CN113996631A - 一种砷酸钙渣水泥固化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种砷酸钙渣水泥固化的方法，属于固体废弃物处理领域。本发明通过将砷酸钙渣与沥青等粘结剂混合制成颗粒，再与河沙或水碎渣与砷酸钙颗粒混合，用水泥固化处理。本方法可以实现砷渣的永久、稳定无害化处理。该方法操作简单，反应温度低，生成钙砷渣性能稳定，具有处理成本低、药剂量小、浸出毒性低等优点，非常适用于砷酸钙渣的安全处置堆存和安全填埋。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理领域，具体的说，涉及一种砷酸钙渣水泥固化的方法。
背景技术
有色金属中的重金属矿普遍存在着多金属共生，其中铅、锌、铜、锡均富有硫、砷等有害物质，在有色金属冶炼过程中，通过制酸，收集硫并实现对硫污染的治理。铜电解产生的阳极泥含有很高的有毒物质砷，对人民的生产、生活构成极大威胁。对于阳极泥可以采用碱法处理使砷转化为性质相对稳定的砷酸钙，又是一种含砷固体废弃物，由于化学沉淀产生的砷酸钙具有较强毒性，颗粒细，堆存会产生毒性烟尘，遇酸会出现反溶，产生的低价砷酸盐在水溶的溶解度较大，对河水、地下水会造成污染。因此对砷酸钙渣的进一步处理，是十分必要的。
砷酸钙渣目前处理主要有两类方法，一类是通过砷与钙、铁、铝等盐反应形成溶解度较低且在空气中更稳定的砷酸盐，再用水泥固化的方法使其实现永久无害化处理。另一类是利用砷酸钙渣制成有用的产品，实现资源化回收利用。
林鸿汉等公开了一种常温下将硫化砷滤饼添加钙盐和铁盐使其转化为砷酸盐并用水泥固化的方法（林鸿汉、许涛、廖元杭等. 一种铜冶炼硫化砷渣转型联用固砷的方法[Z]. CN 110394354 A）。王永好、张寿春等公开了一种将砷渣或砷碱渣氧化并加入亚铁盐制备臭葱石的方法（王永好、李明洋、王永净等. 一种将砷渣一步转化成臭葱石的方法[Z].CN111039327A，张寿春、张楠、郑雅杰等. 一种稳定化处理砷碱渣制备臭葱石的固砷方法[Z]. CN 109809494A）。张静等用硫酸铝和双氧水混合溶液浸出硫化砷渣制取砷铝石的方法（张静、李明洋、刘峰. 一种含砷废渣转化为砷铝石稳定化处理并回收硫磺的方法[Z].CN110407250A）。G·德莫普洛斯通过用碳酸盐部分地中和A1( SO4 )1 .5而形成的水解铝凝胶的矿化产物包封砷渣进行无害化处理. 危险材料的稳定化[Z]. CN201880049403 .1。但是该方法投加药剂量大，增重比和增容比大，造成企业堆存占地大，运输和填埋费用高，企业处理经济压力很大，难于广泛推广使用。
发明内容
本发明通过将砷酸钙渣与沥青等粘结剂混合制成颗粒，添加河沙或水碎渣作为骨料与砷酸钙颗粒混合，将混合骨料的砷酸钙颗粒与水泥混合进行固化处理。本方法可以实现砷渣的永久、稳定无害化处理。该方法操作简单，反应温度低，生成钙砷渣性能稳定，具有处理成本低、药剂量小、浸出毒性低等优点，非常适用于砷酸钙渣的安全处置堆存和安全填埋。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
所述的砷酸钙渣水泥固化的方法，包括如下步骤：
a)将砷酸钙渣与粘结剂混合制成颗粒；
b)添加河沙或水碎渣与砷酸钙颗粒混合；
c)将混合河沙或水碎渣的砷酸钙颗粒与水泥混合进行固化处理。
进一步优选，砷酸钙渣为铜冶炼过程，阳极泥处理产生的砷酸钙粉状物料。
进一步优选，步骤a)中，粘结剂为沥青、低密度聚乙烯或黏土。沥青为市售的国标10#沥青或其他标号沥青。
进一步优选，步骤a)中，砷酸钙渣与粘结剂的质量比为1:1-10:1；
进一步优选，步骤a)中，砷酸钙渣与粘接剂混合制得的颗粒粒度为0.5-3mm。
进一步优选，步骤b)中，砷酸钙渣与水碎渣或河沙混合的质量比为0:1-1:1。
进一步优选，步骤c)中，混合河沙或水碎渣的砷酸钙颗粒与水泥的质量比为1:0.2- 2.0。
进一步优选，步骤c)中，水泥固化养生时间为15-28天。
本发明的有益效果：
本发明采用沥青、低密度聚乙烯或黏土作为粘结剂造粒，考虑了成本、耐久性，对物料混合、粘结、包裹性能以及对水泥固化体稳定性诸多因素。沥青不仅仅起到粘结剂作用，还起到包裹砷渣，固化砷渣作用，沥青造粒加水泥固化起到了二次固化作用，对固化体强度、持久性、稳定性和对砷物料包裹性能的长期稳定都具有提升效果。添加砂石和水碎渣，其一是增加固化体透气性，增加固化体强度，其二水碎渣本身也是含砷物料，起到综合利用的作用。本发明的砷酸钙渣颗粒与水泥的配比是经试验研究获得的，其固化体强度达到10MPa以上。
本方法可以实现砷渣的永久、稳定无害化处理。该方法操作简单，反应温度低，生成钙砷渣性能稳定，具有处理成本低、药剂量小、浸出毒性低等优点，非常适用于砷酸钙渣的安全处置堆存和安全填埋。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明实施例原料砷酸钙渣样外观照片；
图3为本发明实施例原料砷酸钙渣样SEM图；
图4为本发明实施例原料砷酸钙渣样XRD图；
图5是实施例提供的砷酸钙制粒试样外观照片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
实施例中所采用的水淬渣成分个颗粒分布如下表所示。
表1 水碎渣成分化学分析结果（wt%）
| As | SiO<sub>2</sub> | Fe | CaO | Zn | Ag(g/t) | Pb | S |
| 0.016 | 28.9 | 27.7 | 9.65 | 7.83 | 1.3 | 0.15 | 0.037 |
表2 水碎渣粒度分布
| 粒度范围 | +3mm | +0.15mm~-3mm | -0.15mm | 合计 |
| 含量/% | 3.46 | 93.95 | 2.59 | 100.00 |
实施例1
取砷酸钙渣30g，沥青30g, 控制温度为 150℃，混合搅拌冷却制成颗粒（粒度0.5-3mm）。取425#水泥6g，与砷酸钙颗粒混合搅拌均匀，静置养生28天。按国标（HJ/T299—2007）进行砷的浸出浓度检测，砷的浸出浓度为0.208mg/L，强度检测结果为17.8MPa，达到国家规定的排放标准。
实施例2
取砷酸钙渣30g，沥青30g, 控制温度为 150℃，混合搅拌冷却制成颗粒（粒度0.5-3mm）。取河沙30克，425#水泥60g，与砷酸钙颗粒混合搅拌均匀，静置养生28天。按国标（HJ/T299—2007）进行砷的浸出浓度检测，砷的浸出浓度为0.011mg/L，强度检测结果为50.1MPa，达到国家规定的排放标准。
实施例3
取砷酸钙渣30g，沥青3g, 控制温度为 150℃，混合搅拌冷却制成颗粒（粒度0.5-3mm）。取425#水泥6g，与砷酸钙颗粒混合搅拌均匀，静置养生28天。按国标（HJ/T299—2007）进行砷的浸出浓度检测，砷的浸出浓度为0.627mg/L，强度检测结果为13.7MPa，达到国家规定的排放标准。
实施例4
取砷酸钙渣30g，沥青3g, 控制温度为 150℃，混合搅拌冷却制成颗粒（粒度0.5-3mm）。取水碎渣30克，425#水泥60g，与砷酸钙颗粒混合搅拌均匀，静置养生28天。按国标（HJ/T299—2007）进行砷的浸出浓度检测，砷的浸出浓度为0.05mg/L，强度检测结果为26.9MPa，达到国家规定的排放标准。
实施例5
取砷酸钙渣30g，聚乙烯30g, 控制温度为 150℃，混合搅拌冷却制成颗粒（粒度0.5-3mm）。取425#水泥60g，与砷酸钙颗粒混合搅拌均匀，静置养生28天。按国标（HJ/T299—2007）进行砷的浸出浓度检测，砷的浸出浓度为0.72mg/L，强度检测结果为30.1MPa，达到国家规定的排放标准。
实施例6
取砷酸钙渣30g，黏土30g，加水混合搅拌制成颗粒（粒度0.5-3mm）。取425#水泥60g，与砷酸钙颗粒混合搅拌均匀，静置养生28天。按国标（HJ/T299—2007）进行砷的浸出浓度检测，砷的浸出浓度为0.88mg/L，强度检测结果为23.2MPa，达到国家规定的排放标准。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种砷酸钙渣水泥固化的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a)将砷酸钙渣与粘结剂混合制成颗粒；
b)添加河沙或水碎渣与砷酸钙颗粒混合；
c)将混合河沙或水碎渣的砷酸钙颗粒与水泥混合进行固化处理。
2.根据权利要求1所述的一种砷酸钙渣水泥固化的方法，其特征在于：砷酸钙渣为铜冶炼过程，阳极泥处理产生的砷酸钙粉状物料。
3.根据权利要求1或2所述的一种砷酸钙渣水泥固化的方法，其特征在于：步骤a)中，粘结剂为沥青、低密度聚乙烯或黏土。
4.根据权利要求1或3所述的一种砷酸钙渣水泥固化的方法，其特征在于：步骤a)中，砷酸钙渣与粘结剂的质量比为1:1-10:1；
根据权利要求4所述的一种砷酸钙渣水泥固化的方法，其特征在于：步骤a)中，砷酸钙渣与粘接剂混合制得的颗粒粒度为0.5-3mm。
5.根据权利要求1所述的一种砷酸钙渣水泥固化的方法，其特征在于：步骤b)中，砷酸钙渣与水碎渣或河沙混合的质量比为0:1-1:1。
6.根据权利要求1所述的一种砷酸钙渣水泥固化的方法，其特征在于：步骤c)中，混合河沙或水碎渣的砷酸钙颗粒与水泥的质量比为1:0.2 - 2.0。
7.根据权利要求1所述的一种砷酸钙渣水泥固化的方法，其特征在于：步骤c)中，水泥固化养生时间为15-28天。
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