[发明专利]一种用于治理重金属污染的固化剂及重金属固化方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体废物污染治理领域，特别涉及一种用于治理固体废物重金属污染的固化剂及重金属固化方法。

背景技术

固体废物的污染治理是我国当前环保工作的重点和难点之一，特别是废弃冶炼矿渣、垃圾焚烧飞灰、工业废水污泥等含重金属的固体废物，若处置不当，将对水体、大气和土壤造成严重污染，甚至严重威胁人民群众身心健康。但是由于重金属在环境中不会降解，在不同的环境条件下易发生形态和价态的变化，其活性、迁移性、生物毒性也会有很大差别，因此，重金属污染治理十分困难。

现有的重金属污染治理技术种类繁多，一般可分为物理方法、化学方法、生物方法，但是受治理成本、治理周期及治理效果等方面的限制，大多数治理技术仅停留在实验室研究阶段，真正在实际工程上应用最多的是重金属固化处理技术。重金属固化处理技术指运用物理或化学的方法将土壤中的有毒重金属固定起来，或者将重金属转化成化学性质不活泼的形态，阻止其在环境中迁移、扩散等过程，从而降低重金属的毒害程度的修复技术。

基于重金属固化处理技术，国内外已开发出了多种重金属固化剂。这些固化剂大多以水泥和石灰为主要胶凝材料，两者占固化剂成分的50%以上。另外也有一些固化剂添加高分子量的吸附材料作为辅助，对重金属有一定的吸附作用。但是，这些固化剂普遍存在用量大（固化剂与固体废物的比例甚至达到1:1）、成本高（需采购工业化学品）、固化体的抗压强度、抗冲击性、抗浸泡性和抗冻融性等性状不理想，长期固化效果差等缺点。

CN101921090A的中国专利公开了一种重金属污染底泥固化剂及其固化方法，所用固化剂包括粉煤灰和水泥，质量比为1：(0.5～11)，固化剂用量为底泥的0.4～1.5倍，养护时间在25天以上。CN102989741A的中国专利公开了一种重金属固体废弃物固化剂的制备方法，所用固化剂的成分，重烧氧化镁粉30～45%，磷酸二氢钾25～30%，硼砂3～5%，粉煤灰8～10%，重金属固体废物19～25%，治理成本较高。申请号CN200910312110.0的中国专利介绍了以工业废弃物为主原料的绿色环保土壤固化剂及其使用方法，该固化剂使用的工业废弃物包括粉煤灰，高炉矿渣或硅微粉，含量为40～70%，另外添加预糊化淀粉10～30%，聚丙烯酸钠10～30%。该固化剂与水混合成淤泥状喷施与施工面，可以固化土壤并能种植绿化植物，但对重金属的固化效果不佳，酸性条件下，重金属重新溶出。

因此，如何在重金属固化的过程中减少固化剂使用量、降低处理成本，同时提高重金属的固化效果，降低其浸出毒性（尤其是在酸性条件下的浸出毒性），对于重金属固化修复技术具有极为重要的实际应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术中重金属固化剂使用量较大，处理成本较高，且固化效率不显著等问题，提供一种用量少，处理成本低且固化效率较高的重金属固化剂及固化方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：配制一种用于治理固体废物中重金属污染的固化剂，固化剂包括30～70质量份的固化骨架材料、20～60质量份的固化胶凝材料，5～10质量份的固化促进剂。

在本发明提供的固化剂中，优选地，固化骨架材料包括粉煤灰、高炉矿渣、电石渣、煅烧煤矸石粉中的一种或几种；固化胶凝材料包括普通硅酸盐水泥、石灰中的一种或两种；固化促进剂包括磷酸氢钾、磷酸氢钠、硫酸铝的一种或几种。

在本发明提供的固化剂中，优选地，固化骨架材料为40～60质量份，固化胶凝材料为30～40质量份。

在本发明提供的固化剂中，优选地，固化胶凝材料还包含有添加剂，添加剂含有沸石、硅藻土、膨润土、海泡石、高岭土、蒙脱石等高吸附粘土矿物中的一种或几种，作为重金属吸附材料；添加剂为固化剂的0～10质量份。

在本发明提供的固化剂中，优选地，固化骨架材料的比重大于或等于固化胶凝材料的比重。

在本发明提供的固化剂中，优选地，固化骨架材料、固化胶凝材料的原料为工业废弃物和天然矿物，均磨细过60目筛。

本发明还提供了一种用于治理固体废物中重金属污染的重金属固化方法，该方法包括如下步骤：

S1、将30～70质量份的固化骨架材料和20～60质量份的固化胶凝材料磨细过60目筛后，与5～10质量份的固化促进剂充分混合，制备上述固化剂；

S2、将固化剂与固体废物混合，固化剂的用量为固体废物干重的30～50%，然后加入水搅拌成糊状，形成固化体；