CN114214072A - 重金属污染土固化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土固化剂，该固化剂包括矿渣粉、脱硫石膏和激发剂，所述矿渣粉、脱硫石膏的质量百分数对应为60～88％、9～34％，所述激发剂为梧桐树叶、稻壳和杉木经处理得到的生物质灰，其质量百分数对应为3～12％。本发明还公开了该固化剂的制备方法及应用。本发明以梧桐树叶灰、稻壳灰及杉木灰作为激发剂，利用梧桐树叶灰具有调节混合物pH值的作用，稻壳灰对地质聚合过程的重要影响以及杉木灰提供硫酸根离子和起吸附作用的特性，可以达到固化重金属离子、防止其浸出和迁移的目的；具有绿色环保，成本低廉，固化效果好的特点。

Description

重金属污染土固化剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于固废处理技术领域，具体涉及一种重金属污染土固化剂及其制备方法与应用。

背景技术

固化处理是指将污染土与胶凝材料混合，通过物理和化学手段减小土壤中的淋滤特性，以适应环境的要求，达到处理污染土目的一种技术手段。它是目前国内外治理土壤重金属污染应用较广的技术之一。与其他技术相比，固化处理技术成熟、经济适用、且与土壤兼容性强、可操控修复周期、长期稳定性好。用于工业污染场地修复时，可以有效控制污染物运移。目前，我国有关稳定固化法处理重金属污染土技术仍在发展阶段，对重金属离子污染的处理，已有学者对不同添加剂的效果进行研究，其中在尝试的固化剂中，水泥对重金属的固化效果非常有效。但是由于水泥的生产在资源和能源方面消耗量大，并产生大量的CO₂、SO₂、CO、固体废弃物以及工业废水，带来巨大的环境问题。寻求一种水泥的替代材料是重金属污染土壤修复方向的重要研究内容。

矿渣是炼铁过程中排出的固体废弃物。近年来随着钢铁企业的不断发展与壮大，矿渣产量逐年递增，严重危害生态环境。目前，矿渣主要用于提炼加工制备矿渣水泥、矿渣粉、矿渣硅酸盐水泥、高炉矿渣等。脱硫石膏作为电厂烟气脱硫后所得的工业副产品，其产量至今已经超过了8000万吨，且仍在不断增长。中国的脱硫石膏利用主要在以下几个方面：用作水泥改性材料调整凝结时间，提高其性能；石膏砂浆、砌块；土壤改性等领域。由于技术、地理、经济等原因，固体废弃物有效利用利用率低，会产生大量堆积，不仅增加了企业的投资和运营成本，更带来严重的安全隐患和生态环境污染等问题。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种重金属污染土固化剂，该固化剂以矿渣、脱硫石膏和生物质灰基为主要原料，因此，可以达到“以废治废，变废为宝”的目的，满足我国绿色循环低碳发展的需求。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述固化剂的制备方法。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供上述固化剂在固化重金属方面的应用。

为解决上述第一个技术问题，本发明所设计的技术方案如下：

一种重金属污染土固化剂，该固化剂包括矿渣粉、脱硫石膏和激发剂，其中，所述矿渣粉、脱硫石膏的质量百分数对应为60～88％、9～34％，所述激发剂为梧桐树叶、稻壳和杉木经处理得到的生物质灰，其质量百分数对应为3～12％。

为解决上述第二个技术问题，本发明设计的重金属污染土固化剂的制备方法包括如下步骤：

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木分别进行干燥、破碎，得到相应的的生物屑，即梧桐树叶屑、稻壳屑和杉木屑；

2)将上述三种生物屑分别放进马弗炉灼烧得到相应的生物质灰(即梧桐树叶灰、稻壳灰及杉木灰)；其中，梧桐树叶屑在700～820℃的温度下进行灼烧；稻壳屑进行在500～600℃的温度下进行灼烧；杉木屑在500～550℃的温度下进行灼烧；

3)将矿渣粉和脱硫石膏干燥并混合均匀，得到干燥混合物；

4)将上述步骤2)得到的生物质灰与上述步骤3)得到的干燥混合物混合均匀，即得本发明的重金属污染土固化剂；

所述步骤4)中的各生物质灰按(1～4):(1～4):(1～4)的质量比进行混合即为激发剂，激发剂与步骤3)中各组分在制得的重金属污染土固化剂中含量按质量百分数为：矿渣粉60～88％、脱硫石膏9～34％、激发剂3～12％。

本发明步骤1)中，破碎所用的装置优选为球磨机。

本发明步骤2)中，所述的梧桐树叶屑、稻壳屑和杉木屑在马弗炉中灼烧的温度分别为700～820℃、500～600℃和500～550℃。

本发明步骤4)中，干燥温度为100～110℃。

为解决本发明的第三个技术问题，本发明提供一种上述方法制备的重金属污染土固化剂固化重金属污染土壤中重金属的方法，该方法包括如下步骤：

1)将所述重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂在混合物的质量占比分别为：70％～90％和10％～30％；

2)往上述步骤1)的混合物中加水混合，使混合物达到含水率25～30％；

3)将上述加水后的混合物搅拌压实成型获得固化块，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7～28天。

所述重金属污染土壤中的重金属至少包含铜、镉、铬或铅离子中的任意一种。

本发明的矿渣粉、脱硫石膏与生物质灰基重金属污染土固化剂与传统的重金属污染土固化剂相比，有以下显著的有益效果：

1)本发明绿色环保，成本控制得当，固化效果好。

2)本发明中以梧桐树叶灰、稻壳灰及杉木灰作为激发剂，主要利用的是生物质灰的理化特性。梧桐树叶在700～820℃的温度下灼烧成灰，主要成分中碱金属含量占12％～15％，且CaO占灰渣成分29％～35％，具有调节混合物pH值的作用；稻壳在500～600℃的温度下灼烧成灰，主要成分中SiO₂占比93％～98％，SiO₂对地质聚合过程有重要影响，决定了凝胶的结构，从而影响机械强度和耐久性；杉木屑在500～550℃条件下锻烧成灰，因灰化温度较低使杉木屑燃烧不充分，灰中含有一定量的可燃性成分，即活性炭，主要成分中CaO占比20％～30％，SO₃占比40％～45％，杉木灰既可以为后续地聚物的胶凝提供硫酸根离子，也能起吸附作用。

3)本发明将固化剂混合物与重金属污染土加水混合后，使其含水量为25％～30％，主要利用在此条件下通过化学、物理作用固化重金属离子。Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂是矿渣中的主要活性物质，脱硫石膏主要成分为CaSO₄·2H₂O，两者混合后的水化产物中含有大量的钙矾石(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)；同时在激发剂的作用下，硅氧玻璃体结构在梧桐树叶灰提供的碱性环境中进一步解体，玻璃体中的Al₂O₃和SiO₂与溶液中的Ca²⁺、SO₄ ^2-和Al³⁺等水化反应生成大量针棒状钙矾石和部分C-S-H凝胶，杉木灰提供了大量的SO₄ ^2-，而稻壳灰的无定形二氧化硅增加地聚物的Si/Al摩尔比，与氢氧根反应形成硅酸盐凝胶，能够明显改善地聚物的性能。

4)该重金属污染土固化剂得益于水化产物形成的致密空间及杉木灰中活性炭的吸附作用，使重金属离子形成双重物理包裹，同时氢氧根离子与重金属离子产生化学沉淀，达到固化重金属离子的目的，防止其浸出和迁移。

5)本发明创造性的使用多种生物质灰，揭示“制备条件-物理性质-化学性质”之间的内在联系；建立重金属污染土固化剂的定向调控方法，开发了对重金属离子污染土固化的新型固化剂，从吸附作用、物理作用和化学作用多个角度对重金属污染土进行固化。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供的重金属污染土固化剂的制备方法包括如下步骤：

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木分别进行干燥、破碎，得到相应的生物屑(即梧桐树叶屑、稻壳屑和杉木屑)；

2)将上述三种生物屑分别放进马弗炉在适宜的温度下灼烧得到生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏干燥并混合均匀，得到干燥混合物；

4)将灼烧后的生物质灰与干燥混合物混合均匀，制得重金属污染土固化剂；

所述步骤3)、步骤4)中各组分在制得的重金属污染土固化剂中含量按质量百分数为：矿渣粉60～88％、脱硫石膏9～34％、生物质灰(即激发剂)3～12％，且梧桐树叶灰1～4％、稻壳灰1～4％、杉木灰1～4％。

本发明步骤1)中，破碎所用的装置优选为球磨机。

本发明步骤2)中，所述的梧桐树叶屑、稻壳屑和杉木屑在马弗炉中灼烧的温度分别为700～820℃、500～600℃和500～550℃。

本发明步骤4)中，干燥温度为100～110℃。

本发明提供的重金属污染土固化剂固化重金属污染土壤中重金属的方法，该固化方法包括如下步骤：

1)将所述重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：70％～90％和10％～30％；

2)往上述混合物中加水混合，使混合物达到含水率25～30％；

3)将所述加水后的混合物搅拌压实成型获得固化块，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7～28天。

本发明中，所述重金属污染土壤中的重金属至少包含铜、镉、铬或铅离子中的任意一种。

以下通过实施例进一步说明本发明：

实施例1

本实施例采用的重金属污染土固化剂原料质量占比为：矿渣88％，脱硫石膏9％，梧桐树叶灰1％，稻壳灰1％，杉木灰1％。

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木放入鼓风干燥箱中，设置温度105℃，干燥至恒重将其取出，用球磨机分别将干燥的梧桐树叶、稻壳和杉木进行破碎处理直至微小的颗粒状，得到处理后的生物屑；

2)将处理后的生物屑分别放进马弗炉中，梧桐树叶屑在800℃、稻壳屑在550℃、杉木屑在500℃的温度下灼烧得到灼烧后的生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量百分比的矿渣粉和脱硫石膏混合均匀，得到干燥的混合物；

4)将处理后的固化剂原料按质量百分比要求在UJZ-15搅拌机中混合均匀，得到重金属污染土固化剂，密封保存。

然后采用该重金属污染土固化剂来对本实施例提供的重金属污染土壤中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：70％和30％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

实施例2

本实施例与实施例1的区别为重金属污染土固化剂原料质量占比，本实施例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣80％，脱硫石膏15％，梧桐树叶灰2％，稻壳灰1％，杉木灰2％；其它各工艺步骤、工艺参数均与实施例1相同。

实施例3

本实施例与实施例1的区别为重金属污染土固化剂原料质量占比，本实施例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣71％，脱硫石膏21％，梧桐树叶灰2％，稻壳灰3％，杉木灰3％；其它各工艺步骤、工艺参数均与实施例1相同。

实施例4

本实施例与实施例1的区别为重金属污染土固化剂原料质量占比，本实施例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣66％，脱硫石膏26％，梧桐树叶灰4％，稻壳灰2％，杉木灰2％；其它各工艺步骤、工艺参数均与实施例1相同。

实施例5

本实施例采用的重金属污染土固化剂原料质量占比为：矿渣86％，脱硫石膏11％，梧桐树叶灰1％，稻壳灰1％，杉木灰1％。

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木放入鼓风干燥箱中，设置温度105℃，干燥至恒重将其取出，用球磨机将干燥的梧桐树叶、稻壳和杉木进行破碎处理直至微小的颗粒状，得到处理后的生物屑；

2)将处理后的生物屑分别放进马弗炉中，梧桐树叶屑在800℃、稻壳屑在550℃、杉木屑在500℃的温度下灼烧得到灼烧后的生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量百分比的矿渣粉和脱硫石膏混合均匀，得到干燥的混合物；

4)将处理后的固化剂原料按质量百分比要求在UJZ-15搅拌机中混合均匀，得到重金属污染土固化剂，密封保存。

然后采用该重金属污染土固化剂来对本实施例提供的重金属污染土壤中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：80％和20％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

实施例6

本实施例与实施例2的区别为重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比，本实施例重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：80％和20％；另外，本实施例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣78％，脱硫石膏17％，梧桐树叶灰2％，稻壳灰1％，杉木灰2％；其它各工艺步骤、工艺参数及原料掺加均与实施例2相同。

实施例7

本实施例与实施例3的区别为重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比，本实施例例重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：80％和20％；另外，本实施例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣72％，脱硫石膏22％，梧桐树叶灰1％，稻壳灰3％，杉木灰2％；其它各工艺步骤、工艺参数及原料掺加均与实施例3相同。

实施例8

本实施例与实施例4的区别为重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比，本实施例重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：80％和20％；另外，本实施例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣68％，脱硫石膏26％，梧桐树叶灰3％，稻壳灰1％，杉木灰2％；其它各工艺步骤、工艺参数及原料掺加均与实施例4相同。

实施例9

本实施例采用的重金属污染土固化剂原料质量占比为：矿渣88％，脱硫石膏9％，梧桐树叶灰1％，稻壳灰1％，杉木灰1％。

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木放入鼓风干燥箱中，设置温度105℃，干燥至恒重将其取出，用球磨机将干燥的梧桐树叶、稻壳和杉木进行破碎处理直至微小的颗粒状，得到处理后的生物屑；

2)将处理后的生物屑分别放进马弗炉中，梧桐树叶屑在800℃、稻壳屑在550℃、杉木屑在500℃的温度下灼烧得到灼烧后的生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量百分比的矿渣粉和脱硫石膏混合均匀，得到干燥的混合物；

4)将处理后的固化剂原料按质量百分比要求在UJZ-15搅拌机中混合均匀，得到重金属污染土固化剂，密封保存。

然后采用该重金属污染土固化剂来对本实施例提供的重金属污染土壤中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：90％和10％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

实施例10

本实施例例与实施例2的区别为重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比，本实施例重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：90％和10％；其它各工艺步骤、工艺参数及原料掺加均与实施例2相同。

实施例11

本实施例与实施例3的区别为重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比，本实施例重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：90％和10％；其它各工艺步骤、工艺参数及原料掺加均与实施例3相同。

实施例12

本实施例与实施例4的区别为重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比，本实施例重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：90％和10％；其它各工艺步骤、工艺参数及原料掺加均与实施例4相同。

对比例1

本对比例采用的重金属污染土固化剂原料质量占比为：矿渣88％，脱硫石膏9％，梧桐树叶灰1％，稻壳灰1％，杉木灰1％。

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木放入鼓风干燥箱中，设置温度105℃，干燥至恒重将其取出，用球磨机将干燥的梧桐树叶、稻壳和杉木进行破碎处理直至微小的颗粒状，得到处理后的生物屑；

2)将处理后的生物屑分别放进马弗炉中，梧桐树叶屑在600℃、稻壳屑在400℃、杉木屑在500℃的温度下灼烧得到灼烧后的生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量百分比的矿渣粉和脱硫石膏混合均匀，得到干燥的混合物；

4)将处理后的固化剂原料按质量百分比要求在UJZ-15搅拌机中混合均匀，得到重金属污染土固化剂，密封保存。

然后采用该重金属污染土固化剂来对本对比例提供的重金属污染物中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：70％和30％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

对比例2A

本对比例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣80％，脱硫石膏15％，梧桐树叶灰2％，稻壳灰1％，杉木灰2％。

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木放入鼓风干燥箱中，设置温度105℃，干燥至恒重将其取出，用球磨机将干燥的梧桐树叶、稻壳和杉木进行破碎处理直至微小的颗粒状，得到处理后的生物屑；

2)将处理后的生物屑分别放进马弗炉中，梧桐树叶屑在550℃、稻壳屑在550℃、杉木屑在650℃的温度下灼烧得到灼烧后的生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量百分比的矿渣粉和脱硫石膏混合均匀，得到干燥的混合物；

4)将处理后的固化剂原料按质量百分比要求在UJZ-15搅拌机中混合均匀，得到重金属污染土固化剂，密封保存。

然后采用该重金属污染土固化剂来对本对比例提供的重金属污染物中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：80％和20％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

对比例2B

对比例2B与对比例2A仅在重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比有区别，在本对比例中，重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：70％和30％。

对比例3A

本对比例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣71％，脱硫石膏21％，梧桐树叶灰2％，稻壳灰3％，杉木灰3％。

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木放入鼓风干燥箱中，设置温度105℃，干燥至恒重将其取出，用球磨机将干燥的梧桐树叶、稻壳和杉木进行破碎处理直至微小的颗粒状，得到处理后的生物屑；

2)将处理后的生物屑分别放进马弗炉中，梧桐树叶屑在700℃、稻壳屑在450℃、杉木屑在600℃的温度下灼烧得到灼烧后的生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量百分比的矿渣粉和脱硫石膏混合均匀，得到干燥的混合物；

4)将处理后的固化剂原料按质量百分比要求在UJZ-15搅拌机中混合均匀，得到重金属污染土固化剂，密封保存。

然后采用该重金属污染土固化剂来对本对比例提供的重金属污染物中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：90％和10％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

对比例3B

对比例3B与对比例3A仅在重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比有区别，在本对比例中，重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：70％和30％。

对比例4

本对比例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣100％。

1)将矿渣粉在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量的矿渣粉，得到干燥的混合物；

然后采用该重金属污染土固化剂来对本对比例提供的重金属污染土壤中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：70％和30％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

对比例5A

本实施例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣76％，脱硫石膏15％，梧桐树叶灰7％，稻壳灰0％，杉木灰2％。

1)将梧桐树叶和杉木放入鼓风干燥箱中，设置温度105℃，干燥至恒重将其取出，用球磨机将干燥的梧桐树叶、杉木进行破碎处理直至微小的颗粒状，得到处理后的生物屑；

2)将处理后的生物屑分别放进马弗炉中，梧桐树叶屑在700℃、杉木屑在500℃的温度下灼烧得到灼烧后的生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量百分比的矿渣粉和脱硫石膏混合均匀，得到干燥的混合物；

4)将处理后的固化剂原料按质量百分比要求在UJZ-15搅拌机中混合均匀，得到重金属污染土固化剂，密封保存。

然后采用该重金属污染土固化剂来对本对比例提供的重金属污染土壤中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：70％和30％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

对比例5B

与对比例5A不同之处在于，本对比例中：

各组分质量占比为矿渣76％，脱硫石膏15％，梧桐树叶灰0％，稻壳灰7％，杉木灰2％。

步骤1)中有稻壳处理为稻壳屑的步骤，而没有梧桐树叶处理为梧桐树叶屑的步骤。

步骤2)中没有梧桐树叶屑的处理步骤，而有稻壳屑在550℃的温度下灼烧得到稻壳灰的步骤。

对比例5C

与对比例5A不同之处在于，本对比例中：

各组分质量占比为矿渣76％，脱硫石膏15％，梧桐树叶灰2％，稻壳灰7％，杉木灰0％。

步骤1)中有稻壳处理为稻壳屑的步骤，而没有杉木处理为杉木屑的步骤。

步骤2)中没有杉木屑的处理步骤，而有稻壳屑在550℃的温度下灼烧得到稻壳灰的步骤。

对比例6

本实施例重金属污染土固化剂原料质量占比为矿渣66％，脱硫石膏26％，梧桐树叶灰4％，稻壳灰2％，杉木灰2％。

1)将梧桐树叶和杉木放入鼓风干燥箱中，设置温度105℃，干燥至恒重将其取出，用球磨机将干燥的梧桐树叶、稻壳和杉木进行破碎处理直至微小的颗粒状，得到处理后的生物屑；

2)将处理后的生物屑分别放进马弗炉中，梧桐树叶屑在700℃、稻壳屑在900℃、杉木屑在500℃的温度下灼烧得到生物质灰；

3)将矿渣粉和脱硫石膏在105℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重，按要求取相应质量百分比的矿渣粉和脱硫石膏混合均匀，得到干燥混合物；

4)将处理后的固化剂原料按质量百分比要求在UJZ-15搅拌机中混合均匀，得到重金属污染土固化剂，密封保存。

然后采用该重金属污染土固化剂来对本对比例提供的重金属污染土壤中的重金属进行固化，包括以下步骤：

1)将重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂质量占比分别为：70％和30％；

2)将步骤1)制得的混合物加水混合，使混合物达到含水率30％；

3)将所述加水后的混合物在UJZ-15搅拌机中搅拌均匀，然后压实成型获得固化块，放入标准养护箱，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7天。

以上实施例与对比例中，重金属污染土中为同一种重金属污染物，为铜、镉、六价铬或铅中的其中一种。根据国家标准《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)对固化前和实施例1-12，对比例1-6浸出结果进行评判，毒性浸出结果见下表2所示。

表2污染毒性浸出对比表

由表2所见，本实施例的重金属污染土固化剂能降低重金属浸出量，根据国家标准《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的要求，铜的浸出浓度限值为100mg/L，镉的浸出浓度限值为1mg/L，六价铬浸出浓度限值为5mg/L，铅的浸出浓度限值为5mg/L。实施例与对比例中固化剂配方在相应范围内的浸出浓度远低于标准值。

以上已经描述了本发明的各实施例与对比例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种重金属污染土固化剂，其特征在于，该固化剂包括矿渣粉、脱硫石膏和激发剂，所述矿渣粉、脱硫石膏的质量百分数对应为60～88％、9～34％，所述激发剂为梧桐树叶、稻壳和杉木经处理得到的生物质灰，其质量百分数对应为3～12％。

2.权利要求1所述的固化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)将梧桐树叶、稻壳和杉木分别进行干燥、破碎，得到相应的的生物屑，即梧桐树叶屑、稻壳屑和杉木屑；

2)将上述三种生物屑分别放进马弗炉灼烧得到相应的生物质灰，即梧桐树叶灰、稻壳灰及杉木灰；其中，梧桐树叶屑在700～820℃的温度下进行灼烧；稻壳屑进行在500～600℃的温度下进行灼烧；杉木屑在500～550℃的温度下进行灼烧；

3)将矿渣粉和脱硫石膏干燥并混合均匀，得到干燥混合物；

4)将上述步骤2)得到的生物质灰与上述步骤3)得到的干燥混合物混合均匀，即得本发明的重金属污染土固化剂；

所述步骤4)中的各生物质灰按(1～4):(1～4):(1～4)的质量比进行混合即为激发剂，激发剂与步骤3)中各组分在制得的重金属污染土固化剂中含量按质量百分数为：矿渣粉60～88％、脱硫石膏9～34％、激发剂3～12％。

3.根据权利要求2所述的固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，破碎所用的装置优选为球磨机。

4.根据权利要求2或3所述的固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，梧桐树叶屑、稻壳屑和杉木屑在马弗炉中灼烧的温度分别为700～820℃、500～600℃和500～550℃。

5.根据权利要求2或3所述的固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，干燥温度为100～110℃。

6.权利要求1所述的重金属污染土固化剂固化重金属污染土壤中重金属的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)将所述重金属污染土固化剂与重金属污染土壤在常温条件下混合均匀，得到混合物，其中重金属污染土壤和重金属污染土固化剂在混合物的质量占比分别为：70％～90％和10％～30％；

2)往上述步骤1)的混合物中加水混合，使混合物达到含水率25～30％；

3)将上述加水后的混合物搅拌压实成型获得固化块，于标准养护条件{(20±2)℃，湿度为95％}下养护7～28天；

所述重金属污染土壤中的重金属至少包含铜、镉、铬或铅离子中的任意一种。