本發明涉及一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，屬于資源綜合利用與環境保護技術領域。
技術背景
隨著我國工業技術的發展和人們生活的質量的提高，我們對于環境的要求也越來越高，不再是之前只求生產數量而不顧環境污染的年代。而冶金工業一直被認為是污染環境最多的行業。銅冶煉給我們帶來了巨大的效益，但是過程中產生的“三廢”，一直困擾著我們。如何處置“三廢”，使其減少污染環境的程度，達到效益和環境“雙贏”是這些年來我們一直奮斗的目標。
我國大多數的陶瓷多使用粘土經過淬取而形成，是因為粘土具有韌性。而陶瓷的主要成分為氧化鋁和二氧化硅，我們利用高砷及重金屬污泥添加粉煤灰、石灰和石膏的方法采用蒸壓養護的方法，制成陶瓷。這樣可以使得固體廢物得到更好的利用，具有經濟效力。
我國銅冶煉技術已在全世界排名前在列，主要采用的普遍都是火法冶煉技術。銅污泥不僅包含大量的重金屬，還包含大量的砷和caso4。若讓其不經過處置而直接排放到環境中，其會污染我們的土壤水和大氣。砷進入土壤會水中不會自然降解，并且可以通過水、生物等對人的健康造成危害。世界上大量的砷污染水資源而造成的中毒事件，警醒了我們對其危害性的重視。不僅如此，大量的銅污泥任意堆放占用了土地，土地得不到更好的利用。
目前高砷及重金屬污泥固化技術只是簡單的形成水泥固化塊體，將重金屬離子固定住或者用于建筑生產中，并沒有降低陶瓷中的有毒物質含量。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，提供一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，實現銅污泥的資源化利用和無害化處理，保護環境。
本發明的技術方案：使用含砷污泥混合粉煤灰、石灰、石膏以及填充材料進行低溫陶瓷固化方法，利用粉煤灰和石灰的特性，使砷等有害物固化在陶瓷中，得到的陶瓷塊體滿足《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）的要求。
一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：
（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑，其中各組份的質量百分數為10%~50%高砷重金屬污泥、30%~50%粉煤灰、5%~30%石灰、2%~3%石膏、0.5~8%激活劑；
（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑混合均勻得到混合物料；
（3）靜壓成型：將步驟（2）的混合物料靜壓成型，靜置；
（4）蒸壓：將步驟（3）所得產品置于蒸壓釜中進行蒸壓養護處理得到低溫陶瓷。
所述高砷重金屬污泥為石灰鐵鹽法酸性處理廢水的過程中產生的銅污泥；
所述激活劑為氫氧化鈣、三乙醇胺、氯化鈣或水玻璃；
所述粉煤灰為Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰；
所述石灰中CaO的質量百分數含量大于50%且小于等于100%；
所述步驟（3）中靜壓成型的壓力為5~ 30 MPa；
所述步驟（3）中靜置的時間不少于46h；
所述步驟（4）中蒸壓養護壓力為0.8~1.2MPa，蒸壓養護時間為8~14h。
本發明的有益效果：
（1）本發明很好地利用了高砷及重金屬污泥和粉煤灰兩種固體廢物，實現了廢棄物循環利用，實現了污泥的資源化，避免了大量的銅污泥帶來的環境污染；
（2）本發明方法的低溫陶瓷固化效果好，形成的陶瓷的重金屬離子濃度小，符合國家危險廢棄物的標準；
（3）本發明方法制成的陶瓷成品美觀，毒性低；
（4）本發明在固化的過程采用的養護方法為蒸壓養護，延長了靜置的時間，能夠使得成品內部結構更加穩定，也使得陶瓷更加牢固；
（5）本發明方法固化過程中污泥所占比例較現有技術的固化塊體大，但是其固化后的陶瓷塊體的含砷量滿足國家危險廢棄物的標準，添加劑的含量少，節約成本；
（6）本發明的工藝具有較好的靈活性，可根據處置場地和生產效率的需求提供高效、快速、安全的處置方案。
附圖說明
圖1為本發明的工藝流程示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于所述內容。
實施例1：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表1
表1 高砷重金屬污泥主要成分
一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：
（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為氫氧化鈣），其中各組份的質量百分數為50% 高砷重金屬污泥、38% 粉煤灰、9%石灰、2.5%石膏、0.5%激活劑（氫氧化鈣）；其中粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為98%；
（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（氫氧化鈣）混合均勻得到混合物料；
（3）靜壓成型：在壓力為5MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置46h；
（4）蒸壓：在蒸壓壓力0.8MPa的條件下，將步驟（3）所得產品置于蒸壓釜中進行蒸壓養護處理14h得到陶瓷；
高砷重金屬污泥經固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結果見表2，
表2高砷重金屬固化前后浸出毒性情況
從表2中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為78.9 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有3.1mg/L，抗壓強度為3MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現有技術的水泥固化塊體更加的美觀，并且節約了能量的消耗。
實施例2：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表3
表3高砷重金屬污泥主要成分
一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：
（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為水玻璃），其中各組份的質量百分數為10% 高砷重金屬污泥、50% 粉煤灰、30%石灰、2.5%石膏、7.5%激活劑（水玻璃）；其中粉煤灰為Ⅱ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為99%；
（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（水玻璃）混合均勻得到混合物料；
（3）靜壓成型：在壓力為15 MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置48h；
（4）蒸壓：在蒸壓壓力1.1MPa的條件下，將步驟（3）所得產品置于蒸壓釜中進行蒸壓養護處理10h得到陶瓷；
高砷重金屬污泥經固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結果見表4，
表4高砷重金屬固化前后浸出毒性情況
從表4中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為28.2 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有0.2mg/L，抗壓強度為2MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現有技術的水泥固化塊體更加的美觀，并且節約了能量的消耗。
實施例3：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表5
表5 高砷重金屬污泥主要成分
一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：
（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為氯化鈣），其中各組份的質量百分數為32% 高砷重金屬污泥、47% 粉煤灰、18%石灰、2.5%石膏、0.5%激活劑（氯化鈣）；其中粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為96%；
（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（氯化鈣）混合均勻得到混合物料；
（3）靜壓成型：在壓力為30MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置50h；
（4）蒸壓：在蒸壓壓力1.2MPa的條件下，將步驟（3）所得產品置于蒸壓釜中進行蒸壓養護處理8h得到陶瓷；
高砷重金屬污泥經固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結果見表6，
表6高砷重金屬固化前后浸出毒性情況
從表6中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為14.2 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有1.8mg/L，抗壓強度為1MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現有技術的水泥固化塊體更加的美觀，并且節約了能量的消耗。
實施例4：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表7
表7 高砷重金屬污泥主要成分
一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：
（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為三乙醇胺），其中各組份的質量百分數為29% 高砷重金屬污泥、30% 粉煤灰、30%石灰、3%石膏、8%激活劑（三乙醇胺）；其中粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為100%；
（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（三乙醇胺）混合均勻得到混合物料；
（3）靜壓成型：在壓力為10MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置46h；
（4）蒸壓：在蒸壓壓力1.2MPa的條件下，將步驟（3）所得產品置于蒸壓釜中進行蒸壓養護處理14h得到陶瓷；
高砷重金屬污泥經固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結果見表8，
表8高砷重金屬固化前后浸出毒性情況
從表8中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為65.5 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有2.2mg/L，抗壓強度為0.89MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現有技術的水泥固化塊體更加的美觀，并且節約了能量的消耗。
實施例5：本實施例中高砷重金屬污泥主要成分見表9
表9 高砷重金屬污泥主要成分
一種高砷重金屬污泥的低溫陶瓷固化方法，具體步驟如下：
（1）配料：按比例稱量高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（激活劑為三乙醇胺），其中各組份的質量百分數為45% 高砷重金屬污泥、40% 粉煤灰、5%石灰、2%石膏、8%激活劑（三乙醇胺）；其中粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，生石灰中CaO含量為50%；
（2）混料：將步驟（1）中的高砷重金屬污泥、粉煤灰、石灰、石膏、激活劑（三乙醇胺）混合均勻得到混合物料；
（3）靜壓成型：在壓力為10MPa條件下，將步驟（2）的混合物料靜壓成型并靜置46h；
（4）蒸壓：在蒸壓壓力1.2MPa的條件下，將步驟（3）所得產品置于蒸壓釜中進行蒸壓養護處理14h得到陶瓷；
高砷重金屬污泥經固化處置后，對所得陶瓷按照《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中的方法進行浸出毒性測試及抗壓強度測試，結果見表10，
表10高砷重金屬固化前后浸出毒性情況
從表10中可知，高砷重金屬污泥中As的含量為46.32 mg/L，固化后的陶瓷中As的含量僅有2.14mg/L，抗壓強度為0.86MPa，《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）中規定陶瓷中As的含量小于5 mg/L，因此本發明方法得到的陶瓷塊體符合國家危險廢棄物的標準，并且形成的低溫固化陶瓷塊體相較于現有技術的水泥固化塊體更加的美觀，并且節約了能量的消耗。