[发明专利]一种固定重金属锌的方法

说明书

本发明涉及重金属处理技术领域，尤其涉及一种三元矿物体系固定重金属的方法。具体的，将含锌原料作为烧制硅酸盐水泥熟料的生料粉料，并控制所述生料粉料中的钙硅质量比为1.5～1.8，而后进行煅烧，煅烧过程中形成包括C₂S‑C₃S₂‑C₂AS三元矿物体系来固定重金属锌。所述三元矿物体系能够显著提高硅酸盐矿物体系对重金属锌的固化能力，不仅能够增强固化强度，有效减少重金属固定后的挥发，还大大提高了固化量。同时，所述三元矿物体系具有类似固体废弃物低钙的特征，能够充分利用固体废弃物，降低其对环境的污染与破坏，满足我国废弃物减量化、无害化、资源化处置的基本原则，符合绿色环保的理念。

技术领域

本发明涉及重金属处理技术领域，尤其涉及一种固定重金属锌的方法。

背景技术

含锌固体废弃物来源广且产量大，电镀污泥，尾矿渣等固体废弃物中都含有大量锌元素，如若处置不当容易在植物中富集并进入食物链，进而在人体中富集造成重金属锌中毒等不良反应。

目前有不少研究者利用含锌固体废弃物烧制普通硅酸盐水泥熟料实现重金属锌的固化以及废弃物资源化利用，水泥窑协同处置固体弃物具有焚烧温度高、停留时间长、焚烧状态稳定、建设投资小等优点，可有效处置固体废弃物。但由于实际的含重金属的固废一般具有钙含量相对较低而重金属含量高的特征，会影响水泥熟料矿物组成及产品质量，比如对重金属组分固定效果较差，容易挥发等，固定强度较差。

而研究结果表明，硅酸盐体系矿物相固定重金属锌时，钙含量越高时固定能力越强。因此，传统的硅酸盐矿物在固定重金属锌时，为了提高重金属锌的固定能力，往往会控制钙含量较高，生料的钙硅质量比高达2.9～3.0，虽然固定重金属锌的能力有一定程度提高，但一方面高品位石灰石用量大，易造成资源耗竭，另一方面煅烧温度较高，使得固化重金属的能耗较高。

发明内容

本发明提供一种固定重金属锌的方法，用以解决现有技术中硅酸盐矿物体系对重金属锌固化能力差的缺陷，实现对重金属锌的较佳固化效果。

本发明提供的一种固定重金属锌的方法，具体包括：将含锌原料作为烧制硅酸盐水泥熟料的生料粉料，并控制所述生料粉料中的钙硅质量比为1.5～1.8，而后进行煅烧，煅烧过程中形成C₂S-C₃S₂-C₂AS三元矿物体系来固定重金属锌。

在本发明中，所述C₂S为硅酸二钙，即2CaO〃SiO₂；C₃S₂为硅钙石，即3CaO〃2SiO₂；C₂AS为钙铝黄长石，即2CaO〃Al₂O₃〃SiO₂。

本发明意外发现，所述钙硅质量比下能够煅烧出矿物相C₃S₂，而其相较普通硅酸盐水泥中主要硅酸盐矿物相如C₃S和C₂S等，钙含量更低，在协同C₂S与C₂AS形成C₂S-C₃S₂-C₂AS三元矿物体系后，不仅能够提高重金属锌的固化量，还能有效增强固化强度，减少挥发量。

后续研究发现，本发明中C₂S-C₃S₂-C₂AS三元矿物体系固化重金属锌的形式主要是：①Zn进入C₂S矿物相以及中间相中形成间隙固溶体；②Zn原子取代矿物体系中C₃S₂的一个Ca原子形成Ca₂ZnSi₂O₇矿物。作为优选，所述煅烧的温度为1220～1290℃。