礦渣-鋼渣基膠凝材料固砷機(jī)理

鄢琪慧，倪文，高巍，李云云，張鈺瑩

(1.北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院，北京，100083；2.金屬礦山高效開(kāi)采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083；3.工業(yè)典型污染物資源化處理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083)

避免砷進(jìn)入食物鏈?zhǔn)欠乐紊槲廴镜年P(guān)鍵[1]，固化/穩(wěn)定化方法消除砷的危害是目前較為有效的方式。水泥是常用的固化劑，常用于處理含砷廢渣、尾礦等[2-4]。水泥固化砷的機(jī)理主要包括砷經(jīng)沉淀反應(yīng)生成Ca-As難溶鹽，水泥水化產(chǎn)物對(duì)砷的吸附作用和物理包裹作用[5-7]。為了降低固砷膠凝材料中的水泥用量，大量文獻(xiàn)報(bào)道了采用工業(yè)廢渣部分替代水泥制備固砷膠凝材料的研究[8-9]，而采用全固廢制備“零”水泥含量的固砷膠凝材料的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本文作者以礦渣、鋼渣、脫硫石膏為原料制備膠凝材料(MSC)，并將其與含砷尾砂混合制備膠結(jié)充填料協(xié)同固化砷。礦渣中含有大量的活性硅(鋁)氧四面體，鋼渣中含有硅酸鹽、鋁酸鹽、鐵鋁酸鹽、游離氧化鈣、游離氧化鎂、RO 相等氧化物類礦物，脫硫石膏的主要成分為CaSO4·2H2O。鋼渣水化產(chǎn)生Ca(OH)2可以為體系提供Ca2+和OH-，OH-會(huì)破壞礦渣表面玻璃體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[10]，使得其表面溶出大量鋁氧四面體和硅氧四面體，這些活性的硅(鋁)氧四面體與Ca2+和SO24-等發(fā)生反應(yīng)生成鈣礬石、C-S(A)-H 凝膠、類沸石相[11]等水化產(chǎn)物。砷可能參與水化反應(yīng)生成難溶的砷酸鹽[12]，或者取代鈣礬石中的S 原子的位置[13]，也有可能被水化產(chǎn)物包裹、吸附[14]，不僅可提高鋼渣、礦渣、脫硫石膏等大宗工業(yè)固體廢棄物的利用率，而且能處理含重金屬的尾砂，對(duì)尾砂中的砷進(jìn)行有效的固化處理，降低其溶出性能，減小其對(duì)環(huán)境的危害性。……