一种固定重金属锌的方法技术

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
一种固定重金属锌的方法


[0001]本专利技术涉及重金属处理
，尤其涉及一种固定重金属锌的方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]本专利技术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。
[0006]本专利技术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
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C3S2‑
C2AS三元矿物体系来固定重金属锌。
[0007]在本专利技术中，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。
[0008]本专利技术意外发现，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
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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。
[0009]后续研究发现，本专利技术中C2S
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C3S2‑
C2AS三元矿物体系固化重金属锌的形式主要是：
①
Zn进入C2S矿物相以及中间相中形成间隙固溶体；
②
Zn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℃。
[0010]传统的硅酸盐矿物相煅烧温度通常为1300～1500℃，但本专利技术发现，所述C2S
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C3S2‑
C2AS三元矿物体系的烧成温度较传统硅酸盐矿物相更低，有利于降低能耗。
[0011]作为优选，在所述生料粉料中，硅率为1.9～5.6，铝率为0.5～2.5。
[0012]更优选地，硅率为1.9～2.5，铝率为1.5～2。
[0013]作为优选，所述生料粉料包括如下质量份的化学组分：CaO为46.78～55.98份，SiO2为28.41～33.25份，Al2O3为4.01～10.55份。
[0014]作为优选，以所述生料粉料的总质量为基准，锌含量为0.5～3.0wt％。
[0015]作为优选，所述含锌原料中包括石灰石、粉煤灰和砂岩和铁粉。
[0016]作为优选，所述含锌原料为含锌固废。
[0017]作为优选，所述含锌原料中的锌源为锌盐或氧化锌。
[0018]在本专利技术中，所述含锌原料具有类似含锌固体废弃物的低钙的特征，本领域技术人员能够根据实际情况使用电镀污泥、尾矿渣等含锌固废作为含锌原料使用本申请所述硅钙质量比、硅率与铝率进行煅烧，其效果与本申请实施例效果相当。
[0019]作为优选，所述固定重金属锌的方法包括如下步骤：
[0020](1)将180～230目的含锌原料作为生料粉料与水混合得到混合浆料，而后在5～10MPa下模压，再置于100～105℃的条件下恒温干燥得到生料块；
[0021](2)将所述生料块在1220～1290℃下煅烧，而后急冷至室温。
[0022]作为优选，所述混合浆料的液含量为10wt％。
[0023]作为优选，在所述煅烧过程中，煅烧条件为：初始温度为室温，以10～15℃/min的升温速率升至1220～1290℃，并保温0.5～2h。
[0024]本专利技术提供的一种固定重金属锌的方法，通过设计调整原料粉料的配合比，突破了现有硅酸盐水泥熟料矿物体系的限制。具体的，通过对生料粉料的钙硅比(C/S)进行优化，结合相对较低的煅烧温度，最终获得了一种在烧成过程中能固化重金属锌的C2S
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C3S2‑
C2AS三元矿物体系。所述三元矿物体系能够有效固化重金属锌，固化量较高，且还能有效减少重金属固定后的挥发，固化强度较高。同时，所述三元矿物体系的煅烧温度较传统硅酸盐矿物相更低，有利于降低能耗。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为CaO
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SiO2‑
Al2O3三元相图，其中，填充区域为本专利技术中所述C2S
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C3S2‑
C2AS三元矿物体系成分区；
[0027]图2是本专利技术提供的C2S
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C3S2‑
C2AS三元矿物体系固化重金属锌后的XRD图谱。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术中，所述C2S
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C3S2‑
C2AS三元矿物体系能够固定各种形式下的锌，比如各种锌盐，由于最终煅烧后均会生成氧化锌，因此以下实施例中仅描述了含锌原料中的锌源
为氧化锌的技术方案及效果，但其他锌源下的固定效果与氧化锌的固定效果相当，以下不再赘述。
[0030]使用GB30760
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2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》对重金属锌元素的含量进行测试；
[0031]本专利技术中检测重金属锌固化率与滞留率的方法为：将烧成的矿物体系进行酸溶微波消解，通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测试消解液中重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定重金属锌的方法，其特征在于，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
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C3S2‑
C2AS三元矿物体系来固定重金属锌。2.根据权利要求1所述的固定重金属锌的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1220～1290℃。3.根据权利要求1或2所述的固定重金属锌的方法，其特征在于，在所述生料粉料中，硅率为1.9～5.6，铝率为0.5～2.5。4.根据权利要求1～3任一项所述的固定重金属锌的方法，其特征在于，所述生料粉料包括如下质量份的化学组分：CaO为46.78～55.98份，SiO2为28.41～33.25份，Al2O3为4.01～10.55份。5.根据权利要求1～4任一项所述的固定重金属锌的方法，其特征在于，以所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚丽，李子末，崔素萍，胡旭，蒙万友，李永春，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：