[发明专利]一种用于可渗透反应墙的全固废陶粒的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于可渗透反应墙的全固废陶粒制备方法，采用的原料按以下干重质量百分比称量配比：尾矿30～55％、钢渣15～40％、建筑废料15～30％，含生物质固废15～25％，其中含生物质固废经碳化处理。各原料经烘干至含水率低于1％，并研磨至过100目筛，后经混合均匀，喷雾造粒出料粒度控制在1～5mm；成型的陶粒生坯干燥至颗粒强度不低于0.2MPa，进入气氛可控的回转窑中，于1040～1150℃烧制，制备出全固废陶粒的破碎率与磨碎率之和满足CJ/T299‑2009要求，用于可渗透反应墙处理地下污染水，较可渗透反应墙的常规零价铁、沸石材料，表现出显著去除重金属的能力，有效实现以废治废，具有显著的经济、环境和社会效益。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源综合利用领域，具体涉及一种用于地下污水处理的可渗透反应墙介质材料。

背景技术

陶粒，通常是以粘土、长石等物质为主要原料，是经造粒和煅烧的陶质颗粒，具有密度小、孔隙率高、比表面积大、强度高等良好物理性能，以及耐酸耐碱，热稳定性好。依据物理性能可划分有人造粗集料、高强陶粒和超轻陶粒等，可广泛用于建筑、路基、桥梁、水处理、石油等领域。

我国的工业固体废弃物年产生量超过33亿吨，历史堆存量超600亿吨，并以大约5％的增加，主要包括尾矿、钢渣、煤矸石等；此外城市污泥也是较为典型的固体废物。它们的利用率低，堆存量大，附加值低，逐渐成为限制工业和城市发展的关键因素之一。主要是由于大量固体废物的堆存，不仅占用大量土地，消耗企业较高的维护成本，而且极易引发扬尘和有害元素浸出地下水的环境问题。因此，实现对大宗固体废物进行减量、环保、高附加值地资源化综合利用，既降低大量堆积对环境危害，又促进固体废物资源化产品化的增值，是企业长期研究的重点方向。

目前，就大宗固体废物综合利用的国内外大量研究报道，主要集中于复合材料，如2018年国外文献《Thermal Conductivity and Impact Properties of Iron OreTailings Filled Epoxy Composites》报道利用铁尾矿作为环氧树脂复合材料的填充，提高材料整体性能；有价金属提取，如2009年国外文献《Influence of Chelating Agents onthe Recovery of Al(III),Fe(III),Ti(IV)and Na(I)from Red Mud by CationExchange Membranes》报道有价金属元素铝、铁、钛和钠的提取；建筑材料，如中国申请专利CN202110049930.6《一种新型环保建筑材料砖及其制备方法》报道掺入2-5％的，制备性能良好的环保建筑材料砖。其中，复合材料的制备，因其产量的限制难以彻底解决；而有价金属提取，所产生的二次尾矿目前未得到有效利用，直接用于建筑材料，因微细颗粒或游离氧化钙致使安定性，或高碱性及高Fe含量等因素限制其在传统水泥、混凝土和陶瓷等主要建筑材料的掺量。因此，若能实现对固体废物的大宗、绿色、低成本的资源化综合利用，将对我国工业可持续发展，甚至城市建设，具有显著的广泛的、深刻的现实意义。同样对于固体废物生产企业/行业的可持续健康发展更是具有十分重要的意义。

可渗透性反应墙(Permeable Reactive Barrier，PRB)是1982年由美国环保局提出的地下水处理技术，20世纪90年代在加拿大滑铁卢大学得到进一步的推进和深化，为近30年来地下水污染风险管控与修复技术的主要研究热点之一。其作为一种原位地下水修复技术，利用地下水自身上下游高差形成的势能实现自然流动过程中的污染物去除。全处理过程不需要额外提供能量，具有工程实施简单、低耗能，持久性防控污染物迁移等优势。一直以来该技术备受研究者的青睐，事实上，对PRB系统而言，可渗透反应墙体的介质材料的选择是地下水修复效果的关键。

用于可渗透反应墙的介质材料常用的有零价铁、沸石和增强微生物活性的碳源，其中零价铁主要利用其还原性降低重金属的价态或降解有机物，从而降低污染物的迁移性或毒性；沸石、磷石灰、熔渣(火山岩渣)或有机质黏土等矿物质主要利用其吸附作用和沉淀作用；碳源、营养物质或微生物载体等主要利用其增强微生物反应活性，降解有机污染物。