本發(fā)明涉及一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，屬于資源綜合利用與環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和人們生活的質(zhì)量的提高，我們對于環(huán)境的要求也越來越高，不再是之前只求生產(chǎn)數(shù)量而不顧環(huán)境污染的年代。而冶金工業(yè)一直被認為是污染環(huán)境最多的行業(yè)。銅冶煉給我們帶來了巨大的效益，但是過程中產(chǎn)生的“三廢”，一直困擾著我們。如何處置“三廢”，使其減少污染環(huán)境的程度，達到效益和環(huán)境“雙贏”是這些年來我們一直奮斗的目標。

我國大多數(shù)的陶瓷多使用粘土經(jīng)過淬取而形成，是因為粘土具有韌性。而陶瓷的主要成分為氧化鋁和二氧化硅，我們利用高砷及重金屬污泥添加粉煤灰、石灰和石膏的方法采用蒸壓養(yǎng)護的方法，制成陶瓷。這樣可以使得固體廢物得到更好的利用，具有經(jīng)濟效力。

我國銅冶煉技術(shù)已在全世界排名前在列，主要采用的普遍都是火法冶煉技術(shù)。銅污泥不僅包含大量的重金屬，還包含大量的砷和caso4。若讓其不經(jīng)過處置而直接排放到環(huán)境中，其會污染我們的土壤水和大氣。砷進入土壤會水中不會自然降解，并且可以通過水、生物等對人的健康造成危害。世界上大量的砷污染水資源而造成的中毒事件，警醒了我們對其危害性的重視。不僅如此，大量的銅污泥任意堆放占用了土地，土地得不到更好的利用。

目前高砷及重金屬污泥固化技術(shù)只是簡單的形成水泥固化塊體，將重金屬離子固定住或者用于建筑生產(chǎn)中，并沒有降低陶瓷中的有毒物質(zhì)含量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，實現(xiàn)銅污泥的資源化利用和無害化處理，保護環(huán)境。

本發(fā)明的技術(shù)方案：使用含砷污泥混合粉煤灰、石灰、石膏以及填充材料進行低溫陶瓷固化方法，利用粉煤灰和石灰的特性，使砷等有害物固化在陶瓷中，得到的陶瓷塊體滿足《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）的要求。

一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：

（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑，其中各組份的質(zhì)量百分數(shù)為10%~50%高砷重金屬污泥、30%~50%粉煤灰、5%~30%石灰、2%~3%石膏、0.5~8%激活劑；

（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑混合均勻得到混合物料；

（3）靜壓成型：將步驟（2）的混合物料靜壓成型，靜置；

（4）蒸壓：將步驟（3）所得產(chǎn)品置于蒸壓釜中進行蒸壓養(yǎng)護處理得到低溫陶瓷。

所述高砷重金屬污泥為石灰鐵鹽法酸性處理廢水的過程中產(chǎn)生的銅污泥；

所述激活劑為氫氧化鈣、三乙醇胺、氯化鈣或水玻璃；

所述粉煤灰為Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰；

所述石灰中CaO的質(zhì)量百分數(shù)含量大于50%且小于等于100%；

所述步驟（3）中靜壓成型的壓力為5~ 30 MPa；

所述步驟（3）中靜置的時間不少于46h；

所述步驟（4）中蒸壓養(yǎng)護壓力為0.8~1.2MPa，蒸壓養(yǎng)護時間為8~14h。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明很好地利用了高砷及重金屬污泥和粉煤灰兩種固體廢物，實現(xiàn)了廢棄物循環(huán)利用，實現(xiàn)了污泥的資源化，避免了大量的銅污泥帶來的環(huán)境污染；

（2）本發(fā)明方法的低溫陶瓷固化效果好，形成的陶瓷的重金屬離子濃度小，符合國家危險廢棄物的標準；

（3）本發(fā)明方法制成的陶瓷成品美觀，毒性低；

（4）本發(fā)明在固化的過程采用的養(yǎng)護方法為蒸壓養(yǎng)護，延長了靜置的時間，能夠使得成品內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，也使得陶瓷更加牢固；

（5）本發(fā)明方法固化過程中污泥所占比例較現(xiàn)有技術(shù)的固化塊體大，但是其固化后的陶瓷塊體的含砷量滿足國家危險廢棄物的標準，添加劑的含量少，節(jié)約成本；

（6）本發(fā)明的工藝具有較好的靈活性，可根據(jù)處置場地和生產(chǎn)效率的需求提供高效、快速、安全的處置方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。

實施例1：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表1

表1 高砷重金屬污泥主要成分

一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：

（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為氫氧化鈣），其中各組份的質(zhì)量百分數(shù)為50% 高砷重金屬污泥、38% 粉煤灰、9%石灰、2.5%石膏、0.5%激活劑（氫氧化鈣）；其中粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為98%；

（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（氫氧化鈣）混合均勻得到混合物料；

（3）靜壓成型：在壓力為5MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置46h；

（4）蒸壓：在蒸壓壓力0.8MPa的條件下，將步驟（3）所得產(chǎn)品置于蒸壓釜中進行蒸壓養(yǎng)護處理14h得到陶瓷；

高砷重金屬污泥經(jīng)固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結(jié)果見表2，

表2高砷重金屬固化前后浸出毒性情況

從表2中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為78.9 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有3.1mg/L，抗壓強度為3MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規(guī)定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發(fā)明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現(xiàn)有技術(shù)的水泥固化塊體更加的美觀，并且節(jié)約了能量的消耗。

實施例2：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表3

表3高砷重金屬污泥主要成分

一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：

（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為水玻璃），其中各組份的質(zhì)量百分數(shù)為10% 高砷重金屬污泥、50% 粉煤灰、30%石灰、2.5%石膏、7.5%激活劑（水玻璃）；其中粉煤灰為Ⅱ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為99%；

（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（水玻璃）混合均勻得到混合物料；

（3）靜壓成型：在壓力為15 MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置48h；

（4）蒸壓：在蒸壓壓力1.1MPa的條件下，將步驟（3）所得產(chǎn)品置于蒸壓釜中進行蒸壓養(yǎng)護處理10h得到陶瓷；

高砷重金屬污泥經(jīng)固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結(jié)果見表4，

表4高砷重金屬固化前后浸出毒性情況

從表4中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為28.2 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有0.2mg/L，抗壓強度為2MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規(guī)定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發(fā)明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現(xiàn)有技術(shù)的水泥固化塊體更加的美觀，并且節(jié)約了能量的消耗。

實施例3：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表5

表5 高砷重金屬污泥主要成分

一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：

（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為氯化鈣），其中各組份的質(zhì)量百分數(shù)為32% 高砷重金屬污泥、47% 粉煤灰、18%石灰、2.5%石膏、0.5%激活劑（氯化鈣）；其中粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為96%；

（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（氯化鈣）混合均勻得到混合物料；

（3）靜壓成型：在壓力為30MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置50h；

（4）蒸壓：在蒸壓壓力1.2MPa的條件下，將步驟（3）所得產(chǎn)品置于蒸壓釜中進行蒸壓養(yǎng)護處理8h得到陶瓷；

高砷重金屬污泥經(jīng)固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結(jié)果見表6，

表6高砷重金屬固化前后浸出毒性情況

從表6中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為14.2 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有1.8mg/L，抗壓強度為1MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規(guī)定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發(fā)明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現(xiàn)有技術(shù)的水泥固化塊體更加的美觀，并且節(jié)約了能量的消耗。

實施例4：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表7

表7 高砷重金屬污泥主要成分

一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：

（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為三乙醇胺），其中各組份的質(zhì)量百分數(shù)為29% 高砷重金屬污泥、30% 粉煤灰、30%石灰、3%石膏、8%激活劑（三乙醇胺）；其中粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為100%；

（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（三乙醇胺）混合均勻得到混合物料；

（3）靜壓成型：在壓力為10MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置46h；

（4）蒸壓：在蒸壓壓力1.2MPa的條件下，將步驟（3）所得產(chǎn)品置于蒸壓釜中進行蒸壓養(yǎng)護處理14h得到陶瓷；

高砷重金屬污泥經(jīng)固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結(jié)果見表8，

表8高砷重金屬固化前后浸出毒性情況

從表8中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為65.5 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有2.2mg/L，抗壓強度為0.89MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規(guī)定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發(fā)明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現(xiàn)有技術(shù)的水泥固化塊體更加的美觀，并且節(jié)約了能量的消耗。

實施例5：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表9

表9 高砷重金屬污泥主要成分

一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：

（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為三乙醇胺），其中各組份的質(zhì)量百分數(shù)為45% 高砷重金屬污泥、40% 粉煤灰、5%石灰、2%石膏、8%激活劑（三乙醇胺）；其中粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為50%；

（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（三乙醇胺）混合均勻得到混合物料；

（3）靜壓成型：在壓力為10MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置46h；

（4）蒸壓：在蒸壓壓力1.2MPa的條件下，將步驟（3）所得產(chǎn)品置于蒸壓釜中進行蒸壓養(yǎng)護處理14h得到陶瓷；

高砷重金屬污泥經(jīng)固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結(jié)果見表10，

表10高砷重金屬固化前后浸出毒性情況

從表10中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為46.32 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有2.14mg/L，抗壓強度為0.86MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規(guī)定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發(fā)明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現(xiàn)有技術(shù)的水泥固化塊體更加的美觀，并且節(jié)約了能量的消耗。