專利名稱：一種利用高鉻污染土壤燒結制取陶粒的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陶粒的結制方法，尤其是一種利用高鉻污染土壤燒結制取陶粒的方法。
背景技術：
當今世界，環(huán)境問題已經(jīng)成為人類面臨的巨大挑戰(zhàn)，重金屬元素導致的土壤及農(nóng)產(chǎn)品的污染問題最為嚴重，也是極難解決的問題之一。多年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展， 工業(yè)廢棄物、生活垃圾、污泥、農(nóng)藥及飼料的排放及使用，導致土壤受到了污染，重金屬污
^fe ο鉻渣是生產(chǎn)金屬鉻和鉻鹽過程中的一種固體廢棄物，根據(jù)全國鹽情報網(wǎng)的統(tǒng)計資料，全國每年要排放10萬t以上的鉻渣，年堆積量已經(jīng)超過250萬t。由于處理不徹底，其中含有的水溶性及酸溶性鉻可以致癌，鉻渣對環(huán)境造成的危害事件時有發(fā)生。和其他重金屬污染一樣，鉻污染的治理途徑主要有兩種一是改變鉻在土壤中的存在形態(tài)，將六價鉻還原為三價鉻，降低其再環(huán)境中的遷移能力和生物可利用性；二是將鉻從污染土壤中清除。目前，現(xiàn)有的治理方法包括還原法、清洗法、生物修復法、電修復法及固定化/穩(wěn)定化(S/S)。還原法、清洗法所使用的還原劑及清洗液容易造成二次污染，而且難易去除土壤顆粒內部的重金屬；生物修復法目前僅限于把六價鉻還原成三價鉻，目前從活性污泥、 污泥消化池及土壤中都分離出對六價鉻由耐受性和還原性的細菌，但缺少菌種進行土壤修復的研究報道，此項處理技術有待進一步系統(tǒng)的研究；電修復法具有耗費低，接觸毒害物質少，經(jīng)濟效益高等優(yōu)點，是近年來引起人們重視的一項技術，但土壤的理化性質對電修復效率影響大。任何一種有效的處置方法都應該均衡環(huán)境生態(tài)效益和經(jīng)濟效益，利用高鉻污染土壤燒結制取陶粒具有很好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。一方面，鉻渣污染的土壤中含有大量的堿性化合物和重金屬等有害物質，如果處理不當回造成二次污染，諸如造成水體及土地鹽堿化和重金屬積累等環(huán)境問題，而利用污染土壤制取陶粒可以充分利用其中的堿性化合物作為助熔劑，高含量的CaO、MgO可以與Al2O3和SW2生成CaO-Al2O3-SW2結構進行重金屬的固化，其主晶相為透輝石及鈣黃長石等，可以將重金屬固結在陶粒中，消除了重金屬污染問題。另一方面，陶粒作為一種輕集料，其具有密度小、強度高、耐火、抗熱、環(huán)保等特點，可以取代普通沙石配置輕集料混凝土。燒結技術是固定化/穩(wěn)定化方法的一種，工藝簡單，解毒徹底，吃渣量大，可制成輕骨料，耐火骨料，耐酸耐堿骨料，燒結成型的成品重金屬溶出量低。利用污染土壤制取陶粒的方法的提出，為有效處理高鉻污染土壤找到一條新路徑。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種快速，效率高，不易造成二次污染的添加劑固化污染土壤中鉻的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種利用高鉻污染土壤燒結制取陶粒的方法，向污染土壤中添加粘土或粘土、SiO2和Al2O3混合物加壓成型，在高溫下燒結成陶粒。其操作條件為1)單獨添加粘土時，粘土添加量為質量含量的40-80%，成型壓力為 6-lOMPa，其燒結制度為預熱時間Ο-lh，預熱溫度為900-1000°C，燒結時間為l_4h，燒結溫度為1150-1250°C ；2)添加劑為粘土、Si02、Al2O3時，粘土添加量為質量含量的10-30%，SiO2添加量為質量含量的0-20 %，Al2O3添加量為質量含量的0-10 % ；成型壓力為6-lOMPa。 其燒結制度為預熱時間Ο-lh，預熱溫度為900-1000°C，燒結時間為3-6h，燒結溫度為 1200-1300°C。所述污染土壤及添加劑的計算直徑為50-200 μ m。所述污染土壤的總鉻含量為 30000-40000mg/Kg,六價鉻含量為 5000_8000mg/Kg。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、操作簡單。本發(fā)明是污染土壤的處理程序簡單，易于操作。采集污染土壤后實驗室條件下風干，研磨后篩分處理，將污染土壤和添加劑混合后加壓成型，在固定的燒結制度下進行熱處理。2、不產(chǎn)生二次污染。添加劑為Si02、Al2O3及粘土，均為無害物質，土壤添加量大于60%的原料加壓成型在1180°C下處理90min后產(chǎn)生的陶粒的抗壓強度大于15MPa，其重金屬溢出量依據(jù)GB5086. 2-1997《固體廢物浸出毒性浸出方法-水平振蕩法》對陶粒進行測定；粘土、Si02、Al203的添加量分別為20%.15^^5%的原料加壓成型后在1260°C下處理 120min后產(chǎn)生的陶粒的抗壓強度大于30MPa，其重金屬溢出量依據(jù)GB5086. 2-1997《固體廢物浸出毒性浸出方法-水平振蕩法》對陶粒進行測定。實驗結果表明總鉻的溶出率均低于1%，浸出液中的總鉻含量小于15mg/L，六價鉻的溶出率均低于1.5%，浸出液中六價鉻的濃度小于5mg/L，低于GB5085. 3-2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》中規(guī)定的成為危險廢物濃度極限。
具體實施例方式實施例1原料預處理污染土壤和粘土在實驗室條件下風干，磨碎，過200目分樣篩。原料的配比粘土添加量分別為50^^60%,70^^80%,機械混合均勻，分別編號為1#、2#、3#、4#，原料中污染土壤的質量含量依次為50%、40%、30%、20%。陶粒坯的制備將混合好的原料進行壓制成型，壓強為8MPa，保壓時間為30s，其外觀尺寸為直徑12mm，高15mm左右。燒結制度將陶粒坯放入石英瓷舟上，置于馬弗爐中，常溫下升溫，升溫速率為 200C /min，預熱溫度為950°C，預熱時間為0.證，燒結溫度為1180°C，燒結時間為池。處理效果1#、姊、3#、4#陶粒的抗壓強度超過15MPa，溶出率均低于1%，溶出液濃度均低于15mg/L，六價鉻的溶出率均低于1. 5%，浸出液中六價鉻的濃度小于5mg/L，其中 4#陶粒的抗壓強度為55MPa，總鉻溶出率為0. 56 %，六價鉻溶出率為0. 92 %，溶出液中鉻的濃度為3. 75mg/L，六價鉻的濃度為1. 38mg/L。實例2原料預處理污染土壤和粘土在實驗室條件下風干，磨碎，過200目分樣篩。原料的配比粘土添加量固定為20%，Si02, A1203的添加量分別為20%、0%， 15%,5%,10%, 10%進行物料配比，機械混合均勻，分別編號為1#、2#、3#，原料中污染土壤的質量含量為60%。陶粒坯的制備將混合好的原料進行壓制成型，壓強為8MPa，保壓時間為30s，其外觀尺寸為直徑12mm，高15mm左右。
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燒結制度將陶粒坯放入石英瓷舟上，置于馬弗爐中，常溫下升溫，升溫速率為 200C /min，預熱溫度為950°C，預熱時間為0.證，燒結溫度為1260°C，燒結時間為4h。處理效果·Λ#、2#、3#陶粒的抗壓強度超過30MPa，溶出率均低于1%，溶出液濃度均低于15mg/L，六價鉻的溶出率均低于1. 5%，浸出液中六價鉻的濃度小于5mg/L，其中2# 陶粒的抗壓強度為75MPa，鉻溶出率為0. 43%，六價鉻溶出率為0. 72%，溶出液中鉻的濃度為8. 6%ig/L，六價鉻的濃度為3. 24mg/L0
權利要求
1.一種利用高鉻污染土壤燒結制取陶粒的方法，其特征在于向污染土壤中添加粘土或粘土、SiO2和Al2O3混合物加壓成型，在高溫下燒結成陶粒。其操作條件為1)單獨添加粘土時，粘土添加量為質量含量的40-80%，成型壓力為6-lOMPa，其燒結制度為預熱時間 Ο-lh，預熱溫度為900-1000°C，燒結時間為l_4h，燒結溫度為1150_1250°C ；2)添加劑為粘土、Si02、Al2O3時，粘土添加量為質量含量的10-30%，SiO2添加量為質量含量的0-20%， Al2O3添加量為質量含量的0-10% ；成型壓力為6-lOMPa。其燒結制度為預熱時間0_lh， 預熱溫度為900-1000°C，燒結時間為3-6h，燒結溫度為1200-1300°C。
2.如權利要求1所述的一種利用高鉻污染土壤燒結制取陶粒的方法，其特征在于所述污染土壤及添加劑的計算直徑為50-200 μ m。
3.如權利要求1所述的一種利用高鉻污染土壤燒結制取陶粒的方法，其特征在于所述污染土壤的總鉻含量為30000-40000mg/Kg，六價鉻含量為5000_8000mg/Kg。
全文摘要
一種利用高鉻污染土壤燒結制取陶粒的方法，向污染土壤中添加粘土或粘土、SiO2和Al2O3混合物加壓成型，在高溫下燒結成陶粒。本發(fā)明不但操作簡單，而且不產(chǎn)生二次污染，添加劑為SiO2、Al2O3及粘土，均為無害物質。單獨添加時，土壤添加量大于60％的原料加壓成型在1180℃下處理90min后產(chǎn)生的陶粒的抗壓強度大于15MPa，總鉻的溶出率均低于1％，浸出液中的總鉻含量小于15mg/L，六價鉻的溶出率均低于1.5％，浸出液中六價鉻的濃度小于5mg/L，低于GB5085.3-2007《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》中規(guī)定的成為危險廢物濃度極限。
文檔編號C04B38/00GK102358704SQ20111020640
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權日2011年7月21日
發(fā)明者可欣, 李潤東, 胥廣震 申請人:沈陽航空航天大學