CN105174832A - 一种重金属废弃物永久固化方法 - Google Patents

Abstract

本发明由于将粉末或浆体状的重金属废弃物与水泥、石英粉、纤维、添加剂按一定比例进行配比，直接采用重金属废弃物作为参料，通过结构稳定的托贝莫来石晶体将重金属废弃物颗粒永久固化在其晶体中，而由于采用挤出法来进行生产，大大提高了生产效率，而且可以生产很多不规则形状的结构，加速了重金属废弃物的利用，对国家治理重金属污染具有重大意义，采用该永久固化方法，不但解决了重金属废弃物污染问题，同时采用该方法生产出的附加产品：瓦、管或板，也达到了国家安全标准。采用这种生产方法，其只需要1-2天就可以达到重金属废弃物永久固化的目的，其生产周期大大缩短，加大了重金属废弃物的处理能力，从而达到了本发明的目的。

Description

一种重金属废弃物永久固化方法

(一)技术领域

本发明属于环境工程技术领域，其涉及一种重金属废弃物永久固化方法。

(二)背景技术

目前，重金属废弃物、废水等严重的危害着我国的自然环境，重金属污染已经严重影响到人们的生产环境，对重金属污染问题的解决，是一个迫在眉睫的问题，但是国内外解决重金属废弃污染物常用的三种方法：填埋法，水泥砖法，烧结法；这些方法有的本身就是一种对资源的浪费，要不就是经济成本高，不利于推广。填埋法是指挖好填埋基坑，在坑底做好防渗漏层，然后将重金属废弃污染物填入坑中，并覆盖粘土，接着在粘土层上种树等。但是填埋法存在很多缺点，其资源浪费严重，需要占用大量土地面积，而且会对周边环境造成二次污染，同时该方法非常不经济，填埋法投资大，大面积开挖，大面积做防渗漏层，覆盖粘土，种树等，都需要大笔资金投入，而投入多确没有产出。水泥砖法是指把重金属废弃污染物按比率掺入水泥砂浆砖当中，但是该方法同样存在如下缺点：水泥砂浆砖表面粗糙，表面也难覆漆膜，表面容易泄露重金属微量元素，水泥砂浆砖中的重金属废弃物参量有限，难处理大批量重金属废弃污染物。至于烧结法是指把重金属废弃污泥或粘土制作成粘土砖进行烧结成砖块，达到固化重金属废弃污染物目的，但是烧结砖制作能耗高，当重金属废弃污染物的污泥或粘土成分复杂时，烧结砖质量难以保障，并且烧结砖使用范围有限，量小使得处理重金属废弃污染物量也有限。

为解决上述方法的不足，本发明提供一种重金属废弃污染物永久固化的新工艺。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种重金属废弃物永久固化方法，具有不占用土地资源，能耗低，能够将重金属废弃物永久固化，固化后重金属微量元素不浸出***露，投资小，生产效率高，该方法生产出的产品应用范围广。

本发明的解决方案是在现有技术的基础上，采用如下重金属废弃物永久固化方法：

①配料：将粉末或浆体状的重金属废弃物与水泥、石英粉或瓷土、纤维、添加剂按一定比例进行配比；

②制浆：将①中的配料与水混合搅拌均匀后备用；

③制胚、成型：将②中所述浆体采用挤出成型法制成产品毛坯；

④蒸养：将产品毛坯在蒸养设备里经高压蒸养产生化学反应生成稳定的托贝莫来石晶体的产品。

本发明由于将粉末或浆体状的重金属废弃物与水泥、石英粉、纤维、添加剂按一定比例进行配比，直接采用重金属废弃物作为参料，通过结构稳定的托贝莫来石晶体将重金属废弃物颗粒永久固化在其晶体中，而由于采用挤出法来进行生产，大大提高了生产效率，而且可以生产很多不规则形状的结构，加速了重金属废弃物的利用，对国家治理重金属污染具有重大意义。由于整个生产过程中，所有原材料都是在相对封闭的环境下研磨、配比、混合、搅拌，配置的浆体都是在密闭管道中输送，并且回料与废料处理也都是在密闭装置中进行处置，整个生产过程中不会对环境产生二次污染，所有原材料都是在密闭管道输送，回料与废料处理也都是密闭容器与密闭管道实现，全程都是采用自动化机器生产，整个生产没有任何泄露，在重金属废弃物固化前的过程中，重金属废弃物与人都是隔离的，重金属元素不会对生产工人的健康产生危害。本发明通过配料、制浆、制胚成型、蒸养，最终形成包裹重金属废弃物颗粒的托贝莫来石晶体。而由于托贝莫来石固化重金属废弃物后，在浸出实验中，重金属元素其浸出参数远远低于国家标准，可见，采用该永久固化方法，不但解决了重金属废弃物污染问题，同时采用该方法生产出的附加产品：瓦、管或板，也达到了国家安全标准。采用这种生产方法，其只需要1-2天就可以达到重金属废弃物永久固化的目的，与传统的采用水泥固化重金属废弃物需要养护28天相比，其生产周期大大缩短，加大了重金属废弃物的处理能力，从而达到了本发明的目的。

本发明的特征还在于所述的配料与水混合搅拌均匀后的浆体浓度为3％-45％。该浓度非常适合采用抄取法生产。

本发明的特征还在于所述的配料与水混合搅拌均匀后的浆体浓度为40％-95％。该浓度非常适合采用挤出法生产。

本发明的特征还在于所述的纤维为增强纤维。

本发明的特征还在于所述的增强纤维为矿物纤维、植物纤维或化学纤维。

本发明的特征还在于所述的水泥为普通水泥或硫铝酸盐水泥。

本发明的特征还在于所述的重金属废弃物的细度为80目以上。重金属废弃物的细度在80目以上时，由于其粒径较小，更有利于其颗粒裹含在托贝莫来石晶体中永久固化。重金属废弃物的细度可以为90目、100目、110目、120目、130目140目、150目、160目、170目、180目、190目、200目甚至更高。

本发明的特征还在于所述的石英粉的细度为80目以上。当石英粉的细度为80目以上，有利于其主要成分SiO2更好的参与反应。

本发明的特征还在于所述的重金属废弃物的细度为200目左右。当重金属废弃物的细度为200目左右，其固化到托贝莫来石中的结构是最稳定的。

本发明的特征还在于所述的石英粉的细度为200目左右。当石英粉的细度为200目左右时，SiO2参与反应的利用率是最高的，能够更有效的使各物质反应生成托贝莫来石晶体。

本发明的特征还在于所述的配料的质量比重为重金属废弃物20％-60％，水泥10％-50％，石英砂20％-50％，添加剂0.1％-20％，纤维5％-10％，填料0-30％。所述的填料为粉煤灰、火山灰、重钙粉、电石泥、膨润土、硅藻土、工业废料、珍珠岩、玻化微珠、云母等。当重金属废弃物按27-39％的量掺入制浆时，其永久固化方法的附加产品瓦、板、管质量稳定，性能可靠，合理的硅质材料与钙质材料配比才是质量的关键。

本发明的特征还在于所述的料浆采用立式搅拌或卧式搅拌方法搅拌均匀。采用上述常用的搅拌方式，不但可以人料隔离，而且能够让各组分混合得更均匀，避免出现反应不均的现象。

本发明的特征还在于所述的抄取成型法采用半箱网抄取法、网箱抄取法、流浆抄取法、集浆抄取法、网带式抄取法。

本发明的特征还在于所述的产品为托贝莫来石晶体的瓦、管或板。

本发明的特征还在于所述的产品在蒸养前先进行预养护。这样，由于产品在蒸养前先进行预养护，在蒸养后使得产品与模具之间脱模方便。

本发明的特征还在于所述的产品与模具之间刷有脱模剂。这样在蒸养后使得产品与模具之间脱模方便。

本发明的特征还在于所述的蒸养温度为139-248度，蒸汽压力0.8-2.1Mp，蒸养时间为6-40小时。在蒸汽压力为0.8-2.0Mp，蒸养温度为139-248度时，在蒸养装置中蒸养时间为6-40小时得到托贝莫来石晶体。其最佳蒸养温度是180-205度，最佳蒸汽压力为1.2-1.4Mp，最佳蒸养时间为8-30小时。可见采用这种生产方式，与传统的水泥固化重金属废弃物需要养护28天相比，其生产周期大大缩短，加大了重金属废弃物的处理能力。

本发明的特征还在于所述的产品设置有防浸出层。当在某些需要更高安全等级的地方，可以对重金属废弃物永久固化方法的附加产品的表面进行表面处理，在其表面设置防浸出层，同时在附加产品的表面设置防浸出层，也可以让人们更容易接受该产品在公共领域及建筑领域的应用，有利于附加产品的应用推广，从而促进了重金属废弃物的处理。所述的防浸出层为水泥基渗透结晶型防水材料。由于水泥基渗透结晶型防水材料是一种永久性的刚性防水材料，其应用到本附加产品的表面时，可以非常好的防止产品与水直接接触，达到了防止重金属元素浸出的目的，防浸出膜层还可为漆膜、低温瓷面、防水胶层、复合层等。

(四)附图说明

图1是本发明实施例1的生产流程图；

图2是瓦设置有防浸出层的结构图；

图3是瓦设置有防浸出层的结构图；

图4是瓦设置有防浸出层的结构图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：重金属废弃物永久固化方法附加产品瓦的制造工艺

①材料：重金属废弃物30％、增强纤维8％、水泥30％、石英粉30％、添加剂1％、玻璃纤维1％；石英粉细度为200目左右，重金属废弃物的细度为80-200目左右；可将上述材料通过混料设备混合均匀再与水配比后制浆，也可以采用电脑制浆；本实施例采用电脑制浆；

②电脑制浆：利用管道泵送、螺旋输送、皮带秤、电子流量计、称重传感器等方式将上述材料按质量比实现自动制浆，制浆浓度45％；

③抄取成坯：利用直径1650毫米成型筒一次可产三张180长瓦坯；

④真空成型：采用三工位真空成型机成型堆垛；

⑤预养护：在预养窑里静停8小时；

⑥脱模：利用两工位脱模机进行脱模、堆垛、加蒸养垫板；

⑦蒸养：利用蒸养釜蒸养，蒸养温度197度，压力1.3Mp；

⑧垛板：利用两工位实现自动垛板、取蒸养垫板；

⑨检验：在检验平台上实现自动检验合格品；

⑩后期处理：

烘干收尘：利用烘干机、收尘器实现烘干收尘；

实施例二：重金属废弃物永久固化方法的附加产品板的制造工艺

①材料配比：重金属废弃污染物30％、水泥30％、石英粉30％、增强纤维8％、添加剂2％；可将上述材料通过混料设备混合均匀再与水配比后制浆，也可以采用电脑制浆；本实施例采用电脑制浆；

②电脑制浆：利用管道泵送、螺旋输送、皮带秤、电子流量计、称重传感器等实现自动制浆，制浆浓度45％；

③抄取成坯：利用直径1650毫米成型筒一次可产2张2.44米长板坯；

④真空堆垛：利用三工位真空堆垛机实现一板一模堆垛；

⑤压制：利用14000吨压机实现50毫米以上厚度板，高密度板加工；

⑥预养护：在预养窑里静停8小时；

⑦脱模：利用两工位脱模机进行脱模、堆垛、加蒸养垫板；

⑧蒸养：利用蒸养釜蒸养，蒸养温度197度，压力1.3Mp；

⑨垛板：利用两工位实现自动垛板、取蒸养垫板；

⑩检验：在检验平台上实现自动检验合格品；

后期处理

烘干收尘：利用烘干机、收尘器实现烘干收尘；

实施案例三：重金属废弃物永久固化方法的附加产品管的制造工艺

①材料：重金属废弃污染物30％、水泥30％、石英砂30％、增强纤维8％、添加剂2％；

②电脑制浆：利用管道泵送、螺旋输送、皮带秤、电子流量计、称重传感器等实现自动制浆，制浆浓度45％；

③抄取制管：利用抄取制管机制成直径1米长4米厚度50毫米的管；

④脱模：利用电动脱管器自动脱模；

⑤预养护：静停养护；

⑥蒸养：利用蒸养釜蒸养，蒸养温度197度，压力1.3Mp；

⑦垛管：利用专用吊车或其他运输工具实现自动垛管；

⑧检验；⑨入库。

如图2所述，瓦的一个表面涂抹有一层防浸出层，如图3所述，瓦的两个表面均涂抹有一层防浸出层，如图4所述，瓦的一个表面涂抹有复合层。上述附图中1为防浸出层，2为波形瓦。

当重金属废弃物按27-39％的量掺入制浆时，无论瓦、板、管都质量稳定，性能可靠，合理的硅质材料与钙质材料配比才是质量的关键。实施例1中所生产出的彩色瓦不仅颜色艳丽，而且强度明显比普通石棉瓦高出许多。同时，重金属废弃物永久固化工艺生产出来的管、板的抗压抗折强度远高于现有市场上的普通水泥板和水泥管。

Claims (10)

1.一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于：

①配料：将粉末或浆体状的重金属废弃物与水泥、石英粉或瓷土、纤维、添加剂按一定比例进行配比；

②制浆：将①中的配料与水混合搅拌均匀后备用；

③制胚、成型：将②中所述浆体采用挤出成型法制成产品毛坯；

④蒸养：将产品毛坯在蒸养设备里经高压蒸养产生化学反应生成稳定的托贝莫来石晶体的产品。

2.根据权利要求1所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的配料的质量比重为重金属废弃物20％-60％，水泥10％-50％，石英砂20％-50％，添加剂0.1％-20％，纤维5％-10％，填料0-30％。

3.根据权利要求2所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的配料与水混合搅拌均匀后的浆体浓度为40％-95％。

4.根据权利要求1所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的纤维为增强纤维；所述的增强纤维为矿物纤维、植物纤维或化学纤维。

5.根据权利要求1所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的水泥为普通水泥或硫铝酸盐水泥。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的重金属废弃物的细度为80目以上；或者所述的重金属废弃物的细度为200目左右；或者所述的石英粉的细度为80目以上；或者所述的石英粉的细度为200目左右。

7.根据权利要求2所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的填料为粉煤灰、火山灰、重钙粉、电石泥、膨润土、硅藻土、工业废料、珍珠岩、玻化微珠、云母等；或者所述的料浆采用立式搅拌或卧式搅拌方法搅拌均匀；或者所述的抄取成型法采用半箱网抄取法、网箱抄取法、流浆抄取法、集浆抄取法、网带式抄取法。

8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的产品为托贝莫来石晶体的瓦、管或板；或者所述的产品在蒸养前先进行预养护；或者所述的产品与模具之间刷有脱模剂。

9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的蒸养温度为140-230度；或者所述的蒸汽压力0.8-2.0Mp；或者所述的蒸养时间为6-40小时。

10.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的一种重金属废弃物永久固化方法，其特征在于所述的产品设置有防浸出层；或者所述的防浸出膜层为水泥基渗透结晶型防水材料；或者所述的防浸出膜层还可为漆膜、低温瓷面、防水胶层、复合层等。