[发明专利]一种钢渣-偏高岭土基地聚物材料固铅的方法

说明书

本发明涉及一种钢渣‑偏高岭土基地聚物材料固铅的方法，属于重金属铅污染治理和固废综合利用技术领域。本发明将氢氧化钠加入到硅酸钠溶液中混合均匀，静置16～20小时得到碱激活剂，将钢渣粉和偏高岭土粉混合均匀得到混合粉料，将硝酸铅溶液加入到混合粉料中搅拌均匀，再加入碱激活剂溶液并搅拌均匀得到混合浆料；将混合浆料倒入模具中并密封，室温下静置24～36h后脱模，再恒温恒湿养护6～8天。本发明完全利用固废处理铅污染，在碱激活剂作用下合成地聚物材料，通过物理吸附和离子交换的方式达到固铅效果，铅浸出毒性极低，同时其优良的抗压强度也可应用在建筑行业。

技术领域

本发明涉及一种钢渣-偏高岭土基地聚物材料固铅的方法，属于重金属铅污染治理和固废综合利用技术领域。

背景技术

目前利用固废固定重金属是一种发展趋势，主要是通过粉煤灰，高炉矿渣等替代部分水泥用于固定重金属，但水泥的生产不仅耗费能量，而且具有很高的碳排放量，对环境具有污染性，此外对于不同的重金属固定效果也不尽相同，尤其对铅的固定研究相对较少。钢渣作为一种工业生产过程中产生的固体废弃物，其产量巨大，不仅占用大量土地，而且含有重金属等有害物质，不加以处理将对周围的生态环境产生毁灭性的危害，最终危害到人类的生命健康。但是钢渣具有潜在的活性，经过适当的激活可以发挥作用，创造巨大的经济效益。偏高岭土作为一种黏土材料，是高岭土经过煅烧后所得，其产量巨大，分布广泛，利用率低，具有很大的开发价值。

发明内容

本发明针对现有固铅技术中存在的问题，提供一种钢渣-偏高岭土基地聚物材料固铅的方法，本发明完全利用固废处理铅污染，在碱激活剂作用下合成地聚物材料，通过物理吸附和离子交换的方式达到固铅效果，铅浸出毒性极低，同时其优良的抗压强度也可应用在建筑行业。

一种钢渣-偏高岭土基地聚物材料固铅的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将钢渣和偏高岭土分别研磨并干燥得到钢渣粉和偏高岭土粉；

(2)将硅酸钠溶于去离子水中得到硅酸钠溶液，将氢氧化钠加入到硅酸钠溶液中混合均匀，静置16～20h得到碱激活剂；

(3)将钢渣粉和偏高岭土粉混合均匀得到混合粉料，将硝酸铅溶液加入到混合粉料中搅拌均匀，再加入碱激活剂溶液并搅拌均匀得到混合浆料；

(4)将混合浆料倒入模具中并密封，室温下静置24～36h后脱模，再恒温恒湿养护6～8d；

所述步骤(2)碱激活剂的波美度为45～50°Bé,模数为1.3～1.5；

所述步骤(2)去离子水与步骤(3)混合粉料的质量比为0.30～0.34:1；

所述步骤(3)混合粉料中钢渣的质量分数为40％～60％，混合浆料中硝酸铅的质量分数为10～15％；

所述步骤(4)恒温恒湿养护的温度为20～30℃，湿度为85～95％。

本发明钢渣-偏高岭土基地聚物材料固铅的原理：在碱激活剂作用下，钢渣和偏高岭中的硅氧四面体基团和铝氧四面体基团在碱性催化剂的下发生溶解相对分子质量低的单元，这些小分子单元又重新发生聚合作用形成三维网络结构，这种结构比较稳定，强度较高，此外水化过程中生成的C-S-H凝胶能够提高地聚物的致密性，进一步提高抗压强度；铅离子作为可以进入地聚物的三维网络结构中或者与内部的阳离子发生离子交换，铅离子作为一种阳离子重金属替代钠离子或者钙离子起到平衡电荷的作用；水化产物C-S-H凝胶能够吸附铅离子或铅离子与C-S-H凝胶中的钙离子发生离子交换，针对不同阳离子重金属，铅离子能和SiO₃^2-和OH^-发生化学反应生成硅酸铅和氢氧化铅沉淀，此外还会吸收空气中的二氧化碳生成碳酸铅沉淀，实现高固铅效率。

本发明的有益效果是：