固体废弃物的处理方法、固化基材及应用与流程

本申请涉及固体废弃物处理，特别是涉及固体废弃物的处理方法、固化基材及应用。

背景技术：

1、燃煤发电行业每年都会产生海量粉煤灰与脱硫石膏，这两类电厂固体废弃物堆存量巨大，长期堆放不仅占用土地资源，还易产生扬尘污染、雨水淋溶渗出有害离子等环境问题。萤石选矿行业产生的大量萤石尾矿中残留氟化钙、可溶性氟盐及铅、镉等重金属组分，属于高风险工业固废，直接堆存可能会引起严重的地下水和土壤污染隐患。

2、传统的针对粉煤灰、脱硫石膏和萤石尾矿的固体废弃物处理方法存在明显技术瓶颈，如固体废弃物的利用率低、处理能耗高、环保稳定性差等。因此，针对上述固体废弃物的处理方法仍有待进一步改进。

技术实现思路

1、基于此，本申请一个或多个实施例提供了一种抗压强度高、氟离子浸出量低、重金属离子固化率高、固体废弃物利用率高的固体废弃物的处理方法，以及固化基材及应用。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供了一种固体废弃物的处理方法，包括如下步骤：

3、提供固体废弃物，固体废弃物包括粉煤灰、萤石尾矿和脱硫石膏；

4、按质量份数计，将45~55份粉煤灰、25~35份萤石尾矿与10~20份脱硫石膏进行第一混合，制得第一混合物；

5、将第一混合物与4~8份钙基固化剂、1~3份复合激发剂进行第二混合，制得第二混合物；复合激发剂包括水玻璃和氢氧化钠；

6、将第二混合物与22~28份水进行第三混合，制得第三混合物；

7、对第三混合物依次进行超声活化处理、成型处理和养护处理，制得固化基体；

8、养护处理包括依次进行的第一养护处理、第二养护处理和第三养护处理，第一养护处理的温度为40℃~50℃，第二养护处理的温度为65℃~75℃，第三养护处理的温度为20℃~30℃。

9、在其中一个实施例中，固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

10、（1）粉煤灰中粒径＞75μm的颗粒的质量比≤8%；

11、（2）粉煤灰的含水率≤3%；

12、（3）萤石尾矿中粒径＞75μm的颗粒的质量比≤4%；

13、（4）萤石尾矿的含水率≤4%；

14、（5）脱硫石膏的粒径≤5mm；

15、（6）脱硫石膏的含水率为10%~15%。

16、在其中一个实施例中，固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

17、（1）钙基固化剂包括生石灰和电石渣中的一种或多种；

18、（2）钙基固化剂中，有效cao的质量含量≥65%。

19、在其中一个实施例中，固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

20、（1）水玻璃与氢氧化钠的质量比为（2.5~3.5）：1；

21、（2）水玻璃的模数为2~5；

22、（3）水玻璃包括钠水玻璃、钾水玻璃和锂水玻璃中的一种或多种。

23、在其中一个实施例中，超声活化处理的频率为20khz~30khz，功率为300w~400w，时间为20min~30min。

24、在其中一个实施例中，成型处理为压制成型，成型处理的压力为18mpa~22mpa，成型处理的时间为0.5min~5min。

25、在其中一个实施例中，固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

26、（1）第一养护处理的时间为10h~14h；

27、（2）第二养护处理的时间为20h~28h；

28、（3）第三养护处理的时间为6天~8天。

29、在其中一个实施例中，固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

30、（1）第一混合为搅拌混合，第一混合的时间为2min~4min，第一混合的转速为300r/min~500r/min；

31、（2）第二混合为搅拌混合，第二混合的时间为1min~3min，第二混合的转速为400r/min~600r/min；

32、（3）第三混合为搅拌混合，第三混合的时间为4min~6min，第三混合的转速为200r/min~400r/min。

33、根据本申请实施例的第二方面，提供了一种固化基材，采用上述的固体废弃物的处理方法制备得到。

34、根据本申请实施例的第三方面，提供了一种上述的固化基材的应用，将固化基材用于充填矿山、制备路基基材、制备建筑砌块和修复重金属污染场地中的一种或多种。

35、与传统技术相比，本申请具有如下有益效果：

36、本申请的固体废弃物的处理方法中，粉煤灰能够提供活性硅铝组分；脱硫石膏能够提供硫酸根离子和钙组分，诱导钙矾石、c-s-h凝胶（水化硅酸钙凝胶）的生成；萤石尾矿能够提供氟化钙组分，在钙基固化剂的作用下填充孔隙，协同提升固化基体的致密性。同时，固体废弃物的总质量份数占比较高，使得固体废弃物能够被充分消耗利用，减少固体废弃物堆存而带来的环境污染影响。水玻璃与氢氧化钠复配作为复合激发剂，能够提供充足的碱激发能力并破坏粉煤灰外壳，使之内部硅铝组分得以充分释放。通过分步骤对各原料进行混合，能够逐级打散原料、使钙基固化剂与复合激发剂均匀包覆固体废弃物，减少制备原料的局部富集；同时，分步骤混合各原料能够减少粉煤灰表面形成水化钝化膜，充分释放硅铝活性组分，提升c-s-h凝胶、钙矾石生成量、同时保证钙离子与氟离子均匀接触，稳定生成caf2微晶，从而提升固化基体的力学强度、氟离子和重金属离子的固化稳定性、减少超声活化能耗。分步骤养护处理能够大幅降低供热耗能；同时，第一养护处理能够温和启动初期水化反应，释放坯体热应力，防止成型处理后的坯体开裂破损；第二养护处理能够使得水化反应平稳持续进行，均匀生成c-s-h凝胶、钙矾石和caf2微晶，实现氟离子与重金属离子的均匀固化；第三养护处理能够使水化产物持续熟化填充微孔隙，进一步提升基体的致密性与环保稳定性。上述各原料和工艺步骤协同作用，从而使固化基体具有优良的力学性能和环保性能，具有广泛的应用前景。

1.一种固体废弃物的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

3.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

4.根据权利要求1所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

5.根据权利要求1~4中任一项所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述超声活化处理的频率为20khz~30khz，功率为300w~400w，时间为20min~30min。

6.根据权利要求1~4中任一项所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述成型处理为压制成型，所述成型处理的压力为18mpa~22mpa，所述成型处理的时间为0.5min~1.5min。

7.根据权利要求1~4中任一项所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

8.根据权利要求1~4中任一项所述的固体废弃物的处理方法，其特征在于，所述固体废弃物的处理方法满足如下特征中的至少一项：

9.一种固化基材，其特征在于，采用权利要求1~8中任一项所述的固体废弃物的处理方法制备得到。

10.一种权利要求9所述的固化基材的应用，其特征在于，将所述固化基材用于充填矿山、制备路基基材、制备建筑砌块和修复重金属污染场地中的一种或多种。