矿渣-钢渣基胶凝材料固砷机理

第 54 卷第 10 期2023 年 10 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.10Oct. 2023有色冶炼废酸中和渣的综合处置现状阮博文，焦芬，覃文庆，潘祖超(中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙，410083)摘要：有色冶炼废酸中和渣是一种含有砷、铅、锌、镉等有毒元素的工业固体废弃物，同时也是具有较高潜在利用价值的固废资源，目前正面临产量大、污染重、利用率低等问题。

本文首先简要介绍废酸中和渣的来源及化学成分；其次，重点阐述该渣在无害化处置、有价金属回收以及协同熔炼方面的国内外最新研究进展，结合实例对具体工艺的基本原理、优缺点和适用范围进行归纳总结和对比分析，探讨其应用中存在的问题，并给出建议；最后，对有色冶炼废酸中和渣的利用方向和利用途径提出展望，指出火法−湿法联合回收工艺以及协同熔炼工艺是未来的重点发展方向。

关键词：有色冶炼；废酸中和渣；无害化处置；资源化利用中图分类号：TF09 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）10-3808-11Comprehensive disposal status of waste acid neutralization sludgein nonferrous smeltingRUAN Bowen, JIAO Fen, QIN Wenqing, PAN Zuchao(School of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, China)Abstract: Nonferrous smelting waste acid neutralization sludge is a kind of industrial solid waste containing arsenic, lead, zinc, cadmium and other toxic elements, but also has a high utilization value of solid waste resources. The waste acid neutralization sludge is currently facing large output, heavy pollution, low utilization rate and other urgent problems. Firstly, the sources and chemical composition of the waste acid neutralization sludge were briefly introduced in this paper. Then, the latest research progress at home and abroad in harmless disposal, valuable metal recovery and co-smelting were also highlighted in this study. The basic principles, advantages, disadvantages and applicability of specific processes were summarized and compared with that of examples, and the problems in application were discussed and suggestions were given. Finally, the future收稿日期： 2022 −12 −21； 修回日期： 2023 −02 −16基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2020YFC1909203)；国家自然科学基金资助项目(51874356) (Project(2020YFC1909203) supported by the National Key Research and Development Program of China; Project(51874356) supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：焦芬，博士，教授，从事再生资源高效清洁利用研究；E-mail ：****************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.10.003引用格式： 阮博文, 焦芬, 覃文庆, 等. 有色冶炼废酸中和渣的综合处置现状[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(10): 3808−3818.Citation: RUAN Bowen, JIAO Fen, QIN Wenqing, et al. Comprehensive disposal status of waste acid neutralization sludge in nonferrous smelting[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(10): 3808−3818.第 10 期阮博文，等：有色冶炼废酸中和渣的综合处置现状utilization direction and way of nonferrous smelting waste acid neutralization slag were proposed, and pyrometallurgical wet synergistic treatment and collaborative melting process were considered to be the key development directions in the future.Key words: nonferrous smelting; waste acid neutralization sludge; harmless disposal; resource utilization铜、铅、锌等有色金属是重要的基础原材料，被广泛应用于国民生产的各行各业。

钢渣-矿渣基胶凝材料的协同水化机理
南雪丽;杨旭;张宇;唐维斌;张富强
【期刊名称】《建筑材料学报》
【年(卷),期】2024(27)4
【摘要】通过胶砂强度试验及X射线衍射仪(XRD)、热失重分析(TG-DTG)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)等微观测试技术,对不同配合比钢渣-矿渣基胶凝材料的力学性能、水化产物及其水化硬化过程进行了研究.结果表明:当胶凝材料的
n(CaO+MgO)/n(SiO2+Al2O3)=0.90时,其水化后期有较多的水化硅酸钙、水化铝酸钙凝胶生成,微观结构更加致密,力学性能表现最优,28 d抗压强度和抗折强度分别达到20.20、7.25 MPa;pH值的变化反映出协同水化效应的关键在于钢渣活性矿物的溶解和矿渣的二次火山灰反应,钢渣和矿渣的最佳配合比可以保证水化程度有较高的水平.
【总页数】9页(P366-374)
【作者】南雪丽;杨旭;张宇;唐维斌;张富强
【作者单位】兰州理工大学材料科学与工程学院;兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室;甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TU526
【相关文献】
1.矿渣-钢渣基胶凝材料固砷机理
2.钢渣-矿渣基胶凝材料特性研究
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4.钢渣-矿渣-脱硫石膏复合胶凝材料的制备及水化机理
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科技成果——基于冶金基固废胶凝材料的全固废高性能混凝土制备及应用技术技术类别减碳技术适用范围建材行业，适用于水坝、城市道路、油田、高铁、机场、涵洞、桥梁等大型建筑，军工、水下、海防、核电工程领域。

行业现状通过钢渣、矿渣和脱硫石膏的协同作用，使大部分矿渣活性释放替代熟料。

该技术目前已在河北省数十家混凝土搅拌站推广应用。

成果简介（1）技术原理该技术原材料使用100%工业固体废弃物（铁尾矿、脱硫石膏、冶金渣等）。

混凝土骨料100%采用铁尾矿（核实专业术语：铁尾矿还是尾铁矿）和废石，根据“粒级与活性的双重协同优化”原理，利用工业废渣整体胶凝材料，与高性能减水剂（或超塑化剂）优化配合，制备较低水化热、较高耐久性的全固废混凝土，完全替代水泥。

（2）关键技术1、工业废渣整体胶凝材料制备技术及产业化由钢渣、金属尾矿、脱硫石膏、矿渣等工业固体废弃物制备形成，采用钢渣与脱硫石膏协同激发矿渣中硅（铝）氧四面体胶凝特性，使混凝土中熟料用量接近于零。

2、高品质尾矿砂石骨料制备技术及产业化建立尾矿砂石数据库，开发出选矿与高品质砂石协同制备专项技术和装备，形成全工艺过程中无三废排放的清洁生产模式，提高了矿山资源利用效率。

铁尾矿废石制备高品质砂石工艺流程图3、全固废高性能混凝土制备及产业化技术使用工业废渣整体胶凝材料与尾矿砂石制备混凝土，采用现代混凝土设计方法，不仅能够生产出C60以上的高性能混凝土，还能使C30、C35和C40等大用量混凝土真正实现高性能化。

4、尾矿细粉制备高品质掺合料技术及产业化利用铁尾矿微粉在碱性环境中生成的硅铝酸盐相，明确了部分Si-O键中电子云向化学键中间移动的变化规律，提出尾矿微粉的这一断键重组的特殊行为，开发出系列尾矿微粉产品并产业化。

5、尾矿砂专用外加剂制备技术及产业化发明了专用功能性外加剂，通过其产生的颗粒间强静电斥力和吸附络合作用，保证了高吸附性尾矿砂的高效使用。

主要技术指标工业废渣整体胶凝材料技术指标要求符合DB（J）/T8385-2020；尾矿砂石质量及技术指标符合DB(J)/T304-2019；全固废混凝土技术指标符合DB（J）/T8385-2020；全固废混凝土结构工程施工质量验收符合DB（J）/T307-2019。

固废基胶凝材料的粒度分布与其性能的关联度
张艳佳;张广田;于海洋;贺光炜
【期刊名称】《混凝土与水泥制品》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】以矿渣、钢渣、脱硫石膏、粉煤灰为主要原材料制备了固废基胶凝材料,研究了粉磨时间(5、10、15 min)对固废基胶凝材料比表面积、粒度分布、标准稠度用水量和胶砂抗压强度的影响,并通过灰色关联分析方法探究了固废基胶凝材料的粒度分布与标准稠度用水量和抗压强度之间的关联度。

结果表明:随着粉磨时间的增加,固废基胶凝材料的细度、比表面积、标准稠度用水量和胶砂抗压强度均增大;固废基胶凝材料的标准稠度用水量和胶砂的抗压强度均与粒度小于20μm的颗粒含量呈正相关,与粒度大于等于20μm的颗粒含量呈负相关;适当减少粒度
10~20μm的颗粒含量或增加粒度20~32μm的颗粒含量,均可在一定程度上降低固废基胶凝材料的标准稠度用水量;增加粒度0~3μm、10~20μm的颗粒含量分别有助于提高胶砂的3 d、28 d抗压强度。

【总页数】5页(P87-90)
【作者】张艳佳;张广田;于海洋;贺光炜
【作者单位】河北省建筑科学研究院有限公司;河北省固废建材化利用科学与技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.041
【相关文献】
1.固废基胶凝材料专用聚羧酸减水剂的制备及性能研究
2.不同养护制度对固废基胶凝材料力学性能影响研究
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4.资源化利用煤基固废制备高活性低碳生态胶凝材料的基本性能研究
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一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法我折腾了好久一种钢渣基矿用防灭火凝胶材料及其制备方法，总算找到点门道。

最开始的时候呀，我真是瞎摸索。

我就知道钢渣可能是个关键，但是怎么把它变成防灭火的凝胶材料呢？我一开始就随便把钢渣和一些常见的胶凝材料混在一起，结果那根本就不行，就像你做菜把一堆东西乱放，结果做出来的东西没法吃一样。

后来我就想，得先把钢渣好好处理一下。

我试过研磨钢渣，想让它的颗粒变得特别小，就像磨面粉那样，想着也许这样它就能更好地和其他材料融合。

但是光研磨还不够，我还得考虑钢渣里面的成分。

有些成分可能是有害的，会影响凝胶的性能，这个我研究了好久。

在选择搭配的材料上，我也走了不少弯路。

我想，要灭火肯定要有些能保持水分的东西，就跟海绵能吸水的原理差不多。

我用了一些普通的吸水材料加进去，可是比例不对啊，要么太稀了，根本成不了凝胶的形状，要么太稠了，根本没法使用。

关于添加剂这一块，我也不确定哪种最好。

比如说有的添加剂是为了调节凝结的速度，我试了一种刚开始觉得挺好用，但是等放久了，这凝胶就开始有变化，变硬或者变软了。

这就提示我不是短期好用就行，还要考虑长时间的稳定性。

后来我发现，把钢渣经过特定的高温处理之后，再按照一定的比例加入合适的胶凝剂，就像做蛋糕把面粉鸡蛋等原料按照正确的比例混合一样重要。

这个胶凝剂的选择也不是固定不变的，得根据实际情况，比如说如果矿下湿度大，可能就需要一种更耐水的胶凝剂。

还有搅拌的过程，也是不能马虎的。

要搅拌均匀就像你要把一杯奶茶里的珍珠和奶茶充分混合一样，不然就会一块地方有钢渣堆积，一块地方胶凝剂太多。

搅拌的速度和时间我也是试了又试，慢了不行快了也不行。

在制备过程中温度的控制也很重要，我记得有一次试验的时候，当时没太注意温度，结果整个材料的性能变得非常差。

所以现在我知道，要在一个相对稳定的温度环境下进行制备，就像孵小鸡一样，温度差一点可能就出大问题。

总的来说啊，这整个制备方法还得不断摸索，因为不同的矿山环境可能还会有不同的要求，但我现在这些经验应该能给想做这个钢渣基矿用防灭火凝胶材料的人一些启发吧。

碱激发矿渣-钢渣复合胶凝体系的性能研究
郭启龙;杜磊;华亮;高敏;刘荣浩;艾妮萨加帕尔
【期刊名称】《新型建筑材料》
【年(卷),期】2024(51)1
【摘要】以氢氧化钠和水玻璃为激发剂制备矿渣-钢渣复合胶凝材料,研究矿渣掺量、碱当量和水玻璃模数对复合胶凝材料抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对硬化试样的显微形貌和水化产物组成进行了分析。

结果表明:随矿渣掺量减少,抗压强度降低。

随碱当量的增加,抗压强度先提高后降低,碱当量为11%时强度达到最高。

随水玻璃模数的增大,抗压强度先提高后降低,当水玻璃模数为1.2时强度达到最高。

水
化产物主要为CaCO3、C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、托贝莫来石及RO惰性相。

【总页数】6页(P108-113)
【作者】郭启龙;杜磊;华亮;高敏;刘荣浩;艾妮萨加帕尔
【作者单位】西北民族大学土木工程学院;甘肃省新型建材与建筑节能重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TU526
【相关文献】
1.碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究
2.复合激发剂对钢渣-矿渣基胶凝材
料性能的影响3.碱激发偏高岭土/矿渣复合胶凝体系反应水平及影响因素分析4.钢渣——矿渣复合胶凝材料的制备及胶凝活性激发试验研究5.掺硅灰和碱渣的碱激
发矿渣/钢渣胶凝材料性能
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钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化概述说明1. 引言1.1 概述钢渣矿渣作为工业废弃物具有丰富的资源含量，然而由于其特殊的化学成分和物理性质，长期以来一直存在处理难题。

为了解决这一问题，许多研究人员致力于开发新型胶凝材料来有效利用钢渣矿渣，并对其进行化学活化。

本文旨在探讨钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化方法及其机理，并对相关实验方案和结果进行详细描述与分析。

1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化、实验方法与过程、结果与讨论以及结论与展望。

首先，在引言部分将概述本篇文章的内容和目标，介绍钢渣矿渣基全固废胶凝材料的现状和挑战，以及本文的结构安排。

在第二部分中，我们将回顾目前关于钢渣矿渣基全固废胶凝材料的定义和分类，并介绍相关领域内的最新研究背景。

随后，探讨化学活化的原理与机制，以便更好地理解其应用过程。

第三部分将详细介绍实验所使用的材料和设备，并描述化学活化实验的步骤。

同时，我们还将解释试验结果的分析方法，以确保结果的可靠性和准确性。

在第四部分中，将对通过化学活化处理后材料的性能进行测试，并对结果进行详细分析。

此外，还将探讨影响钢渣矿渣基全固废胶凝材料化学活化效果的因素，并展望其在未来应用领域中的潜力。

最后，在第五部分中，总结本次研究的主要发现，并提出当前存在问题以及可能的未来工作方向与研究展望。

通过本文的整体阐述，旨在为进一步开展相关领域研究提供有益参考和指导。

1.3 目的本文旨在系统、全面地介绍钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化方法及其机理。

通过对相关资料和实验数据进行深入剖析和分析，我们希望能够揭示这种新型胶凝材料的潜力和应用前景，为提高钢渣矿渣废弃物资源化利用率提供技术支持和理论指导。

2. 钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化2.1 研究背景钢渣和矿渣是冶金工业中产生的大量废弃物，占据了大量土地资源并对环境造成了严重污染。

为了有效地利用这些废弃物并减少环境污染，研究人员开始探索将钢渣和矿渣利用为胶凝材料的可能性。

2013年第39卷第7期工业安全与环保Jul y 2013I ndust r i al Sa=f etv aI IdEn “瑚二_蛐t a 】胁ecti ∞41钢渣在复合胶凝材料水化过程中的作用机理研究*权娟娟1张凯峰2赵世冉3尚建丽3(1．西京学院工程技术系西安710123；2．中建商品混凝土有限公司武汉430070；3．西安建筑科技大学材料与矿资学院西安710055)摘要在相同掺加比例、相同水胶比条件下，通过测试胶砂试块力学性能、浆体Z e t a 电位、水化反应热及硬化浆体微观分析，对比研究了具有相同细度的钢渣粉与惰性掺合料石英粉对于复合胶凝材料水化硬化过程与技术性能的影响。

试验结果表明，钢渣在复合胶凝材料中积极地参与水化反应过程，水化反应迅速，水化产物均匀交错，凝胶结构致密，形成的水泥石力学性能好。

关键词钢渣复合胶凝材料水化M e chani sm ofSt eel Sl ag i n H ydr at i on P r oce ss of C om pos i t e B i nderQ U A N Juanj uanlZI-I A N GK are ：,qZ H A O Shi r an3S H A N G Ji anl l 3(1．DE 舯删ofEngineering Tw Andogy ，撕U nb ．vrs 毋Xi ’锄710123)A l l t m -a ctU nder condi t i ons of 戳叮圮am ount a nd w at er -b i nder r at i o ，t he m echani cal pr ope rt i es ，Z et apot ent i al ，hydr 洳l 七act lon he at a nd t he m i c ro anal y si s a 鹕t e st ed t o c om par a t i vdy c onduct st u dyO i lt he ef f ect s ofst eel 她pow dera nd i ner tadm i xt ur e s quar t z pow der w it h 蛐ef i n ene ss011t hel laI d 栅|i I lg pr oces s a nd t ec hni c alpe 击唧岫唧0ft he com pos i t e bi nder ．T he r es u l t s how s t hat s t eel i Lagi n t he com pos i t e cenl ent mat er i al s c anm i vdy and r api dl yp 枷ci pat ei n t hehydl 血on r PAt ct i en pr oce ss ，t he hyd r at i onpr 幽generatedar eevenl y ct i ss cr cme d t 0咖，t he geli s com pact ed ，andm erl ,．anlcul 弘0p 枷笛ofc em e n tst onef or m ed is good ．K eyW or dss t eel sl agcom pos i t e bi nde rhyd 枷on0引言钢渣是炼钢过程中产生的废渣，其排放量约为钢产量的15％El l 。

矿渣–钢渣–脱硫石膏基胶凝材料
矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料是一种由矿渣、钢渣和脱硫石膏等原料混合制备而成的建筑材料。

这种材料具有许多优点，包括环保、资源综合利用、强度高、耐久性好等特点。

首先，矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料的生产过程中采用了矿渣、钢渣和脱硫石膏等工业废弃物作为原料，通过混合、研磨、煅烧等工艺制备而成。

这样不仅能够减少对自然资源的开采，还能够有效地处理工业废弃物，实现资源的综合利用，具有明显的环保意义。

其次，矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料在使用过程中具有较高的强度和耐久性。

由于矿渣、钢渣和脱硫石膏等原料本身具有良好的胶凝性能，因此制备而成的材料具有较高的抗压强度和耐久性，能够满足建筑材料的基本要求。

此外，矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料还具有良好的耐火性能和隔热性能，适用于一些特殊环境下的建筑工程。

同时，该材料还具有一定的吸湿性能，能够调节室内湿度，改善室内环境。

总的来说，矿渣-钢渣-脱硫石膏基胶凝材料是一种具有广阔应用前景的新型建筑材料，其环保、资源综合利用、强度高、耐久性好等特点使其在建筑行业中备受关注。

希望未来能够进一步推广和应用，为建筑行业的可持续发展贡献力量。

矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究王一杰;李克庆;倪文;张思奇;李佳【摘要】以矿渣部分或全部替代水泥,与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料,研究随矿渣掺量变化,胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果.结果表明:随着矿渣替代水泥量的增大,净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势;当飞灰掺量为20％、矿渣掺量为70％、脱硫石膏掺量为10％时制成的净浆试块,在温度为35℃、湿度为95％下养护28 d,试块的抗压强度达到47 MPa,重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准;对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系.XRD和FT-IR检测表明:该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C—S—H凝胶和水铝钙石,水化产物对重金属离子有良好的包裹作用.矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2019(000)007【总页数】5页(P194-198)【关键词】垃圾焚烧飞灰;矿渣基胶凝材料;水泥;重金属离子;抗压强度【作者】王一杰;李克庆;倪文;张思奇;李佳【作者单位】北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083;金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD926.4随着我国人口数量的增长和人民生活水平的提高，生活垃圾的产生量逐年增加，预计到2020年城市垃圾产量可达3.23亿t，并以每年8%～10%速度增长［1］。