【摘 要】
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环境保护和废物再利用已经成为世界上最热门的话题。据不完全统计我国尾矿堆积超过600亿吨、每年产生超过15亿吨,磷石膏的年产量大于8000万吨,磷石膏、尾矿的大量堆积已经成为制约其行业发展的卡脖子问题。磷石膏、尾矿中含有大量的重金属,长期堆存不仅会占用大量的土地资源,更是会对周边的土壤以及地下水造成污染,进而威胁人们的身心健康。传统对于磷石膏、尾矿中重金属的处理多采用胶凝材料固化的方式,该方法对重金
【基金项目】
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国家重点研发计划子课题—重金属尾矿污染长效固化剂/稳定剂等环境功能材料技术与装备（2018YFC1801702）； 国家重点研发计划课题“非常规湿/热生产典型副产物情节加工生态链接技术”（2018YFC1900203）； 国家自然科学基金“铅锌尾矿重金属迁移转化微观行为及其纳微尺度高靶向稳定机制”（51968033）；
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环境保护和废物再利用已经成为世界上最热门的话题。据不完全统计我国尾矿堆积超过600亿吨、每年产生超过15亿吨,磷石膏的年产量大于8000万吨,磷石膏、尾矿的大量堆积已经成为制约其行业发展的卡脖子问题。磷石膏、尾矿中含有大量的重金属,长期堆存不仅会占用大量的土地资源,更是会对周边的土壤以及地下水造成污染,进而威胁人们的身心健康。传统对于磷石膏、尾矿中重金属的处理多采用胶凝材料固化的方式,该方法对重金属固化程度较低,由于材料空隙率较高甚至需要对材料作进一步的涂覆处理。针对以上问题本文采用超高压成型制备材料,同时在成型的过程中对重金属进行固化稳定化,制备材料样品孔隙率极低,无需对材料进行进一步的处理即可得到较高的重金属固化率。具体研究如下所示:（1）本文以磷石膏为原材料,在不同成型压力、不同成型水分含量、不同添加剂以及不同添加剂含量的条件下对材料进行超高压成型,最终制备得到抗压强度为54 MPa,抗折强度为8 MPa的高性能环保砖。采用XRD、SEM、SEM-EDS、TG、DTG以及FTIR等分析方法对性能良好的环保砖样品进行分析表征。分析表明压力的变化并没有导致新物质的产生,而是改变了磷石膏中CaSO4·2H2O的晶体结构,磷石膏中结晶水的形态被破坏,含量降低。（2）本文以碳酸盐为原材料,在不同成型压力、不同成型水分含量、不同添加剂以及不同添加剂含量的条件下对材料进行超高压成型,最终制备得到抗压强度为51.3 MPa,抗折强度为4.9 MPa的高性能环保砖。采用XRD、SEM、SEM-EDS、XPS对样品进行分析。铜尾矿中的Ca2+与金属盐中的阳离子发生交换反应形成CaSO4/CaCl2对尾矿颗粒形成包裹并在外部压力作用下颗粒间进行填充。（3）本文以硫酸盐固体废弃物为原材料,在不同成型压力、不同成型水分含量、不同添加剂以及不同添加剂含量的条件下对材料进行超高压成型,最终制备得到抗压强度为74.8 MPa,抗折强度为15.6 MPa的高性能环保砖。采用XRD、SEM对样品进行分析。添加添加剂对样品进行压制改变了样品的微观结构,这使得样品能够具有更高的性能以及更小的重金属浸出量。
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