[发明专利]一种钢渣基固化剂制备方法及Cd污染土的处理系统及方法

说明书

本发明公开一种钢渣基固化剂制备方法及Cd污染土的处理系统及方法,称取脱硫石膏和钢渣备用；将上述脱硫石膏与钢渣充分混合均匀，得到重金属污染土壤固化剂；一种Cd污染土处理系统，所述处理系统包括位于履带式挖掘机上的处理单元和位于压土机上的覆膜单元，处理单元包括挖掘机总控制室、挖掘机总操作台、第一挖机臂和第二挖机臂；一种Cd污染土处理方法，所述处理方法包括以下步骤：将权利要求中制备的固化剂装入固化剂储存罐中；通过挖机壁控制破土搅拌器对Cd污染土进行破土粉碎；将钢渣和脱硫石膏混合固化剂粉末及水喷入土中。本发明固化剂制备方法均采用工业废渣材料，绿色环保，经济且来源广泛，易于取材，制备方式简单易于实现。

技术领域

本发明涉及环境岩土领域，具体是一种钢渣基固化剂制备方法及Cd污染土的处理系统及方法。

背景技术

最近的全国性调查显示，依据我国土壤环境质量标准，16％样本的土壤，19％样本的农业土壤受到污染，其中重金属污染占污染土壤样本总数的82.4％，而在重金属中，镉(Cd)污染占第一位。人体在长时间高剂量摄入镉的情况下，会引发心脑血管疾病、高血压，还会引起肾衰竭、腰痛、脆化骨质疏松和脊柱畸形等病症。Cd是重金属“五毒”元素之一，具有分解周期长、移动性大、毒性高、难降解、易富集等特点。污染土壤中镉不仅存在于土壤颗粒表面，而且存在于颗粒内部，修复处理难度大。

经固化/稳定化处理后的重金属污染土，不仅其危害性大大降低或消除，而且其抗压强度、密实度、CBR、回弹模量、剪切强度等均得到很大的提高，可将其用作公路路基、建筑场地等，有效地保证了环境安全并提高污染土地利用率。但现有的固化剂大多功能单一，成本高昂，能耗大，因此亟需研发除固化功能外，还可提高抗渗性、耐干湿循环、耐冻融循环能力的新型固化剂。

对于重金属Cd污染土，目前常见的固化剂主要有波特兰水泥(Portland cement)、矿渣、钢渣、生物炭、石灰等。而硅酸盐水泥(PC)和石灰固化剂是目前使用最为广泛的固化剂。然而传统硅酸盐水泥固化剂在生产过程中伴随着大量的温室效应气体二氧化碳(CO₂)的排放。然而传统硅酸盐水泥在生产过程中伴随着大量的温室效应气体二氧化碳(CO₂)的排放。据统计，每年由水泥生产所产生的二氧化碳气体总和占全球二氧化碳总排放总量的5％左右。并且随着人类工农业活动的不断进行，二氧化碳的排放量也逐年增加，这不仅会威胁我们的身心健康，也会对人类的生存环境带来严重危害。且对于普通水泥固化土，养护时间通常为14d-28d才能保证固化后满足一定的强度要求，而碳化固化土仅需要几天甚至几小时就可以达到相同的效果。对于重金属Cd污染土，在碳化条件下可以生成CdCO₃，大大减小了Cd的溶出量。因此，将碳化技术用于Cd污染土，不仅有利于实现低碳环保发展需要，也具有良好的经济效应。

我国作为资源消耗大国,每年产生较多的工业废料，如钢铁产量及钢渣排放量均达到世界总量的一半以上，但利用率很低，利用量仅占总量的20％左右。远远落后于其他发达国家。大量堆存的钢渣不仅会侵占土地，浪费资源，如果排入水中还可能会造成河流淤塞，周边土壤碱化，其中的有害物质还会为人类及其生存环境带来严重危害。而碳化是利用钢渣的有效手段，钢渣经碳化后材料pH值呈中性，具有更好的防冻性、防二氧化碳腐蚀、防离子渗透、耐久性和固化重金属的能力，所制备的建材安定性良好、耐久性强。钢渣对二氧化碳具有较好吸收固定效果的同时，也具有固化重金属Cd污染土的潜能。脱硫石膏则是燃煤发电厂主要的废弃物，能够激发钢渣的碳化以及水化活性，但目前对于脱硫石膏-钢渣-二氧化碳联合固化Cd重金属污染土尚未有所研究。

立足于我国重金属Cd的污染现状，工业废料利用率低和碳化固化方法的优势，结合目前重金属Cd污染土处理方法所存在的不足和问题，亟待研发一项低碳经济、资源利用合理和施工高效的钢渣基固化剂原位碳化固化Cd污染土处理方法，在有效利用二氧化碳、工业废渣钢渣，脱硫石膏方面以及省时、高效施工方面具有重要意义。

发明内容