污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂及其制备和应用方法与流程

本发明属于土壤修复，具体涉及一种污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂及其制备和应用方法。

背景技术：

1、对于工业土壤修复，工业污染场地存量多、修复体量大、治理压力高。此外，烧结砖等传统墙体材料在建筑交通等多领域获得广泛应用，其材料成本约占建筑工程总造价的30％。然而随着粘土不断消耗，相关自然资源存量已日益紧张，发展利废环保型墙体材料日益重要。相关领域行业规范中，已限制采用干净黏土资源生产烧结砖，鼓励替代性新型建筑材料。

2、以污染土壤为原料，采用隧道窑等方式协同处置生产烧结砖，一方面可以有效安全处置土壤中重金属和有机物污染，降低污染土壤治理成本；另一方面能够替代珍贵的干净黏土资源，提高烧结砖生产的经济性。国际范围内，制备建筑材料等资源化利用已是场地污染土壤消纳的重要途径，不仅有效缓解环境压力，还解决了城市建设对空间和建筑材料的需求。污染土壤烧结制砖等作为建筑材料安全处置再利用已是国内污染场地治理领域的研究热点之一。

3、然而相较于污染场地修复技术的研究，当前污染土壤制备烧结砖资源化再利用相关技术和产业发展不够成熟，并存在以下主要问题：1)污染土壤制备烧结砖仍多以简单添加干净黏土或煤矸石为掺烧料进行物料配比平衡，导致其烧结温度较大，能源消耗、物料消耗和碳排放量偏高；2)污染土壤预处理、陈化及烘干等环节，重金属及有机污染物易通过扬尘、渗漏及挥发等途径迁移扩散，对周边环境及人体健康造成较大风险，二次污染控制难度高；3)生产过程中，土壤中多价态重金属易保持高毒性高迁移性价态，成品砖中再溶出可能性大，环境安全性存疑。因此，能否开发一种能有效控制土壤中多价态重金属形态，同时还能降低烧结温度并有效抑制全过程二次污染风险的新型环境友好型外掺剂，是当前污染土壤制备烧结砖资源化利用领域亟需解决的瓶颈技术问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂及其制备和应用方法，其能够有效降低污染土壤制备烧结砖的烧结温度和能源消耗，有效控制土壤中多价态重金属形态，减少生产全过程及产品中污染物迁移二次风险，同时外掺剂原材料来源广泛，制备和使用方法简便，有效实现能耗、物耗和碳排放量的同步降低，绿色低碳、“以废治污”的优势特征突出。

2、本发明的第一方面，提供一种污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂，绿色低碳外掺剂按重量份数计包括以下组分原料：镁还原渣25～35份，硫铁矿渣5～15份，废锰渣5～15份，木质素2～8份，贝壳粉和/或蛋壳粉2～8份，糖蜜10～20份，玉米浆2～8份，蓝藻干粉15～25份，磷酸铁锂废料5～15份。

3、可选地，所述木质素为造纸废料木质素，所述糖蜜为制糖工业废糖蜜。

4、本发明的第二方面，提供污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂的制备方法，包括以下步骤：

5、s101：将镁还原渣、硫铁矿渣和废锰渣搅拌混匀后，添加水搅拌形成混合浆体a；

6、s102：将蓝藻洗净后冷冻干燥，研磨过筛后，与木质素干法混合，搅拌形成混合固体粉末b；

7、s103：将磷酸铁锂废料和混合固体粉末b一起添加进混合浆体a中后，加热活化，后在氮气氛围保护下热解至完全干燥后研磨过筛，得到混合固体粉末c；

8、s104：将糖蜜、玉米浆、贝壳粉和/或蛋壳粉搅拌混合，烘干，研磨过筛，得到混合固体粉末d；

9、s105：将混合固体粉末c与混合固体粉末d干法混合，获得绿色低碳外掺剂。

10、可选地，所述步骤s103的加热活化为加热至80℃并微波活化。

11、可选地，所述步骤s103中的热解为300℃加热。

12、可选地，所述步骤s104的烘干为在65℃条件下烘干至含水率≤3％。

13、本发明的第三方面，提供上述的绿色低碳外掺剂或上述的制备方法制得的绿色低碳外掺剂在污染土壤修复中的应用。

14、可选地，所述应用方法包括将所述绿色低碳外掺剂加入到污染土壤中，制成烧结砖。

15、可选地，所述烧结砖的制备方法包括：

16、s201：向拟处理的污染土壤添加水，使得污染土壤的含水率达到其液限的3倍，得到待处理污染泥浆；

17、s202：向待处理污染泥浆中掺入绿色低碳外掺剂，搅拌混合均匀，形成混合泥浆e；

18、s203：将混合泥浆e振动过筛，剔除粒径大于2mm的大颗粒，得到混合泥浆f；

19、s204：向混合泥浆f中再次添加绿色低碳外掺剂，搅拌混匀后静置陈化，得到陈化料；

20、s205：将陈化料运送至砖机，经挤出机挤出成型，切割成砖坯；

21、s206：将砖坯经过码坯后，进入烧结砖隧道窑中，干燥，烧结；

22、s207：将烧结后的砖坯自然冷却，得到烧结砖产品。

23、可选地，干燥的温度为110℃，干燥时间为8h。

24、可选地，烧结的温度为600～700℃。

25、可选地，烧结时间为6～8h。

26、可选地，步骤s202中绿色低碳外掺剂按重量百分比的掺加量为15～25％。

27、可选地，步骤s204中绿色低碳外掺剂按重量百分比的掺加量为25～35％。

28、本发明的外掺剂能够有效降低污染土壤中六价铬含量，使其转化为低毒性的三价铬，并且有力控制污染土壤烧结制砖全过程二次污染风险；通过原料配方的优化，能够降低烧结温度；同时原材料来源广泛，以生物质和工业废弃物为主要成分，有效实现固废资源的安全处置利用；并且制备和应用过程简便，可显著降低全过程能源和物料消耗，制备的烧结砖产品还能固碳、耐酸雨侵蚀，绿色低碳优势突出。

技术特征：

1.一种污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂，其特征在于，绿色低碳外掺剂按重量份数计包括以下组分原料：镁还原渣25～35份，硫铁矿渣5～15份，废锰渣5～15份，木质素2～8份，贝壳粉和/或蛋壳粉2～8份，糖蜜10～20份，玉米浆2～8份，蓝藻干粉15～25份，磷酸铁锂废料5～15份。

2.根据权利要求1所述的污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂，其特征在于，所述木质素为造纸废料木质素，所述糖蜜为制糖工业废糖蜜。

3.一种污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s103的加热活化为加热至80℃并微波活化；所述热解为300℃加热。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s104的烘干为在65℃条件下烘干至含水率≤3％。

6.权利要求1或2所述的绿色低碳外掺剂或权利要求3-5任一所述的制备方法制得的绿色低碳外掺剂在污染土壤修复中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，将所述绿色低碳外掺剂加入到污染土壤中，制成烧结砖。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述烧结砖的制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，烧结的温度为600～700℃；烧结时间为6～8h。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，步骤s202中绿色低碳外掺剂的掺加量按重量百分比为15～25％；步骤s204中绿色低碳外掺剂按重量百分比的掺加量为25～35％。

技术总结本发明涉及土壤修复材料技术领域，提供污染土壤烧结砖用绿色低碳外掺剂及其制备和应用方法。外掺剂原料包括：镁还原渣25‑35份，硫铁矿渣5‑15份，废锰渣5‑15份，木质素2‑8份，贝壳粉和/或蛋壳粉共2‑8份，糖蜜10‑20份，玉米浆2‑8份，蓝藻干粉15‑25份，磷酸铁锂废料5‑15份。本发明的外掺剂能有效降低污染土壤制备烧结砖的烧结温度和能源消耗，有效控制土壤中多价态重金属形态，减少生产全过程及产品中污染物迁移二次风险，同时外掺剂原料来源广泛，制备和使用方法简便，有效实现能耗、物耗和碳排放量的同步降低，绿色低碳、“以废治污”的优势特征突出。技术研发人员：曲常胜,丁亮,夏威夷,涂勇,谷成,王长明,朱迟,丁明皓受保护的技术使用者：江苏省环境工程技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29