一种全固废胶凝材料在治理废弃锑冶炼渣的应用的制作方法

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种全固废胶凝材料在治理废弃锑冶炼渣的应用。

背景技术：

1、水污染我国的锑储量约占世界的25.6％，是世界上锑储量最大的国家，随着锑资源的需求日渐增加，锑元素随着大量的采、选、冶活动进入生态环境对区域生态环境产生严重影响。锑及其化合物被美国环保局及欧盟列为优先污染物，在巴塞尔公约中关于危险废物的越境迁移限定中将锑列为危险废物之列。以锑的产量和储量推算，中国面临的锑污染风险是最严重的。砷元素广泛地存在于自然界，共有数百种的砷矿物已被发现。砷与其化合物被运用在农药、除草剂、杀虫剂，与许多种的合金中。其化合物三氧化二砷被称为砒霜，是种毒性很强的物质。2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，砷和无机砷化合物在一类致癌物清单中。砷及砷化合物同时也被列入有毒有害水污染物名录。由于含砷、锑及其它重金属的冶炼渣是一种非稳定状态，如果任意堆放，在雨水淋溶作用下，重金属有可能再溶出而污染土壤或地下水造成环境生态的危害，因此该尾矿一般均归为危险废物，需对其进行无害化处理与处置。

2、目前固化冶炼渣中锑或砷的研究大部分以化学固化为主，铁离子及其化合物是常用的化学固砷药剂，采用胶凝固化的方法较少。全固废胶凝材料是一种利用大宗工业固废为原料制备的胶凝材料，可用于固化废弃矿物中的有害物质，与传统的普通硅酸盐水泥固化技术相比，全固废胶凝材料具有能源消耗小、环境污染少的特点。将其运用于锑或者砷冶炼渣的固化，不仅可降低锑、砷元素迁移，减少污染，且可以大规模消纳工业固废，应用于建筑行业的建筑材料，达到“变废为宝”、“以废制废”的目的，为常见的固体废弃物综合利用提供了有效途径。在现有研究中，相关技术方法都能实现对砷或锑的固化，然而由于砷与锑的固化环境不同，当ph较高时，砷会出现反溶现象，导致释放到环境中，而锑在高ph条件下，其固化效果却是最佳。在酸性条件下，锑和砷都将产生溶解现象，固化效果不好。目前大多数胶凝固化添加了氯化钙、石灰等碱性物质，对锑的固化效果较好，但对于砷的固化效果较差，易出现反溶。因此现有技术无法达到同时固化除去冶炼渣中的锑和砷的目的。此外现有的胶凝材料固化砷或锑后，在用于建筑材料时，其抗压强度没有显著提升，容易造成后期建筑材料在强压力负荷下出现形变引起坍塌或者裂缝等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种全固废胶凝材料在治理废弃锑冶炼渣的应用，通过将含锑、砷的废弃锑冶炼渣进行筛分细化，然后加入全固废胶凝材料搅拌，经注模、成型、养护等工艺，得到抗压强度大幅改善的固化胶块材料，并实现对废弃锑冶炼渣中锑、砷的一步固化。

2、具体
技术实现要素：
如下：

3、第一方面，本发明提供一种全固废胶凝材料在治理废弃锑冶炼渣的应用，所述全固废胶凝材料用于将废弃锑冶炼渣制备成固化胶块材料，以固化所述废弃锑冶炼渣中含有的砷、锑；

4、其中，所述硬化块体材料中，所述砷、锑的固化率均不低于90％；

5、所述应用包括如下步骤：

6、步骤1、对废弃锑冶炼渣进行筛分，向筛分后的废弃锑冶炼渣中加入全固废胶凝材料和适量水，用搅拌机进行搅拌，得到膏体；

7、步骤2、将所述膏体注入模具，振实，放入养护箱中养护3～28d，获得所述固化胶块材料；所述固化胶块材料的抗压强度不低于34mpa。

8、可选地，步骤1中，所述筛分后的废弃锑冶炼渣的粒度不大于2mm。

9、可选地，步骤1中，所述全固废胶凝材料与所述筛分后的废弃锑冶炼渣的质量比为(1:1)～(1:4)。

10、可选地，步骤1中，所述全固废胶凝材料与所述筛分后的废弃锑冶炼渣的质量比为(1:1)。

11、可选地，步骤1中，所述搅拌操作按低速～高速～高速步骤进行，包括：先低速搅拌60s，接着高速搅拌30s，停止30s，再高速搅拌60s；搅拌速度为高速搅拌300～350r/min，低速搅拌60～100r/min。

12、可选地，步骤1中，所述膏体流动度为180～225mm。

13、第二方面，本发明提供一种上述第一方面所述全固废胶凝材料的制备方法，所述全固废胶凝材料的制备方法包括：

14、将重量百分比为(42％～65％)：(25％～30％)：(10％～20％)的冶炼钢渣、矿渣、脱硫石膏混合，放入干式磨机中混磨1～4h，得到全固废胶凝材料。

15、可选地，所述冶炼钢渣的主要化学成分为：cao 42～45％，sio2 10～15％。

16、可选地，所述矿渣的主要化学成分为：cao 40～45％，sio2 28～30％。

17、可选地，所述全固废胶凝材料中的冶炼钢渣的比表面积为423～480kg/m3；

18、所述全固废胶凝材料中的矿渣的比表面积为550～620kg/m3；

19、所述全固废胶凝材料中的脱硫石膏的比表面积为450～500kg/m3。

20、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

21、本发明提供的一种全固废胶凝材料在治理废弃锑冶炼渣的应用，将含锑、砷的废弃锑冶炼渣进行筛分细化，然后加入全固废胶凝材料搅拌，经注模、成型、养护等工艺，得到固化胶块材料。毒性浸出试验结果表明，相比于未固化的废弃锑冶炼渣，在本申请实施例提供的全固废胶凝材料在治理废弃锑冶炼渣的应用中，废弃锑冶炼渣经全固废胶凝材料制备成固化胶块材料后，其砷和锑元素的固化率均达到90％以上，有效阻止了废弃锑冶炼渣中锑和砷的迁移，实现了对废弃锑冶炼渣中砷和锑的一步固化。并且得到了抗压强度大幅改善的固化胶块材料，其抗压强度高至34mpa，可应用于建筑材料。

22、本发明提供的一种全固废胶凝材料的制备方法，通过将冶炼钢渣、矿渣以及脱硫石膏按比例混合后，送入干式球磨机混磨，获得全固废胶凝材料。整个制备方法的原料基本来源于工业废弃物，达到了以废治废，节约能源的效果，该方法操作简单，易于调节。并且整个制备过程无碳排放、能耗低且环保。

技术特征：

1.一种全固废胶凝材料在治理废弃锑冶炼渣的应用，其特征在于，所述全固废胶凝材料用于将废弃锑冶炼渣制备成固化胶块材料，以固化所述废弃锑冶炼渣中含有的砷、锑；

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述筛分后的废弃锑冶炼渣的粒度不大于2mm。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤1中，所述全固废胶凝材料与所述筛分后的废弃锑冶炼渣的质量比为(1:1)～(1:4)。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，步骤1中，所述全固废胶凝材料与所述筛分后的废弃锑冶炼渣的质量比为1:1。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤1中，所述搅拌操作按低速～高速～高速步骤进行，包括：先低速搅拌60s，接着高速搅拌30s，停止30s，再高速搅拌60s；搅拌速度为高速搅拌300～350r/min，低速搅拌60～100r/min。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤1中，所述膏体流动度为180～225mm。

7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述全固废胶凝材料的制备方法包括：

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述冶炼钢渣的主要化学成分为：cao 42～45％，sio2 10～15％。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述矿渣的主要化学成分为：cao 40～45％，sio2 28～30％。

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述全固废胶凝材料中的冶炼钢渣的比表面积为423～480kg/m3；

技术总结
本发明提供一种全固废胶凝材料在治理废弃锑冶炼渣的应用,该全固废胶凝材料用于将废弃锑冶炼渣制备成固化胶块材料，以固化废弃锑冶炼渣中含有的砷、锑；其中，固化胶块材料中，砷、锑的固化率均不低于90％；应用包括如下步骤：步骤1、对废弃锑冶炼渣进行筛分，向筛分后的废弃锑冶炼渣中加入全固废胶凝材料和适量水，用搅拌机进行搅拌，得到膏体；步骤2、将所述膏体注入模具，振实，放入养护箱中养护3～28d，获得所述固化胶块材料。所得到的固化胶块材料，其砷和锑元素的固化率均达到90％，有效阻止了废弃锑冶炼渣中砷和锑的迁移，实现了对砷和锑的一步固化。并且还得到了抗压强度大幅改善的固化胶块材料，其抗压强度高至34Mpa，可应用于建筑材料。

技术研发人员：王雷,崔兴兰,车小奎,郑其,史新悦,李红霞
受保护的技术使用者：有研资源环境技术研究院（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16