新材料及其应用

本发明涉及固体废物资源化利用技术领域，提供一种具有固化重金属的免烧结高反射率陶粒的制备方法，具体步骤为：依次将矿渣、飞灰、电石渣粉、污泥粉、贝壳粉和二氧化钛放置于干粉末混合搅拌机中，得到干燥粉状混合物；取一定量的干燥粉状混合物放置于圆盘造粒机中，并将混合溶液喷洒到球核上，重复往圆盘造粒机中加干燥粉状混合物和混合溶液，得到球形生料；将球形生料放置在滚动圆盘上，并喷涂反辐射涂料，得到喷涂厚度为0.4‑0.8mm的生料球；在生料球上喷涂厚度为0.4‑0.8mm的超疏水表面，得到陶粒；将陶粒依次在水浴养护箱和养护室养护，得到免烧结陶粒。本发明通过物理激活、盐碱激活和热激活来激发矿渣和贝壳粉，制备具有固化重金属和高反射率的免烧结陶粒。

1.污染土壤修复工程：该免烧结陶粒可高效固化土壤中的铅、镉、砷等重金属，通过化学键合形成稳定矿物相，实现污染场地安全再利用，相比传统烧结固化技术节能60%以上，且具备长效稳定性，适用于矿区、工业废弃地等大规模环境治理项目。

2.城市热岛效应缓解：利用陶粒的高反射率特性（太阳反射比≥0.8），可作为建筑屋顶、道路铺装的冷却材料，显著降低地表温度3-5℃，减少空调能耗15%-20%，为智慧城市低碳建设提供新型环保解决方案。

3.水体净化与人工湿地：陶粒的多孔结构及重金属固化能力可同步吸附并稳定污水中的重金属离子，作为人工湿地填料使用时兼具过滤功能和生态安全性，尤其适用于电镀、采矿废水处理等工业水环境修复场景。

1.本发明以贝壳粉、矿渣、电石渣、飞灰、污泥和二氧化钛作为原料，其中，矿渣和贝壳粉作为基体原料，贝壳粉提供大量钙源并提高陶粒初始养护温度，煅烧后的贝壳比表面积增加促进陶粒的吸附功能；电石渣、垃圾焚烧飞灰和硅酸钠作为激发剂；垃圾焚烧飞灰的密度小，质量轻为制备陶粒提供必要条件；电石渣上清液作为辅助激发剂；通过二氧化钛和反辐射涂料进行陶粒内部和表面反辐射处理，提高陶粒的高反射率；疏水涂料和纳米级微凸起结构起到自清洁效应，保证陶粒的性能稳定，避免粉尘和污渍沾染陶粒表面；污泥作为吸附剂，使陶粒具有吸附功能。

2.本发明通过进行物理激活、盐碱激活和热激活进行激发矿渣和贝壳粉，制备高强度的免烧结陶粒。粒化高炉矿渣活性较低，当矿渣与水接触后立即在颗粒表面形成一层不透水的铝硅酸盐薄膜，阻止了其进一步水化，通过物理激活，粉磨高炉矿渣增大高炉矿渣比表面积，减小水化反应时传质过程的扩散距离，从而提高水化活性。飞灰和电石渣为矿渣提供盐碱性环境，加快矿渣玻璃体的解体、有利于稳定水化产物和其网络空间结构的形成，形成C‑(A)‑S‑H凝胶、水化氯铝酸钙和钙矾石。提高养护温度，激发矿渣活性，使其强度达到最大。

3.本发明通过复合结构，提高紫外光、可见光、近红外部分光范围的反射率。其中，二氧化钛对可见光的反射率高，特制的涂层对紫外光和近红外光的反射率高。

4.本发明具有固化重金属性能和吸附磷酸盐性能，其中，钙矾石可以与重金属发生化学反应，对重金属进行化学沉淀，C‑(A)‑S‑H凝胶还可以通过物理包裹、化学沉淀和离子吸附等方式固化重金属。阻碍重金属浸出，保证免烧结陶粒安全环保等优异性能。

5.本发明制备得到的陶粒的粒径为5‑10mm，筒压强度可达10MPa以上，既可实现危险固废的利用，又能实现高质量陶粒的环保生产。