钒冶炼废渣固化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种钒冶炼废渣固化剂及其制备方法和采用该固化剂处理钒冶炼废渣的方法，按质量百分比计算，钒冶炼废渣固化剂包括：黏土矿物40％～80％、助凝剂1％～10％、吸附剂15％～40％以及稳定剂1％～10％。通过加入适量的黏土矿物、助凝剂、吸附剂、稳定剂，可降低黏土矿物的用量，能有效减少固化体中钒离子的水浸浓度，使钒冶炼废渣中钒的水浸浓度小于0.5mg/L，其他重金属离子水浸浓度降低明显；增大固化能力，提高固化体的抗压强度，抗压强度达到3MPa以上，达到安全填埋的要求。

Solidifier for Vanadium Smelting Waste Slag and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a solidifying agent for vanadium smelting waste residue and its preparation method and a method for treating vanadium smelting waste residue with the solidifying agent. According to the mass percentage calculation, the solidifying agent for vanadium smelting waste residue includes clay mineral 40%-80%, coagulant 1%-10%, adsorbent 15%-40% and stabilizer 1%-10%. By adding appropriate amount of clay minerals, coagulant aids, adsorbents and stabilizers, the amount of clay minerals can be reduced, and the concentration of vanadium ion in the solidified body can be effectively reduced. The concentration of vanadium in the waste slag of vanadium smelting is less than 0.5 mg/L, and the concentration of other heavy metal ions in the water can be reduced obviously. The compressive strength of the solidified body can be increased by increasing the solidification ability, and the compressive strength of the solidified body can reach more than 3 MPa It meets the requirement of safe landfill.

【技术实现步骤摘要】
钒冶炼废渣固化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及环境保护和工程建设领域，具体的说，涉及到一种钒冶炼废渣固化剂及其制备方法，以及采用该固化剂处理钒冶炼废渣的方法。
技术介绍
过去几十年，全国各地涌现出许多钒冶炼厂，主要的生产工艺是采用钠化焙烧冶炼五氧化二钒。在生产的过程中不仅会产生大量CO和Cl2等有毒有害气体以及富含大量盐分的废水，并且因钒转化率不高，产生大量废渣。产生的废水、废气及残渣直接超标排放至周边环境，对当地的生态环境和人体健康造成了极大的污染和危害。此外，炼钒企业倒闭后遗留了大量冶炼废渣，长期露天堆放在冶炼厂周边，未得到妥善处置。钒冶炼过程所产生的废渣中常含钒、铬、砷等众多有毒重金属元素。而重金属含量、形态以及嵌布状态差异比较大，在废渣的堆存过程中，由于溶解、渗流作用，部分重金属会向周围的土壤、水体转移，形成重金属污染。钒冶炼废渣中的五氧化二钒对呼吸系统和皮肤有损害作用。急性中毒：可引起鼻、咽、肺部刺激症状，接触者出现眼烧灼感、流泪、咽痒、干咳、胸闷、全身不适、倦怠等表现，重者出现支气管炎或支气管肺炎。皮肤高浓度接触可致皮炎，剧烈瘙痒。慢性中毒：长期接触可引起慢性支气管炎、肾损害、视力障碍等。国内外对冶炼废渣处理的主要方法包括综合回收、资源化利用和固化/稳定化安全填埋。由于废渣中的金属量比较低，形态差异大，目前缺少合理经济的提取回收办法。目前，固化/稳定化安全填埋技术的工艺成熟、处理能力大、适用范围广泛、成本较低、管理简单方便。国内外重金属类废物大多数采用固化/稳定化预处理技术进行处理后安全填埋，然而大多数固化/稳定化预处理达到安全掩埋要求，且重金属离子的水浸浓度高。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述固化/稳定化预处理达到安全掩埋要求，且重金属离子的水浸浓度高的技术问题，提供一种钒冶炼废渣固化剂及其制备方法和应用。本专利技术为解决上述技术问题，采用如下技术方案：一种钒冶炼废渣固化剂，按质量百分比计算，包括：黏土矿物40％～80％；助凝剂1％～10％；吸附剂15％～40％，以及稳定剂1％～10％。在其中一个实施例中，按质量百分比计算，包括：黏土矿物60％～70％；助凝剂2％～8％；吸附剂25％～35％，以及稳定剂3％～8％。在其中一个实施例中，所述黏土矿物包括氧化铝和氧化硅，所述氧化铝和所述氧化硅的摩尔比为5：(6-21)。在其中一个实施例中，所述助凝剂为改性钠基膨润土；和/或所述吸附剂为粉煤灰、活性炭和生物炭的一种或几种组合；和/或所述稳定剂为七水硫酸亚铁、聚合硫酸铝铁和氯化铁的一种或几种组合。本专利技术还提供一种所述钒冶炼废渣固化剂的制备方法，包括：称取各组分原料，将助凝剂原料进行煅烧，打粉，即可得到助凝剂；其他组分原料经筛选分别得到黏土矿物、吸附剂和稳定剂；将所述助凝剂、黏土矿物、吸附剂和稳定剂按一定比例混合，搅拌，即可得到钒冶炼废渣固化剂。在其中一个实施例中，所述助凝剂原料进行煅烧的时间为1-3h，煅烧温度为400-500℃。在其中一个实施例中，所述黏土矿物的粒径不大于0.147mm；和/或所述吸附剂的粒径不大于0.147mm；和/或所述稳定剂的粒径不大于1mm。本专利技术还提供了一种所述的钒冶炼废渣固化剂或上述的制备方法制得的固化剂在处理钒冶炼废渣的应用方法，包括：将钒冶炼废渣与所钒冶炼废渣固化剂进行混合，加入适量的水，搅拌得到砂浆；将所述砂浆倒入到模具中，振荡，静置，脱模，得到钒冶炼固化体，掩埋所述钒冶炼固化体。在其中一个实施例中，所述钒冶炼废渣与所述钒冶炼废渣固化剂的质量比为100:15-25，所述钒冶炼废渣中的钒含量为1000～5000mg/kg。在其中一个实施例中，脱模后混合物置于自然条件下养护7-28天。相较于现有技术，本专利技术提供的钒冶炼废渣固化剂具有的显著效果是：通过加入适量的黏土矿物、助凝剂、吸附剂、稳定剂，可降低黏土矿物的用量，能有效减少固化体中钒离子的水浸浓度，使钒冶炼废渣中钒的水浸浓度小于0.5mg/L，其他重金属离子水浸浓度降低明显；增大固化能力，提高固化体的抗压强度，抗压强度达到3MPa以上，达到安全填埋的要求。进一步地，助凝剂使用改性钠基膨润土，膨润土作为一种天然硅酸盐矿物，膨润土颗粒较细，具有较大的比表面积，对黏土矿物的一些力学性能有改善作用；焙烧使得膨润土的空隙率和表面积增加，有利于阳离子交换容量(CEC)的增加，提高膨润土对重金属离子也有较好的物理吸附性能。进一步地，吸附剂使用粉煤灰、活性炭和生物炭的一种或几种组合，其中，粉煤灰是一种很难处理的废弃物，具有很多不同结构和形状的微小颗粒组成，大多数是玻璃材质的圆形体表面疏松多孔，比表面积约大，对重金属具有很强吸附能力。用粉煤灰替代传统的水泥，可适当降低处理成本，且对固化体后期抗压强度影响较小。进一步地，稳定剂使用七水硫酸亚铁、聚合硫酸铝铁和氯化铁的一种或几种组合，可配合稳定化固化剂的使用，使得钒、铬重金属等离子及其化合物与之结合，不利于钒、铬等重金属离子的浸出。进一步地，固化/稳定化工艺简单，原材料都是低成本材料，易产业化，同时在固化过程中不会产生二次废渣、废水和废气，环保且安全有效。附图说明图1是本专利技术提供的钒冶炼废渣固化剂的制备方法的工艺流程图。图2是本专利技术提供的钒冶炼废渣固化工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。实施例1一种钒冶炼废渣固化剂，按质量百分比计算，包括：黏土矿物80％，改性钠基膨润土10％，活性炭40％，以及聚合硫酸铝铁10％，其中黏土矿物包括氧化铝和氧化硅，氧化铝和所述氧化硅的摩尔比为5：21。实施例2一种钒冶炼废渣固化剂，按质量百分比计算，包括：黏土矿物40％，改性钠基膨润土1％，粉煤灰15％，以及七水硫酸亚铁1％，其中黏土矿物包括氧化铝和氧化硅，氧化铝和所述氧化硅的摩尔比为5：6。实施例3一种钒冶炼废渣固化剂，按质量百分比计算，包括：黏土矿物60％；改性钠基膨润土5％；生物炭22％，以及氯化铁6％，其中黏土矿物包括氧化铝和氧化硅，氧化铝和所述氧化硅的摩尔比为5：13。实施例4一种钒冶炼废渣固化剂，按质量百分比计算，包括：黏土矿物60％；改性钠基膨润土2％；生物炭和活性炭总共25％，以及氯化铁和七水硫酸亚铁总共3％，其中黏土矿物包括氧化铝和氧化硅，氧化铝和所述氧化硅的摩尔比为5：11。实施例5一种钒冶炼废渣固化剂，按质量百分比计算，包括：黏土矿物70％；改性钠基膨润土8％；生物炭和生物炭总共35％，以及氯化铁和聚合硫酸铝铁总共8％，其中黏土矿物包括氧化铝和氧化硅，氧化铝和所述氧化硅的摩尔比为5：12。实施例6一种钒冶炼废渣固化剂，按质量百分比计算，包括：黏土矿物65％；改性钠基膨润土5％；活性炭和生物炭总共30％，以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钒冶炼废渣固化剂，其特征在于，按质量百分比计算，包括：黏土矿物40％～80％；助凝剂1％～10％；吸附剂15％～40％，以及稳定剂1％～10％。

【技术特征摘要】
1.一种钒冶炼废渣固化剂，其特征在于，按质量百分比计算，包括：黏土矿物40％～80％；助凝剂1％～10％；吸附剂15％～40％，以及稳定剂1％～10％。2.一种钒冶炼废渣固化剂，其特征在于，按质量百分比计算，包括：黏土矿物60％～70％；助凝剂2％～8％；吸附剂25％～35％，以及稳定剂3％～8％。3.根据权利要求1所述的钒冶炼废渣固化剂，其特征在于，所述黏土矿物包括氧化铝和氧化硅，所述氧化铝和所述氧化硅的摩尔比为5：(6-21)。4.根据权利要求1所述的钒冶炼废渣固化剂，其特征在于，所述助凝剂为改性钠基膨润土；和/或所述吸附剂为粉煤灰、活性炭和生物炭的一种或几种组合；和/或所述稳定剂为七水硫酸亚铁、聚合硫酸铝铁和氯化铁的一种或几种组合。5.如权利要求1至4任一项所述的钒冶炼废渣固化剂的制备方法，其特征在于，包括：称取各组分原料，将助凝剂原料进行煅烧，打粉，即可得到助凝剂；其他组分原料经筛选分别得到黏土矿物、吸附剂和稳定剂；将所述助凝剂、黏土矿物、吸附剂和稳定...

【专利技术属性】
技术研发人员：马涛，刘霞，施盘晴，朱峰，李浩，叶俊，
申请(专利权)人：湖南清之源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43