[发明专利]一种利用高炉矿渣-偏高岭土基地聚物固砷的方法

说明书

本发明设计一种利用高炉矿渣‑偏高岭土基地聚物固砷的方法，属于固体废物重金属砷污染治理技术领域。本发明将高炉矿渣粉和偏高岭土粉混合均匀得到高炉矿渣‑偏高岭土混合物，将氢氧化钠溶解至硅酸钠溶液中，静置20～30h得到碱激活剂；将碱激活剂加入到高炉矿渣‑偏高岭土混合物中，再加入毒砂，混合均匀得到浆料；将浆料注入模具中并在室温下密封静置24～35h，脱模后置于室温、湿度为85～95％条件下养护7～28d以上得到含砷建筑材料。本发明高炉矿渣‑偏高岭土基地聚物在碱激活剂激发形成三维网状结构过程中，As元素嵌入硅铝键中，形成地聚物结构的一部分，使三维网状结构更稳固，在反应的过程中有钙矾石形成，增加地聚物强度，具有很高的抗压强度和极低的砷浸出率。

技术领域

本发明提供一种利用高炉矿渣-偏高岭土基地聚物固砷的方法，属于重金属砷污染治理技术领域。

背景技术

偏高岭土是以高岭土为原料，在适当的温度下(600～900℃)经脱水形成的无水硅酸铝，是一种高活性人工火山灰材料。高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废渣，为易熔混合物。高炉矿渣中含有重金属等有害物质，直接处理会对环境造成危害，影响生态平衡。

毒砂在自然界存在不仅污染土壤、水资源，对动物的生命造成威胁，近年来国家对环境保护力度增强，对重金属治理加大力度，所以对毒砂的处理迫在眉睫。

现有的技术方法：一是运用氧化焙烧、还原焙烧和真空焙烧等火法工艺回收砷，浪费能源，成本高，对环境有污染；二是采用酸浸等方法，处理后废液仍有污染，成本高；三是用微生物法处理毒砂，这种方法还在开发阶段，难以大规模投入使用。综合这三点，目前的技术还是存在成本高，污染消除不彻底等现象。

发明内容

本发明针对现有技术中毒砂处理的问题，提出了一种利用高炉矿渣-偏高岭土基地聚物固砷的方法，即利用高炉矿渣-偏高岭土基地聚物在碱激活剂激发形成三维网状结构过程中，As元素嵌入硅铝键中，形成地聚物结构的一部分，使三维网状结构更稳固，具有很高的抗压强度和极低的砷浸出率。

本发明制备工艺流程简单，操作流程方便，成本低，合理利用工业废料作为地聚物原料达到固定重金属砷的目的，固定效果能够满足国标浸出的标准，对环境无污染，其强度高，也可以用于建筑材料。

一种利用高炉矿渣-偏高岭土基地聚物固砷的方法，具体步骤如下：

(1)将高炉矿渣和偏高岭土分别经研磨、过筛和干燥处理得到高炉矿渣粉和偏高岭土粉；

(2)将高炉矿渣粉和偏高岭土粉混合均匀得到高炉矿渣-偏高岭土混合物A；

(3)配制硅酸钠溶液，将氢氧化钠加入到硅酸钠溶液中搅拌3～6h，然后静置20～30h 得到碱激活剂；

(4)将毒砂加入到高炉矿渣-偏高岭土混合物A中得到混合物B，再加入碱激活剂，混合均匀得到浆料C；

(5)将浆料注入模具中并在室温下密封静置24～35h，脱模后置于室温、湿度为85～ 95％条件下养护7d以上得到含砷固体；

所述步骤(2)高炉矿渣粉和偏高岭土粉的质量比为3～6:1；

所述步骤(3)碱激活剂的波美度为22.1～28.7°Bé,模数为1.5～3；

所述步骤(4)浆料的水灰比为0.37～0.6；

所述步骤(4)毒砂的加入量为混合物B质量的5～20％。

含砷固体进行抗压强度和砷浓度测试:将养护至相应龄期的试块进行抗压强度测试，随后进行浸出测试，并用Inductively Coupled Plasma Optical EmissionSpectrometer(ICP-OES)检测出浸出液中砷的浓度。