本發明屬于水泥制造，尤其涉及一種適用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑。

背景技術：

1、水泥窯協同處置是指在水泥熟料生產過程中，使用廢棄物替代生產的原料及燃料，以水泥回轉窯為載體，通過高溫焚燒及水泥熟料礦物化高溫燒結過程實現固體廢物的高效、無害處置。其處置溫度高(1450℃)、物料停留時間長，因此，水泥窯協同處置可完全分解二噁英，并通過熟料礦物化過程實現重金屬的穩定固化。水泥窯協同處置的另一顯著優勢是，廢棄物直接產品化，解決了熔渣二次利用問題。

2、有色金屬礦采選業和冶煉業、鉛蓄電池制造業、皮革及其制品業、化學原料及化學制品制造業、電鍍行業產生的廢棄物是重要的重金屬污染源，含有的重金屬主要包括pb、cu、cd、zn、ni、cr、mn、hg等。按照重金屬在高溫下的揮發程度，其大致可分為揮發性重金屬(hg、se)、半揮發性重金屬(cd、pb、as、zn等)和非揮發性重金屬(cr、cu、mn、co、ni等)。非揮發性重金屬熔點較高，在高溫下不易揮發，較穩定地固化在熔渣中；但是揮發性重金屬和大部分半揮發性重金屬在高溫下轉化為氣體，并容易附著在飛灰上，這一問題在焚燒和水泥窯協同處置等工藝中均存在，其導致的環境問題已引起國內外眾多學者的關注。此外，將重金屬固化于熟料中，可能會導致熟料中c3s礦物相含量減少，c2s相和f-cao含量增加，從而對其強度產生不利影響。綜合來說，利用水泥窯協同處置含重金屬廢物面臨著重金屬固化率低、致使重金屬在窯內富集危害設備安全，以及降低熟料強度、影響熟料質量的雙重問題。

技術實現思路

1、針對上述技術問題，本發明提出了一種適用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑，該添加劑能夠提高水泥窯協同處置含重金屬廢物的工藝安全性和熟料產品質量。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

3、本發明的目的之一在于提供一種適用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑，按照質量份數計，包括以下組分：礦化組分30-50份，重金屬吸附組分30-50份和耐高溫組分10-20份。

4、本發明提供的復合功能吸附劑包含多孔結構的粘土質礦物和耐高溫礦物，其可在水泥窯的高溫環境下發揮優良的重金屬吸附作用，抑制重金屬的揮發與冷凝；還包含礦化組分，其可促進碳酸鈣分解、降低熟料燒成溫度約50℃至100℃、促進硅酸三鈣礦物生成以及提高熟料的強度和膠凝性；此外，礦化組分可以降低煅燒溫度亦可起到降低重金屬揮發的效果，同時粘土質礦物和耐高溫礦物可通過提高熟料礦物al/si比而提高熟料強度，同時通過多組分的協同作用，抑制重金屬揮發冷凝、降低重金屬窯內富集及外排，有效改善水泥窯協同處置含重金屬廢物工藝安全性。

5、進一步地，按照質量份數計，所述礦化組分包括以下原料：caf20.5-0.8份，sro0.1-0.2份，zno?0.05-0.2份和mgo?0.05-0.2份。

6、進一步地，按照質量份數計，所述重金屬吸附組分包括以下原料：凹凸棒土0.4-0.6份，鋁礬土0.2-0.3份和氧化鈣0.2-0.3份。

7、進一步地，按照質量份數計，所述耐高溫組分包括以下原料：氧化鋁0.3-0.5份和粉煤灰0.5-0.7份。

8、本發明的目的之二在于提供一種用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑的制備方法，包括以下步驟：按質量比稱取礦化組分、重金屬吸附組分和耐高溫組分，混合均勻，得到復合功能添加劑。

9、本發明的目的之三在于提供一種所述用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑在水泥窯協同處置含重金屬廢物領域中的應用。

10、進一步地，在水泥生料配料過程中摻入所述水泥生料質量0.5-1％的復合功能添加劑，然后進行預分解、煅燒、急冷，得到水泥熟料。

11、與現有技術相比，本發明具有如下優點和技術效果：

12、本發明通過科學研究和實踐檢驗，成功制備出兼具重金屬固化和礦化功能的復合功能添加劑，可提高水泥窯協同處置含重金屬廢物的工藝安全性和熟料產品質量。

13、本發明方法原料易得，工藝步驟簡單，易于大范圍推廣應用，并且成本低，應用廣泛，具有良好的經濟效益和社會效益。

技術特征：

1.一種適用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑，其特征在于，按照質量份數計，包括以下組分：礦化組分30-50份，重金屬吸附組分30-50份和耐高溫組分10-20份。

2.根據權利要求1所述的適用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑，其特征在于，按照質量份數計，所述礦化組分包括以下原料：caf20.5-0.8份，sro?0.1-0.2份，zno?0.05-0.2份和mgo?0.05-0.2份。

3.根據權利要求1所述的適用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑，其特征在于，按照質量份數計，所述重金屬吸附組分包括以下原料：凹凸棒土0.4-0.6份，鋁礬土0.2-0.3份和氧化鈣0.2-0.3份。

4.根據權利要求1所述的適用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑，其特征在于，按照質量份數計，所述耐高溫組分包括以下原料：氧化鋁0.3-0.5份和粉煤灰0.5-0.7份。

5.一種如權利要求1-4任一項所述的用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：按質量比稱取礦化組分、重金屬吸附組分和耐高溫組分，混合均勻，得到復合功能添加劑。

6.一種如權利要求1-4任一項所述的用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑在水泥窯協同處置含重金屬廢物領域中的應用。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，在水泥生料配料過程中摻入所述水泥生料質量0.5-1％的復合功能添加劑，然后進行預分解、煅燒、急冷，得到水泥熟料。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述預分解的步驟包括：通過預熱器預熱至800℃；然后通過分解爐進行碳酸鹽分解，分解溫度為820-900℃，時間為1-1.5h。

9.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述煅燒的條件為：溫度1350-1400℃，時間1-2h。

10.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，所述急冷的條件為：降溫速率為18-20℃/min。

技術總結
本發明公開一種適用于水泥窯協同處置含重金屬廢物的復合功能添加劑，屬于水泥制造技術領域。按照質量份數計，所述復合功能添加劑包括以下組分：礦化組分30?50份，重金屬吸附組分30?50份和耐高溫組分10?20份。其中，所述礦化組分包括CaF<subgt;2</subgt;、SrO、ZnO和MgO；所述重金屬吸附組分包括凹凸棒土、鋁礬土和氧化鈣；所述耐高溫組分包括氧化鋁和粉煤灰。本發明通過科學研究和實踐檢驗，成功制備出兼具重金屬固化和礦化功能的復合功能添加劑，可提高水泥窯協同處置含重金屬廢物的工藝安全性和熟料產品質量。

技術研發人員：朱繪美,李雨馨,馬雨晴,李九龍
受保護的技術使用者：西安建筑科技大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28