一种含砷尾砂免烧陶粒及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含砷尾砂免烧陶粒及制备方法，该免烧陶粒的原料为含砷尾砂、水泥、铁锰材料、膨胀珍珠岩、生石灰、粉煤灰，原料重量百分比为含砷尾砂50％～55％，水泥15％～20％，铁锰材料2％～3％，膨胀珍珠岩4％～6％，生石灰2％～2.5％，粉煤灰18％～22.5％，拌合用水量占混合料干重的15％～20％。制作步骤为：物料称量、物料干拌、物料湿拌、造粒成型、养护。本发明专利技术提供的免烧陶粒工艺简单，操作方便，能耗低，对含砷尾砂、粉煤灰的利用率高，即可以合理有效的处置含砷尾砂、粉煤灰等固体废弃物，达到固体废弃物资源再利用的目的，又可以减少了传统造粒时的土方消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种含砷尾砂免烧陶粒及制备方法
本专利技术属于固体废弃物综合利用、环境工程及建材领域，具体涉及一种含砷尾砂免烧陶粒及制备方法。
技术介绍
砷是广泛分布于自然界的一种微量元素，属于类金属。全世界已探明的砷储量约为200万吨，其中中国占约70％，居世界首位。砷及其许多化合物被广泛用于除草剂、杀鼠药、半导体、涂料等领域，随着工农业的发展，砷矿的开采也在加剧，含砷尾砂产量也不断增加，据统计，全国砷采出量至少达到139.2万t，大部分来自广西、云南、湖南，而采出的砷有70％弃留于尾砂中。不仅需要占用大量的土地资源，也容易造成环境污染，影响人体健康。如何对含砷尾砂进行安全处理，已受到全社会广泛关注。砷(As)是一种对人体和动物具有毒害作用的致癌物质，由于矿产资源的开采及含砷农药的滥用，已使砷成为较为普遍的土壤、水体污染物。尾砂中的砷元素主要以无机态为主，有+3和+5两种价态，当所处环境的pH为4～8时，常以H3AsO3、H2AsO4或HAsO42-等砷酸根形式存在。尾砂中的砷在一定条件下会从尾砂组分中解吸出来并随水体迁移，容易被生物利用，造成环境危害。常用的砷污染物处理技术主要有固化/稳定化技术、淋洗技术、玻璃化技术、生物修复技术和电动修复技术等，而其中淋洗技术投资大，易造成土壤营养物质流失或沉淀；玻璃化技术能耗大，成本高；电动修复技术对污染物类型有要求严格；生物修复技术对土壤要求高，耗时长，易造成二次污染。而固化/稳定化技术能有效、快速、经济地对土壤中的砷进行固化稳定化，且应用较广，技术成熟。目前相关人员对含砷尾砂的研究，主要是通过上述方法的一种或多种联合使用，以去除尾砂中的砷或改变砷的形态，以降低其迁移性或毒性，而很少涉及含砷尾砂的再利用。因此，如何在含砷尾砂安全处理的基础上，进一步实现资源化再利用，减少传统陶粒生产对自然环境的危害和土地资源的消耗，是今后将要解决的重大问题和研究方向，也是本专利技术的目的。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种含砷尾砂免烧陶粒及制备方法，既减少了传统陶粒生产对自然环境的危害和土地资源的消耗，又解决了含砷尾砂修复后处理为题，且方法简单易行。利用含As尾砂、粉煤灰等固体废弃物，制备出来的免烧陶粒可以当作混凝土轻骨料，不仅解决了含砷尾砂处理难题，而且可以以废治废，实现了资源化再利用。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种含砷尾砂免烧陶粒，按质量百分比称量含砷尾砂50％～55％，水泥15％～20％，铁锰材料2％～3％，膨胀珍珠岩4％～6％，生石灰2％～2.5％，粉煤灰18％～22.5％。制备方法如下：(1)物料干拌：按重量百分比称量含砷尾砂50％～55％，水泥15％～20％，铁锰材料2％～3％，膨胀珍珠岩4％～6％，生石灰2％～2.5％，粉煤灰18％～22.5％，加入搅拌机，搅拌2～5min，(2)物料湿拌：向搅拌机中加入占物料干重15％～20％的水，搅拌2～5min，这样搅拌完全充分；(3)造粒：将湿物料装入造粒设备中，开启设备开始造粒，在造粒过程中，依据陶粒表面干湿情况，加入适当的水或干混合料，以陶粒表面有轻微水迹为宜；(4)养护：对粒径符合要求的陶粒在室温条件下养护25～30天，以使水泥充分水化。所述砷尾砂砷含量为(1620.25±75.12)mg/kg。所述铁锰材料为七水合硫酸亚铁和高锰酸钾按摩尔比配置，比值为3～4:1，配置成pH为7～8的溶液，搅拌1～2小时后静置12～15小时，最后在100℃～105℃的条件下烘干制得。所述步骤(1)中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥。所述步骤(1)中，生石灰为工业级生石灰。所述步骤(4)中，室温是指温度在20～28℃左右，以使水泥顺利水化，经过大量试验25℃最宜，养护时间优选28天。本专利技术的优点在于：(1)采用此方法将含砷尾砂制备成的免烧陶粒，含砷尾砂消纳量大，掺量可达55％，同时掺有粉煤灰，可消纳大宗固体废弃物。(2)采用此方法将含砷尾砂制备成的免烧陶粒，除对砷有较高的固化效率外，对镉、铅、锌等重金属也有明显的固化效果，减少了环境风险。(3)采用此方法将含砷尾砂制备成的免烧陶粒，减少了对页岩、粘土等自然资源的消耗。附图说明图1为本专利技术免烧陶粒制备方法的工艺流程图。具体实施方式为了使本专利技术的技术手段、达成目的与功效易于了解，下面结合工艺流程图与实施例，进一步阐述本专利技术。但以下的实施例仅限于解释本专利技术，本专利技术的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。本实施例中涉及的含砷尾砂来自湖南某尾矿库，晾晒后使用。实施例1一种含砷尾砂免烧陶粒制备步骤如下：(1)物料干拌：按重量百分比称量含砷尾砂55％，水泥18％，铁锰材料3％，膨胀珍珠岩4％，生石灰2％，粉煤灰18％，加入搅拌机，搅拌3min；(2)物料湿拌：向搅拌机中加入占物料干重17％的水，搅拌3min；(3)造粒：调节圆盘倾角为45°，将湿物料装入圆盘造粒机中，启动造粒机，开始造粒。在其过程中，依据陶粒表面干湿情况，加入适当的水或干物料。(4)养护：对粒径符合要求的陶粒在室温条件下养护28天。其中砷尾砂中砷含量为(1620.25±75.12)mg/kg，铁锰材料为七水合硫酸亚铁和高锰酸钾按摩尔比配置，比值为3:1，配置成pH为7～8的溶液，搅拌1小时后静置12小时，最后在105℃的条件下烘干制得，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，生石灰为工业级生石灰。室温是指温度在25℃。以此方法制备的免烧陶粒，筒压强度为5.22MPa，堆积密度为894.3kg/m3，吸水率8.5％，软化系数0.95，满足900等级的人造轻集料要求，类金属As及重金属Cd、Pb、Zn的硫酸硝酸法浸出浓度分别为0.0224mg/L、0.0009mg/L、0.0766mg/L、0.0171mg/L，满足《地表水环境质量标准》中浸出浓度要低于0.1mg/L、0.01mg/L、0.1mg/L、2mg/L的Ⅴ类标准限值，浸出浓度分别降低87.3％、97.3％、27.1％、98.5％。实施例2一种含砷尾砂免烧陶粒制备步骤如下：(1)物料干拌：按重量百分比称量含砷尾砂54％，水泥15％，铁锰材料2％，膨胀珍珠岩4％，生石灰2.5％，粉煤灰22.5％，加入搅拌机，搅拌3min；(2)物料湿拌：向搅拌机中加入占物料干重17％的水，搅拌3min；(3)造粒：调节圆盘倾角为45°，将湿物料装入圆盘造粒机中，启动造粒机，开始造粒。在其过程中，依据陶粒表面干湿情况，加入适当的水或干物料。(4)养护：对粒径符合要求的陶粒在室温条件下养护28天。其中砷尾砂中砷含量为(1620.25±75.12)mg/kg，铁锰材料为七水合硫酸亚铁和高锰酸钾按摩尔比配置，比值为3:1，配置成pH为7～8的溶液，搅拌2小时后静置15小时，最后在100℃的条件下烘干制得，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，生石灰为工业级生石灰。室温是指温度在25℃。以此方法制备的免烧陶粒，筒压强度为5.02MPa，堆积密度为871.1kg/m3，吸水率8.9％，软化系数0.95，满足900等级的人造轻集料要求，类金属As及重金属Cd、Pb、Zn的硫酸硝酸法浸出浓度分别为0.0735mg/L、0.0005mg/L、0.0827mg/L、0.0161mg/L，满本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含砷尾砂免烧陶粒，其特征在于：按质量百分比称量含砷尾砂50％～55％，水泥15％～20％，铁锰材料2％～3％，膨胀珍珠岩4％～6％，生石灰2％～2.5％，粉煤灰18％～22.5％。

【技术特征摘要】
1.一种含砷尾砂免烧陶粒，其特征在于：按质量百分比称量含砷尾砂50％～55％，水泥15％～20％，铁锰材料2％～3％，膨胀珍珠岩4％～6％，生石灰2％～2.5％，粉煤灰18％～22.5％。2.根据权利要求1所述的含砷尾砂免烧陶粒，其特征在于：所述砷尾砂砷含量为(1620.25±75.12)mg/kg。3.根据权利要求1所述的含砷尾砂免烧陶粒，其特征在于：所述铁锰材料为七水合硫酸亚铁和高锰酸钾按摩尔比配置，比值为(3～4):1，配置成pH为7～8的溶液，搅拌1～2小时后静置12～15小时，最后在100℃～105℃的条件下烘干制得。4.根据权利要求1所述的含砷尾砂免烧陶粒，其特征在于：所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥。5.根据权利要求1所述的含砷尾砂免烧陶粒，其特征在于：所述生石灰为工业级生石灰。6.一种含砷尾砂免烧陶粒制备方法，其特征在于，包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎秀兰，吕浩阳，费杨，
申请(专利权)人：中国科学院地理科学与资源研究所，北京捷晟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11