碱激发磷渣基胶凝材料固化/稳定化砷钙渣

作者：任雪娇 阎崔蓉 罗中秋 张建辉 母维宏    单位：1云南大地绿坤环保科技有限公司；2昆明冶金高等专科学校环境与化工学院；3昆明理工 大学化学工程学院；4四川北方红光特种化工有限公司化工二厂

关键词：砷钙渣；磷渣；碱激发胶凝材料；固化；毒性浸出

摘  要：以磷渣（PS）、高炉矿渣（BFS）、复合碱激发剂（复配钠盐（CN）+氢氧化钙（CH））制备的磷渣基胶凝材料作为砷钙渣（AL）固化剂，研究其固化量对固化过程中材料性能和微观结构的影响，采用X射线衍射仪、扫描电镜和傅里叶红外光谱仪对固化体进行表征。结果表明，PS、 BFS、CH质量比为70∶20∶4，CN添加量固定为PS、BFS和CH总质量的2%，AL固化量（质量分数）分别为5%、10%时，磷渣基胶凝材料抗压强度分别达67 MPa和78 MPa，较无砷组（32 MPa）显著增强，且砷浸出质量浓度均低于1 mg/L。当AL固化量为40%时，固化体抗压强度为20MPa，砷浸出质量浓度为4.34 mg/L，低于GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的限制浓度5 mg/L，说明磷渣基胶凝材料对AL有较好的固化效果。表征分析结果表明，AL可改变磷渣基胶凝材料的水化产物，未添加AL时，材料水化产物主要为水化硅酸钙；添加AL后，主要水化产物为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙、水化铝硅酸钠和钙矾石。AL经固化后，固化体中有Ca2As2O7、Ca5(AsO4)3OH和Ca5(AsO4)2·4H2O等难溶性钙盐生成，这些沉淀化合物和未反应AL经胶凝材料水化产物包裹胶结形成更高强度的致密整体，进而有效抑制砷的溶出。