[发明专利]一种基于印染污泥焚烧灰渣并固化重金属的蒸压加气混凝土及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于印染污泥焚烧灰渣并固化重金属的蒸压加气混凝土及制备方法，包括印染污泥焚烧灰渣、废玻璃粉、羟基磷灰石粉、沸石粉、水泥、石灰、脱硫石膏、铝粉及氢氧化钠；制备时将印染污泥焚烧灰渣、废玻璃粉、羟基磷灰石粉、沸石粉、水泥、石灰、脱硫石膏混合粉磨制得混合料粉，加水搅拌并加入铝粉及氢氧化钠形成料浆，将该料浆养护形成发泡坯体，最后将该发泡坯体进行蒸压处理制得蒸压加气混凝土。该蒸压加气混凝土能够基于印染污泥焚烧灰渣的利用基础上，提高其掺量，使得其掺量能够达到30％以上，同时具有优异的力学性能，并且从根源上固化印染污泥焚烧灰渣中的重金属浸出。

技术领域

本发明属于蒸压加气混凝土领域，尤其涉及一种基于印染污泥焚烧灰渣并固化重金属的蒸压加气混凝土及其制备方法。

背景技术

印染行业规模以上企业年产生至少180亿t废水，至少产生300万吨印染污泥，占用了大量土地，并由于其含并Zn、Cd、Mn、Ba、Cr、Sr和Ni等重金属离子有可能造成了严重的环境污染。印染污泥的焚烧是一种较为彻底的方式，可以将污泥减量化并固化，但对含高浓度重金属飞灰的治理仍是需要解决的问题。未得到资源化的印染污泥焚烧灰渣的长期堆存不仅占用大量土地，而且会造成对水系和大气的严重污染和危害。印染污泥焚烧灰渣经过雨雪淋溶，可溶成分随水从地表向下渗透，向土壤迁移转化，富集有害物质、使堆场附近土质酸化、碱化、硬化，甚至发生重金属型污染。

印染污泥焚烧灰渣富含钙铁铝硅等元素，但SiO₂含量只有20％左右，当将其应用于蒸压加气混凝土时，倘若不加入其他材料，则蒸压过程中无法生成水化产物。且初试研究发现其掺入量超过30％时，因水化活性低，静停脱模后的坯体强度低，蒸压过程中胚体棱角易受损。且虽然印染污泥中的有害有机物经过烧结完全被分解，但利用印染污泥焚烧灰渣时仍存在重金属离子浸出的风险。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种蒸压加气混凝土，该蒸压加气混凝土在提高了印染污泥焚烧灰渣含量的基础上同时具有优异的力学性能，且通过固化重金属的方法从根本上有效解决了重金属的浸出。

技术方案：本发明基于印染污泥焚烧灰渣并固化重金属的蒸压加气混凝土，按重量百分比包括：印染污泥焚烧灰渣35～45％、羟基磷灰石粉2～5％、沸石粉2～5％、废玻璃粉20～36％、水泥8～20％、石灰15～25％、脱硫石膏1～5％，铝粉0.1～0.15％及氢氧化钠0.02～0.1％。

本发明基于印染污泥焚烧灰渣的高掺量基础上，复配废玻璃粉、羟基磷灰石粉、沸石粉，以及水泥、石灰和脱硫石膏，能够在提高印染污泥焚烧灰渣的基础上，提高了水化活性，加快了蒸压条件下水化反应，提高了蒸压后的强度；其中，复配沸石粉能够催化蒸压环境下发生的水化反应，能够促进生成具有高强度的铝硅酸盐矿物如托勃莫来石等；复配羟基磷灰石能够改善加气混凝土的和易性，避免蒸压后出现裂纹，影响其强度。

其次，该混凝土中通过复配沸石、废玻璃和羟基磷灰石，在水化过程中，沸石和羟基磷灰石起到标记作用，利用其化学吸附能力，将重金属离子吸附在表面，作为靶子沸石中的Si-O-Al共价键和废玻璃粉中的Si-O-Si共价键形成共享硅氧四面体、铝氧四面体，在碱性条件下发生缩聚反应，形成网状无机聚合物，蒸压过程生成水化石榴石和C-S-H等对重金属离子具有吸附作用的水化产物，达到靶向固化重金属的目的。且羟基磷灰石粉表面具有较强的亲水性，与水溶液接触时，发生表面脱氢作用，在其表面形成≡PO-、≡POH、≡CaOH等基团与有毒有害的金属离子发生吸附反应，形成表面络合物。磷灰石晶体具有很强的离子交换能力，表面晶格中的Ca²⁺与浆液中的毒性阳离子Zn²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺、Ba²⁺、Cr²⁺和Ni²⁺广泛发生交换，起到化学吸附作用。沸石对Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Sr²⁺离子具有较强吸附作用。