一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法

本发明涉及污染土壤治理和工业固体废物处理利用，尤其涉及一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法。

背景技术：

1、土壤中积累的重金属主要来自人为排放，包括矿山尾矿、填埋场中的重金属废物、生物固体、燃烧残渣、烟气等，对自然生态系统构成巨大威胁。目前，修复重金属污染土壤技术主要分为物理修复、化学修复和生物修复三类以及基于以上技术的联合修复技术。

2、粉煤灰是指由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物，是典型固体废物的一种。大量粉煤灰如不加控制或处理，会造成大气污染，进入水体会淤塞河道。此外，粉煤灰中某些化学物质会对生物和人体造成危害。陶粒作为一种建筑材料具有质轻高强、保温隔热的特征，其需求逐年增加，市场前景良好。此外，为了减少对自然环境资源的开采，实现固废的再利用，生产陶粒的原料逐渐转化为各种固体废弃物。

3、传统方法单纯以污染土作为原料需要1200℃左右的煅烧温度，使用的造粒机得到的生坯大小不一，制备陶粒强度较低，且煅烧过程中重金属的挥发易对大气环境造成污染。

技术实现思路

1、本发明目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，过设计陶粒成型的模具，在高温烧结工艺之后可以提高重金属固定效率，实现两类废物的资源化利用，制备出高强陶粒。

2、为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

3、一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、s1：预处理，对重金属污染土进行处理后，在重金属污染土中加入总重量占比40-60％的粉煤灰并搅拌均匀，使重金属污染土和粉煤灰充分混合；

5、s2：陈化，在s1中掺混搅拌后的原料中加入总质量占比为15-20％的碱水溶液，并搅拌均匀，之后自然干燥24h；

6、s3：造粒，将s2中陈化后的产物放入模具中挤压成型为生坯，然后在75℃下干燥6-12h，脱除生坯水分；

7、s4：高温烧结，将s3中造粒得到的生坯放入马弗炉里进行高温烧结，烧结条件为：升温到400-500℃，预烧15-25min，之后升温到1050-1100℃，保温30min，烧结完成之后自然冷却获得成品。

8、进一步的，所述s1中，在重金属污染土中加入的粉煤灰在总重量中占比40-60％。

9、进一步的，所述s1和s2中，搅拌的过程包括在135-145r/min条件下搅拌2min，然后在275-295r/min条件下搅拌1min，重复两次。

10、进一步的，所述s1中对重金属污染土进行处理包括剔除重金属污染土中的大块石子和杂物、干燥、破碎、筛分。

11、进一步的，所述筛分采用大于80目的筛子进行筛分留存。

12、进一步的，所述s2中碱水溶液为质量分数0.5-1％的氢氧化钠水溶液。

13、进一步的，所述s3中模具包括模具本体、垫板、第一承压头、第二承压头，所述垫板设置在所述模具本体下，所述第一承压头与模具本体相配合，用于原料的挤压成型，所述第二承压头与模具本体相配合，用于挤出成型的生坯。

14、进一步的，所述s1和s2中的搅拌均采用水泥胶砂搅拌机搅拌。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过以设计的模具进行造粒，在重金属污染土中掺入一定量的粉煤灰，并以碱水代替纯水陈化，具有优异的重金属固化稳定化效果，更低的煅烧温度、能耗和重金属挥发量，以及造粒所用模具简单，成品率高等优点。2、搅拌过程采用快慢速交替的方式，以便在慢速和快速交替搅拌下，使污染土和粉煤灰能够充分混合均匀。3、碱水的加入可以适当降低掺混后原料中重金属的活性和煅烧过程中重金属的挥发量，减少对大气环境的污染。陈化使掺混后的粉末进一步疏解，促使水分分布均匀，进而改善原料的成型性能，提高产品质量。4、造粒模具既可以保证原料成型后大小的一致，也可以减少烧结过程中产品的变形或开裂，提高陶粒产品的强度。5、烧结程序的设定，在有效固定化/稳定化重金属的同时，能保证较低的能耗。

技术特征：

1.一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于：所述s1中，在重金属污染土中加入的粉煤灰在总重量中占比40-60％。

3.根据权利要求1所述一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于：所述s1和s2中，搅拌的过程包括在135-145r/min条件下搅拌2min，然后在275-295r/min条件下搅拌1min，重复两次。

4.根据权利要求1所述一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于：所述s1中对重金属污染土进行处理包括剔除重金属污染土中的大块石子和杂物、干燥、破碎、筛分。

5.根据权利要求4所述一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于：所述筛分采用大于80目的筛子进行筛分留存。

6.根据权利要求1所述一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于：所述s2中碱水溶液为质量分数0.5-1％的氢氧化钠水溶液。

7.根据权利要求1所述一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于：所述s3中模具包括模具本体(1)、垫板(2)、第一承压头(3)、第二承压头(4)，所述垫板(2)设置在所述模具本体(1)下，所述第一承压头(3)与模具本体(1)相配合，用于原料的挤压成型，所述第二承压头(4)与模具本体(1)相配合，用于挤出成型的生坯。

8.根据权利要求1所述一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，其特征在于：所述s1和s2中的搅拌均采用水泥胶砂搅拌机搅拌。

技术总结
本发明公开了一种重金属污染土协同粉煤灰制备陶粒的高温烧结方法，步骤包括以污染土和粉煤灰作为制备陶粒的原料，污染土经预处理后，掺入一定量的粉煤灰并加碱水陈化，之后用设计的模具进行造粒，造粒完成后进行干燥以脱除水分。最后进行高温烧结处理，冷却之后得到陶粒成品。本发明采用了高温固化/稳定化技术，提高了重金属的固化效率。且设计的模具有助于保证陶粒成品大小基本一致，提高产品强度。粉煤灰的加入可适当降低煅烧过程中的烧结温度，有利于减少能耗，以碱水代替纯水可以降低污染土中重金属的活性和煅烧过程中重金属的挥发量。两种固废协同处置转变为陶粒产品，既减轻了环境负担，也实现了资源化利用。

技术研发人员：宋敏,李成明,张勇,宋兵,于磊
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12