本发明专利技术公开一种重金属固化剂以及煤矸石中重金属的固化方法，涉及重金属污染处理领域。重金属固化剂包括：第一固化剂、第二固化剂以及第三固化剂；其中，第一固化剂包括粉土、粉煤灰和膨润土，第二固化剂包括共混物以及负载在共混物表面的壳聚糖，共混物包括石英砂和碳酸钙，第三固化剂包括硅烷类化合物。该固化剂对重金属的长期固化效果优异且其形成的固化体抗压强度优异。
1、固体废物(例如煤矸石)如果处理不当，其中的重金属会对环境造成一定的污染和影响。目前固体废物的处理方式主要是填埋，也就是将固体废物填埋在指定的场地，但这种方式可能会对地下水和土壤造成污染。因此，需要对固体废物进行重金属的固化处理，阻止重金属向外扩散，进而实现固体废物无害化处理。
2、现阶段，固化处理包括水泥固化、石灰固化、热塑性/热固性固化和化学药剂固化等。其中，水泥固化是利用水泥在水化凝结后将固体废物包裹、固化形成固化体以达到控制重金属元素迁移、扩散以及溶出。但是单一的水泥固化效果较差。石灰固化是利用生石灰或熟石灰作为固化剂，将固体废物、水以及外加剂等混合搅拌形成固化体，从而实现固化。虽然石灰对重金属元素具有一定的固化作用，但是长期固化效果较差，重金属容易浸出。热塑性材料固化是利用聚烯烃、聚醚聚酯类、石蜡、沥青等热塑性材料作为固化剂，使其在高温条件软化、低温冷却时硬化，从而实现包封固化，该种方法得到的固化体孔隙率低，抗压强度差，且由于高温操作，会产生大量废气，对固化设备要求以及维护费用较高，成本较高且对环境影响较大；化学药剂固化是利用化学药剂与重金属离子发生化学作用从而将其由自由态转变为稳定的化合态，后期可实现对固体废物进行填埋等处理，但是化学药剂的使用容易造成环境污染，长期固化效果较差。因此，如何提高固化剂对重金属的长期固化效果以及其形成的固化体的抗压强度，是本领域亟待解决的技术问题。
>技术实现思路1、本专利技术的主要目的在于提供一种重金属固化剂以及煤矸石中重金属的固化方法，以解决现有技术中固化剂对重金属的长期固化效果较差以及其形成的固化体的抗压强度较差的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面，提供了一种重金属固化剂，重金属固化剂包括：第一固化剂、第二固化剂以及第三固化剂；其中，第一固化剂包括粉土、粉煤灰和膨润土，第二固化剂包括共混物以及负载在共混物表面的壳聚糖，共混物包括石英砂和碳酸钙，第三固化剂包括硅烷类化合物。
3、进一步地，按照质量份数计，重金属固化剂包括：第一固化剂60～80份、第二固化剂10～20份以及第三固化剂100～150份；和/或，第一固化剂包括：粉土60～100份、粉煤灰10～30份、膨润土20～40份。
4、进一步地，第二固化剂中，共混物与壳聚糖的质量比为1：(0.5～2.5)，石英砂与碳酸钙的质量比为1：(0.5～1)。
5、进一步地，第二固化剂的制备方法包括以下步骤：
6、s1，将石英砂与碳酸钙混合，在惰性气氛下进行焙烧，得到共混物；
7、s2，将共混物与碱溶液混合，进行第一热搅拌以使共混物的表面进行羟基化，得到中间产物；
8、s3，将壳聚糖与酸溶液混合，得到含有壳聚糖的溶液；将含有壳聚糖的溶液、阴离子单体与引发剂混合，进行第二热搅拌，得到混合液；向混合液中加入中间产物、交联剂，进行第三搅拌，得到第二固化剂。
9、进一步地，焙烧的温度为200～400℃，时间为1～2h；和/或，
10、第一热搅拌的温度为100～150℃，转速为200～400rpm，时间为2～8h；和/或，
11、第二热搅拌的温度为60～80℃，转速为200～400rpm，时间为1～3h；和/或，
12、第三搅拌的温度为20～30℃，转速为200～400rpm，时间为2～4h；和/或，
13、第一热搅拌后，还包括将第一热搅拌产物进行第一洗涤、第一干燥后，得到中间产物；和/或，
14、第三搅拌后，还包括将第三搅拌产物进行第二洗涤、第二干燥、粉碎，过200～400目筛后，得到第二固化剂；和/或，
15、碱溶液中碱性化合物的质量含量为2％～10％，酸溶液中酸性化合物的质量含量为3％～5％；
16、优选地，碱性化合物包括氢氧化钠、碳酸钠、尿素中的至少一种；
17、优选地，酸性化合物包括盐酸、硝酸、硫酸中的至少一种。
18、进一步地，石英砂与碳酸钙的质量比为1：(0.5～1)；和/或，
19、中间产物与壳聚糖的质量比为1：(1～2)；和/或，
20、阴离子单体与壳聚糖的质量比为(1～3)：1；和/或，
21、引发剂的加入量为阴离子单体质量的0.3％～0.5％；和/或，
22、交联剂的加入量为阴离子单体质量的0.1％～0.3％；
23、优选地，阴离子单体包括乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、2-丙烯酰胺基-1-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的至少一种；
24、优选地，引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈中的至少一种；
25、优选地，交联剂包括过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰中的至少一种。
26、进一步地，第三固化剂为含有硅烷类化合物的溶液，含有硅烷类化合物的溶液中硅烷类化合物的质量含量为0.5％～1％。
27、进一步地，硅烷类化合物包括双官能性硅烷化合物；
28、优选地，硅烷类化合物包括1,2-双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷、1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、1,6-双(三甲氧基甲硅烷基)己烷、1,6-双(三乙氧基甲硅烷基)己烷、1,8-双(三甲氧基甲硅烷基)辛烷、1,8-双(三乙氧基甲硅烷基)辛烷中的至少一种；
29、更优选地，硅烷类化合物包括1,2-双(三甲氧基甲硅烷基)乙烷、1,2-双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷中的至少一种。
30、本专利技术的第二方面，提供一种煤矸石中重金属的固化方法，固化方法包括：将煤矸石与固化剂混合，形成固化体；将固化体进行养护以使煤矸石中的重金属得以固化；其中，固化剂为第一方面提供的重金属固化剂。
31、进一步地，煤矸石与重金属固化剂的质量比为(1～3)：1；和/或，
32、养护的温度为15～35℃，湿度为80％以上，时间为7～112天；
33、优选地，养护的温度为20～30℃，湿度为90％，时间为7～56天。
34、应用本专利技术的技术方案，利用第一固化剂、第二固化剂和第三固化剂之间的协同作用，其中，第一固化剂经过水化之后能够对重金属离子产生物理包裹作用，有效抑制重金属离子的浸出，第二固化剂的表面具有丰富的负电荷，可实现与重金属的有效结合，从而起到固化的作用，第三固化剂可使得第一固化剂、第二固化剂紧密粘附在固体废物的表面，实现有效固化，在三者的共同作用下，有效提高固化剂对重金属的长期固化效果以及其形成的固化体的抗压强度。
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【技术保护点】
1.一种重金属固化剂，其特征在于，所述重金属固化剂包括：第一固化剂、第二固化剂以及第三固化剂；其中，所述第一固化剂包括粉土、粉煤灰和膨润土，所述第二固化剂包括共混物以及负载在所述共混物表面的壳聚糖，所述共混物包括石英砂和碳酸钙，所述第三固化剂包括硅烷类化合物。
2.根据权利要求1所述的重金属固化剂，其特征在于，按照质量份数计，所述重金属固化剂包括：第一固化剂60～80份、第二固化剂10～20份以及第三固化剂100～150份；和/或，按照质量份数计，所述第一固化剂包括：粉土60～100份、粉煤灰10～30份、膨润土20～40份。
3.根据权利要求1所述的重金属固化剂，其特征在于，所述第二固化剂中，所述共混物与所述壳聚糖的质量比为1：(0.5～2.5)，所述石英砂与所述碳酸钙的质量比为1：(0.5～1)。
4.根据权利要求1所述的重金属固化剂，其特征在于，所述第二固化剂的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的重金属固化剂，其特征在于，所述焙烧的温度为200～400℃，时间为1～2h；和/或，
6.根据权利要求4所述的重金属固化剂，其特征在于，所述石英砂与所述碳酸钙的质量比为1：(0.5～1)；和/或，
7.根据权利要求1至6任一项所述的重金属固化剂，其特征在于，所述第三固化剂为含有硅烷类化合物的溶液，所述含有硅烷类化合物的溶液中所述硅烷类化合物的质量含量为0.5％～1％。
8.根据权利要求7所述的重金属固化剂，其特征在于，所述硅烷类化合物包括双官能性硅烷化合物；
9.一种煤矸石中重金属的固化方法，其特征在于，所述固化方法包括：将煤矸石与固化剂混合，形成固化体；将所述固化体进行养护以使所述煤矸石中的重金属得以固化；其中，所述固化剂为权利要求1至8中任一项所述的重金属固化剂。
10.根据权利要求9所述的固化方法，其特征在于，所述煤矸石与所述重金属固化剂的质量比为(1～3)：1；和/或，
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【技术特征摘要】
1.一种重金属固化剂，其特征在于，所述重金属固化剂包括：第一固化剂、第二固化剂以及第三固化剂；其中，所述第一固化剂包括粉土、粉煤灰和膨润土，所述第二固化剂包括共混物以及负载在所述共混物表面的壳聚糖，所述共混物包括石英砂和碳酸钙，所述第三固化剂包括硅烷类化合物。
2.根据权利要求1所述的重金属固化剂，其特征在于，按照质量份数计，所述重金属固化剂包括：第一固化剂60～80份、第二固化剂10～20份以及第三固化剂100～150份；和/或，按照质量份数计，所述第一固化剂包括：粉土60～100份、粉煤灰10～30份、膨润土20～40份。
3.根据权利要求1所述的重金属固化剂，其特征在于，所述第二固化剂中，所述共混物与所述壳聚糖的质量比为1：(0.5～2.5)，所述石英砂与所述碳酸钙的质量比为1：(0.5～1)。
4.根据权利要求1所述的重金属固化剂，其特征在于，所述第二固化剂的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭洋楠，张传玖，何瑞敏，潘金，何栓梅，杨利平，李斌，
申请(专利权)人：国能神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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