[发明专利]一种铬渣固化胶凝聚合物

说明书

技术领域

本发明属于矿渣无害化处理领域，具体涉及一种铬渣固化胶凝聚合物。

背景技术

随着我国工业化进程的加快，由于重金属的大规模使用，化工业、设备制造业和金属制品业等领域得到了蓬勃发展。其中，金属铬由于较好的经济成本和其特有的性质被广泛应用于众多行业。铬在自然环境中最常见的以三价和六价的形式存在，其中三价铬通常以Cr³⁺形式存在，而六价铬通常以及等离子形式存在。铬渣是化工及冶金部门生产金属铬和铬盐过程中产生的工业固体废弃物，是由铬铁矿加入纯碱、白云石和石灰石等在1100～1200℃高温下焙烧后，用水浸取出其中的可溶性盐后残余的固体废渣。铬渣中含有一定量的Cr⁶⁺，Cr⁶⁺是一种具有毒性大、溶解度高以及致癌性的离子，其毒性远远大于相对稳定的Cr³⁺，是铬渣中的主要毒性物质。Cr⁶⁺可以通过人体的呼吸道、消化道、皮肤和粘膜进入体内，积累在体内会引发细胞的突变与癌变。因此，铬渣的排放会对环境和人类造成巨大的潜在危害。铬渣的毒性来源主要为铬渣中的水溶态六价铬，所以目前对于铬渣的无害化处理主要是针对六价铬而言。由于铬渣的物相组成十分复杂，所以无害化处理难度较大。

对于铬渣的处理，以往多集中在把有毒的六价铬还原为三价铬的研究上，也取得了一定的成果，例如用铬渣替代石灰石炼铁等，但是同大量堆积的铬渣相比用这种处理方法处理掉的铬渣就显得微不足道了。目前，固化/稳定化是处置重金属废物的主要方法之一。固化/稳定化是利用一定的固化剂把含重金属废物固封在固化体中，防止重金属溢出，从而可以避免重金属废物对环境造成污染。对于铬渣的处置，一般通过稳定铬渣中的重金属铬，防止二次污染的发生，从而达到资源化和无害化的目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铬渣固化胶凝聚合物，其是由-Si-O-Al-O-键互相连接形成的无机高分子胶凝体，此聚合物中包括通过地聚合反应形成的钠沸石等沸石相和通过水化反应生成的水化硅酸钙和铝酸钙等CSH矿物相，六价铬离子多数被固化在沸石相中，少数被固化在CSH矿物相中。利用高炉矿渣、粉煤灰和和铬渣，在复合激发剂作用下制备胶凝聚合物，从而实现对铬渣的固化。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铬渣固化胶凝聚合物，其是由-Si-O-Al-O-键互相连接形成的无机高分子胶凝体，此无机高分子胶凝体包括沸石相和CSH矿物相，六价铬离子多数被固化在沸石相中，少数被固化在CSH矿物相中。

所述沸石相为钠沸石相，所述CSH矿物相包括水化硅酸钙和铝酸钙。

所述沸石相是通过地聚合反应形成，主要由Si、Al、Na 3种元素组成，Si、Al、Na质量比为2.14:1:1.121，所述CSH矿物相是通过水化反应生成，主要由Ca、Si两种元素组成，Ca、Si质量比为1.11：1。

所述沸石相还包括质量分数为0～2.36％的Ca元素，所述CSH矿物相还包括总质量分数范围为0～6.86％的Na和Al元素。所述铬渣固化胶凝聚合物，其是按照以下步骤制作：

1)取铬渣干燥细化，取高炉矿渣和粉煤灰分别球磨改性并干燥；

2)、按照质量计，分别取步骤1)细化后的铬渣35～55份、高炉矿渣18～28份、粉煤灰12～28份混合，再取复合激发剂8～12份，以复合激发剂与水的质量比1：0.25～0.30向复合激发剂加入水制成复合激发剂溶液，将上述四种成分混合均匀，再进行入模、固化、脱模及养护即得铬渣固化胶凝聚合物，所述复合激发剂为氢氧化钠粉末和水玻璃以质量比1:1.5～4混合制成。

优选的，步骤1)高炉矿渣和粉煤灰分别球磨12小时，细化后铬渣、高炉矿渣和粉煤灰粒度为小于200目。

优选的，所述水玻璃模数为2.5。

优选的，所述复合激发剂为氢氧化钠粉末和水玻璃以质量比1:1.5混合制成。

优选的，步骤2)中所述养护条件为温度25℃，相对湿度90％以上。

本发明的有益效果在于：

1、地质聚合物内部为紧密网状物，这是地质聚合物颗粒之间通过缩聚反应，-Si-O-Al-O-键互相连接形成的无机高分子胶凝体，纵横交错形成了网络结构，整个碱矿渣地质聚合物结构变得密实，这种致密的结构能保证地质聚合物宏观上具有良好的力学性能，抗压强度较高。