[发明专利]一种含砷尾砂免烧陶粒及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物综合利用、环境工程及建材领域，具体涉及一种含砷尾砂免烧陶粒及制备方法。

背景技术

砷是广泛分布于自然界的一种微量元素，属于类金属。全世界已探明的砷储量约为200万吨，其中中国占约70％，居世界首位。砷及其许多化合物被广泛用于除草剂、杀鼠药、半导体、涂料等领域，随着工农业的发展，砷矿的开采也在加剧，含砷尾砂产量也不断增加，据统计，全国砷采出量至少达到139.2万t，大部分来自广西、云南、湖南，而采出的砷有70％弃留于尾砂中。不仅需要占用大量的土地资源，也容易造成环境污染，影响人体健康。如何对含砷尾砂进行安全处理，已受到全社会广泛关注。

砷(As)是一种对人体和动物具有毒害作用的致癌物质，由于矿产资源的开采及含砷农药的滥用，已使砷成为较为普遍的土壤、水体污染物。尾砂中的砷元素主要以无机态为主，有+3和+5两种价态，当所处环境的pH为4～8时，常以H₃AsO₃、H₂AsO₄或HAsO₄^2-等砷酸根形式存在。尾砂中的砷在一定条件下会从尾砂组分中解吸出来并随水体迁移，容易被生物利用，造成环境危害。

常用的砷污染物处理技术主要有固化/稳定化技术、淋洗技术、玻璃化技术、生物修复技术和电动修复技术等，而其中淋洗技术投资大，易造成土壤营养物质流失或沉淀；玻璃化技术能耗大，成本高；电动修复技术对污染物类型有要求严格；生物修复技术对土壤要求高，耗时长，易造成二次污染。而固化/稳定化技术能有效、快速、经济地对土壤中的砷进行固化稳定化，且应用较广，技术成熟。

目前相关人员对含砷尾砂的研究，主要是通过上述方法的一种或多种联合使用，以去除尾砂中的砷或改变砷的形态，以降低其迁移性或毒性，而很少涉及含砷尾砂的再利用。因此，如何在含砷尾砂安全处理的基础上，进一步实现资源化再利用，减少传统陶粒生产对自然环境的危害和土地资源的消耗，是今后将要解决的重大问题和研究方向，也是本发明的目的。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种含砷尾砂免烧陶粒及制备方法，既减少了传统陶粒生产对自然环境的危害和土地资源的消耗，又解决了含砷尾砂修复后处理为题，且方法简单易行。利用含As尾砂、粉煤灰等固体废弃物，制备出来的免烧陶粒可以当作混凝土轻骨料，不仅解决了含砷尾砂处理难题，而且可以以废治废，实现了资源化再利用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种含砷尾砂免烧陶粒，按质量百分比称量含砷尾砂50％～55％，水泥15％～20％，铁锰材料2％～3％，膨胀珍珠岩4％～6％，生石灰2％～2.5％，粉煤灰18％～22.5％。

制备方法如下：

(1)物料干拌：按重量百分比称量含砷尾砂50％～55％，水泥15％～20％，铁锰材料2％～3％，膨胀珍珠岩4％～6％，生石灰2％～2.5％，粉煤灰18％～22.5％，加入搅拌机，搅拌2～5min，

(2)物料湿拌：向搅拌机中加入占物料干重15％～20％的水，搅拌2～5min，这样搅拌完全充分；

(3)造粒：将湿物料装入造粒设备中，开启设备开始造粒，在造粒过程中，依据陶粒表面干湿情况，加入适当的水或干混合料，以陶粒表面有轻微水迹为宜；

(4)养护：对粒径符合要求的陶粒在室温条件下养护25～30天，以使水泥充分水化。

所述砷尾砂砷含量为(1620.25±75.12)mg/kg。

所述铁锰材料为七水合硫酸亚铁和高锰酸钾按摩尔比配置，比值为3～4:1，配置成pH为7～8的溶液，搅拌1～2小时后静置12～15小时，最后在100℃～105℃的条件下烘干制得。

所述步骤(1)中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥。

所述步骤(1)中，生石灰为工业级生石灰。

所述步骤(4)中，室温是指温度在20～28℃左右，以使水泥顺利水化，经过大量试验25℃最宜，养护时间优选28天。

本发明的优点在于：

(1)采用此方法将含砷尾砂制备成的免烧陶粒，含砷尾砂消纳量大，掺量可达55％，同时掺有粉煤灰，可消纳大宗固体废弃物。

(2)采用此方法将含砷尾砂制备成的免烧陶粒，除对砷有较高的固化效率外，对镉、铅、锌等重金属也有明显的固化效果，减少了环境风险。

(3)采用此方法将含砷尾砂制备成的免烧陶粒，减少了对页岩、粘土等自然资源的消耗。

附图说明