弗炉中焙烧，冷却后得到焙烧沸石粉；C、将沸石粉、石灰、硫酸铝、硅酸铝、硫酸钙、硫酸钠、硫酸铁、蛭石粉、硅酸盐水泥、活性氧化铝、土壤和水混匀后，得到处理药剂。本发明用于处理含有重金属的锰矿渣。

技术领域

本发明属于重金属污水处理技术领域，具体涉及一种用于锰矿渣重金属污染的处理药剂及制备方法。

背景技术

重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽和无法被生物降解的特点，因此重金属污染日益引起人们的关注。重金属污染还会通过食物链不断在生物体内富集，最终在人体内蓄积而危害人体健康。

常用的污染场地治理技术主要包括固化稳定化技术、气提技术、焚烧技术、玻璃化技术、淋洗技术、热解析技术、药剂处理技术、水泥窑协同处置技术、植物修复技术等等。

矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品。在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物，即为高炉矿渣，简称矿渣。

矿渣的化学成分有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、MnO、Fe₂O₃等氧化物和少量硫化物如CaS、MnS等，一般来说，CaO、SiO₂和Al₂O₃的含量占90％以上。矿渣的化学成分与水泥的化学成分基本相同，只不过CaO含量较低，而SiO₂含量偏高，另外，在CaO含量较高的碱性矿渣中还含有硅酸二钙等成分，所以矿渣本身具有微弱水硬性。

矿渣的基本效应有：火山灰效应、微集料效应和微晶核效应。

火山灰效应：矿渣微粉掺入混凝土中，在混凝土内部的碱性环境中，矿粉能与水泥的水化产物Ca(0H)₂发生“二次水化反应”，而且能促进水泥进一步水化生成更多的C-S-H凝胶，使集料界面区的Ca(0H)₂晶粒变小，改善了混凝土微观结构，降低了水泥浆体的孔隙率，提高了集料界面粘结力，使混凝土的物理力学性能大大提高。

微集料效应：一般情况下，混凝土可视为连续级配的颗粒堆积体系，粗集料之间的空隙由细集料填充，细集料之间的空隙由水泥颗粒填充，而水泥颗粒之间的空隙则需要有更细的颗粒来填充。根据Aim和Goff模型理论，当把掺有超细矿物外加剂的水泥基材料看作多元系统，则该系统中存在一个最紧密堆积，其值取决于超细矿物外加剂的粒径与水泥粒径之比，该值越小，最紧密堆积值越大，矿渣微粉比水泥颗粒细，在取代了部分水泥后，这些小颗粒填充在水泥颗粒间的空隙中，使胶凝材料具有更好的级配，形成了密实充填结构和细观层次的自紧密堆积体系；同时还能降低标准稠度下的用水量，在保持相同用水量的条件下又可以提高拌合物的流动性；另外，填充作用还能增加拌合物的粘聚性，防止泌水离析。

微晶核效应：矿渣微粉的胶凝性与硅酸盐水泥相比来说比较弱，但是它为水泥水化体系起到微晶核效应的作用，加速水泥水化反应的进程并为水化产物提供了充裕的空间，使得水泥水化产物分布更均匀，提高了硬化水泥浆体结构的密实性，从而使混凝土具有较好的力学性能。