一种利用高炉矿渣-偏高岭土基地聚物固砷的方法技术

本发明专利技术设计一种利用高炉矿渣

【技术实现步骤摘要】
一种利用高炉矿渣
‑
偏高岭土基地聚物固砷的方法


[0001]本专利技术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


技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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
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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。
[0006]本专利技术制备工艺流程简单，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。
[0007]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：
[0008](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；
[0009](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；
[0010](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；
[0011](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；
[0012](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；
[0013]所述步骤(2)高炉矿渣粉和偏高岭土粉的质量比为3～6:1；
[0014]所述步骤(3)碱激活剂的波美度为22.1～28.7
°
B
é
,模数为1.5～3；
[0015]所述步骤(4)浆料的水灰比为0.37～0.6；
[0016]所述步骤(4)毒砂的加入量为混合物B质量的5～20％。
[0017]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 Emission Spectrometer(ICP
‑
OES)检测出浸出液中砷的浓度。
[0018]地聚物固砷的原理：高炉矿渣
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偏高岭土地聚物胶凝材料中含有大量的Ca、Al、Si和O元素，通过碱激活剂激发剂，形成Si
‑
O
‑
Si、O
‑
Si
‑
O、Al
‑
O
‑
Si类似的三维网状结构，在发生化学键合的过程中As元素嵌入硅铝键中，作为地聚物的一部分，使整体的结构更加稳定，提升三维网状结构的强度，降低砷的浸出率。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020](1)本专利技术有效利用固废高炉矿渣固砷，使高炉矿渣
‑
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；
[0021](2)本专利技术含砷固体的抗压强度优异，7天抗压强度可达85.43MPa，28天抗压强度可达98.63MPa，可以作为建筑材料投入使用。
附图说明
[0022]图1为实施例1～4养护7天和28天后含砷固体的抗压强度柱状图；
[0023]图2为实施例1～4养护7天后含砷固体的毒砂浸出效率柱状图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0025]实施例1：本实施例所采用的高炉矿渣取自辽宁抚顺某家矿厂，成分组成如表1所示；偏高岭土来自湖南某地，成分组成如表2所示；
[0026]表1高炉矿渣成分组成(wt％)
[0027][0028]表2偏高岭土成分组成(wt％)
[0029][0030]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：
[0031](1)将高炉矿渣和偏高岭土分别用球磨机研磨8h，过200目筛，进行100℃干燥处理得到高炉矿渣粉和偏高岭土粉；
[0032](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；
[0033](3)将硅酸钠溶解到水中进行搅拌，待硅酸钠溶解后再将氢氧化钠加入到硅酸钠溶液中搅拌4h，搅拌结束后将溶液静24h得到碱激活剂；其中碱激活剂的波美度为22.1
°
B
é
,
模数为1.5；
[0034](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；其中毒砂的加入量为混合物B质量的5％，浆料的水灰比为0.37；
[0035](5)将浆料注入模具中并在室温下密封静置24h，脱模后置于室温、湿度为90％条件下养护7～28d得到含砷固体A1；
[0036]性能测试:测试抗压强度使用以下方法：将达到养护规定时间的试样取出并放在抗压强度试验机上，以试件成型时的侧面为承压面，应将试件安放在试验机的下压板或垫板上，试件的中心应与试验机下压板中心对准，启动机器，在屏幕上读出抗压强度示数，每组样品测试3个平均值；
[0037]试验结果计算：
[0038]f＝F/A
[0039]f
‑
立方体试件抗压强度(MPa)
[0040]F
‑
试件破坏荷载(N)
[0041]A
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试件承压面积(mm2)
[0042]立方体试样抗压强度计算应精确到0.1MPa；
[0043]毒性浸出测试依据美国环保局颁布的U.S.EPA《Method 1311Toxicity C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用高炉矿渣
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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。2.根据权利要求1所述利用高炉矿渣
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【专利技术属性】
技术研发人员：张正富，刘阳，杨会，周娴，王劲松，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：