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權(quán)利要求
1.含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:
(1)將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0~3.0的弱酸性水溶液進(jìn)行逆流浸出,得到酸浸渣;
(2)將酸浸渣加入堿性溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至6~8后再加入氧化劑進(jìn)行氧化,得到氧化后的堿性洗滌渣;
(3)將氧化后的堿性洗滌渣加入水和鈣化劑攪拌鈣化15min-30min后,加入促凝劑繼續(xù)攪拌10min-15min,再加入水泥攪拌30min-60min,得到膠凝材料;將膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)10-15天,得到一次固化渣;氧化后的堿性洗滌渣、鈣化劑、水泥、促凝劑的質(zhì)量比為(0.4~0.6)∶(0.1~0.2)∶(0.3~0.5)∶(0.05~0.1),水灰比為0.45-0.50;
(4)將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌30min-60min,再重復(fù)步驟(3)制作膠凝材料的過(guò)程后進(jìn)行二次固化,將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)30-35天,得到二次固化渣;一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量比為(0.3~0.4)∶(0.5~0.6)∶(0.05~0.1),水灰比為0.45-0.50;
(5)將二次固化渣進(jìn)行毒性檢測(cè)和強(qiáng)度檢測(cè),再破碎至粒度小于10mm后進(jìn)行礦山填充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為:Ni 1.5%-3.0%、Co 0.02%-0.060%、Cu 0.8%-2.0%、As 0.5%-2.5%、Pb 0.16%-0.2%、Fe 20%-50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(1)中弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為(3~5):1;將含鎳鐵渣固廢用弱酸性水溶液進(jìn)行3級(jí)~5級(jí)逆流浸出,浸出時(shí)間為30min~120min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(2)中堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%-10%,堿性溶液中溶質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中一種或多種;步驟(2)中氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(3)中鈣化劑為碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣的一種或多種;促凝劑為水玻璃、聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的一種或多種;水泥為硅酸鹽水泥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(4)中向破碎后的一次固化渣中加入的水泥為硅酸鹽水泥,砂子為粒度小于5mm的天然砂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(5)中將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進(jìn)行礦山填充,二次固化渣代替棒磨砂的比例為20%-30%,填充時(shí)二次固化渣的質(zhì)量濃度為75%~80%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(5)中二次固化渣的水浸液中As<2.5mg/L、Ni<15mg/L、Cu<75mg/L,二次固化渣的強(qiáng)度大于5Mpa。
說(shuō)明書
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鎳鈷冶煉過(guò)程產(chǎn)生的含鎳鐵渣固體廢棄物的無(wú)害化處理和利用技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法。
背景技術(shù)
鎳鈷濕法冶煉過(guò)程每年產(chǎn)出的除鐵尾料數(shù)量巨大,多為含Ni、Co等有價(jià)金屬及Pb、Zn、As等重金屬的鐵渣。這些渣再次返回火法熔煉可回收其中的有價(jià)金屬,但增加了冶煉能耗和生產(chǎn)成本,且鎳鈷主金屬的直收率低;同時(shí)這些尾料的不斷循環(huán)還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)Pb、As等雜質(zhì)元素的富集,對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程造成影響。而且這些除鐵尾料中含有Pb、As等有害元素屬于固廢渣,不能直接填埋。目前,鎳鈷冶煉廠均會(huì)選擇就近建設(shè)渣場(chǎng)將這些渣堆存,占用了土地資源,而且鎳鐵渣中的一些重金屬在自然堆存條件下會(huì)不斷溶出,污染地下水和土壤,造成環(huán)境污染。所以,如何處理鎳鈷濕法冶煉中產(chǎn)出鎳鐵渣是現(xiàn)今亟待解決的問(wèn)題。
鎳鈷濕法冶煉過(guò)程產(chǎn)出的鎳鐵渣中有價(jià)金屬含量為Ni 1.5-3.0%、Co0.02-0.060%、Cu 0.8-2.0%,有害元素As 0.5-2.5%,Pb 0.16-0.2%,主要金屬鐵含量為20-50%。傳統(tǒng)工藝處理此種含鎳鐵渣一般采用火法工藝或濕法工藝。火法工藝是將此渣返回火法系統(tǒng)熔煉,使鐵進(jìn)入火法鐵渣中,砷鉛等有害元素進(jìn)入煙氣分離,鎳銅等有價(jià)金屬可進(jìn)入鎳锍等,但此工藝存在有價(jià)金屬回收率低,能耗和成本高,且煙氣等污染環(huán)境的問(wèn)題。濕法工藝處理時(shí)首先將有價(jià)金屬鎳銅鈷回收,并分離砷,實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬、砷和鐵的分離,過(guò)程可采用浸出、有機(jī)溶劑萃取等方法,但此工藝存在浸出液凈化難度大、操作費(fèi)用高等問(wèn)題。除此之外,采用傳統(tǒng)方法處理含鎳鐵渣固廢,仍可得到大量的固體渣,此部分渣一般運(yùn)于尾礦壩等地,繼續(xù)占用土地資源,還可不同程度的造成環(huán)境污染。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)鎳鈷濕法冶煉過(guò)程產(chǎn)出的大量除鐵尾料堆存占用土地資源、造成有價(jià)金屬流失和重金屬污染環(huán)境的問(wèn)題,本發(fā)明提供一種工藝簡(jiǎn)單、處理成本低,并能將鐵渣資源化利用、無(wú)毒無(wú)害化的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟:
(1)將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0~3.0的弱酸性水溶液進(jìn)行逆流浸出,得到酸浸渣;
(2)將酸浸渣加入堿性溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至6~8后再加入氧化劑進(jìn)行氧化,得到氧化后的堿性洗滌渣;
(3)將氧化后的堿性洗滌渣加入水和鈣化劑攪拌鈣化15min-30min后,加入促凝劑繼續(xù)攪拌10min-15min,再加入水泥攪拌30min-60min,得到膠凝材料;將膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)10-15天,得到一次固化渣;氧化后的堿性洗滌渣、鈣化劑、水泥、促凝劑的質(zhì)量比為(0.4~0.6)∶(0.1~0.2)∶(0.3~0.5)∶(0.05~0.1),水灰比為0.45-0.50;
(4)將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌30min-60min,再重復(fù)步驟(3)制作膠凝材料的過(guò)程后進(jìn)行二次固化,將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)30-35天,得到二次固化渣;一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量比為(0.3~0.4)∶(0.5~0.6)∶(0.05~0.1),水灰比為0.45-0.50;
(5)將二次固化渣進(jìn)行毒性檢測(cè)和強(qiáng)度檢測(cè),再破碎至粒度小于10mm后進(jìn)行礦山填充。
根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為:Ni 1.5%-3.0%、Co 0.02%-0.060%、Cu 0.8%-2.0%、As0.5%-2.5%、Pb 0.16%-0.2%、Fe 20%-50%。
根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(1)中弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為(3~5):1;將含鎳鐵渣固廢用弱酸性水溶液進(jìn)行3級(jí)~5級(jí)逆流浸出,浸出時(shí)間為30min~120min。
根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(2)中堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為5%-10%,堿性溶液中溶質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中一種或多種;步驟(2)中氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水的一種或多種。
根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(3)中鈣化劑為碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣的一種或多種;促凝劑為水玻璃、聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的一種或多種;水泥為硅酸鹽水泥。
根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(4)中向破碎后的一次固化渣中加入的水泥為硅酸鹽水泥,砂子為粒度小于5mm的天然砂。
根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(5)中將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進(jìn)行礦山填充,二次固化渣代替棒磨砂的比例為20%-30%,填充時(shí)二次固化渣的質(zhì)量濃度為75%~80%。
根據(jù)上述的含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,其特征在于,步驟(5)中二次固化渣的水浸液中As<2.5mg/L、Ni<15mg/L、Cu<75mg/L,二次固化渣的強(qiáng)度大于5Mpa。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果:針對(duì)現(xiàn)有鎳鈷濕法冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的含鎳鐵渣固廢物料處理存在的問(wèn)題,本發(fā)明通過(guò)逆流洗滌-堿性氧化-兩次固化-礦山充填多工藝步驟的配合,使長(zhǎng)期堆積的含鎳鐵渣固廢中有價(jià)金屬得到回收,以提高鎳鈷銅冶煉過(guò)程中金屬回收率,并將渣中有害元素?zé)o害化處理后回歸于大自然,固廢渣經(jīng)過(guò)處理可用于礦山填充,節(jié)省了硫化鎳礦開采的成本,無(wú)需浪費(fèi)有限的土地資源進(jìn)行填埋,既節(jié)省了寶貴的土地資源又提供了大量的礦山填充物料,使大量的廢棄鐵渣得到最大資源化的有效利用,是一種綠色環(huán)保處理含鎳鐵渣的方法。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單,可操作性強(qiáng),真正意義上實(shí)現(xiàn)了含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1,本發(fā)明的一種含鎳鐵渣固廢的無(wú)害化處理方法,包括以下步驟:
(1)將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0~3.0的弱酸性水溶液進(jìn)行3級(jí)~5級(jí)逆流浸出,使含鎳鐵渣固廢渣中有價(jià)金屬含量降至Ni 0.25%、Co 0.003%、Cu 1.05%及以下。弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為(3~5):1,浸出時(shí)間為30min~120min,得到酸浸渣。含鎳鐵渣固廢為鎳鈷濕法冶煉過(guò)程中長(zhǎng)期堆積的固廢,含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為:Ni 1.5%-3.0%、Co0.02%-0.060%、Cu 0.8%-2.0%、As 0.5%-2.5%、Pb0.16%-0.2%、Fe 20%-50%。
(2)將酸浸渣加入質(zhì)量百分比濃度為5%-10%的堿性溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至6~8后再加入氧化劑進(jìn)行氧化,得到氧化后的堿性洗滌渣;堿性溶液中溶質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中一種或多種;氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、雙氧水的一種或多種。
(3)將氧化后的堿性洗滌渣加入漿料攪拌機(jī)中,加入水和鈣化劑攪拌鈣化15min-30min后,加入促凝劑繼續(xù)攪拌10min-15min,再加入水泥攪拌30min-60min,這樣使渣凝聚成整體膠凝材料;鈣化劑為碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣的一種或多種;促凝劑為水玻璃、聚丙烯酰胺、聚合硫酸鐵、聚合氯化鐵中的一種或多種;水泥為普通硅酸鹽水泥。將膠凝材料在制磚機(jī)壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)10-15天,得到一次固化渣;氧化后的堿性洗滌渣、鈣化劑、水泥、促凝劑的質(zhì)量比為(0.4~0.6)∶(0.1~0.2)∶(0.3~0.5)∶(0.05~0.1),水灰比為0.45-0.50。
(4)將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌30min-60min,再重復(fù)步驟(3)制作膠凝材料的過(guò)程后進(jìn)行二次固化,將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)30-35天,得到二次固化渣;一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量比為(0.3~0.4)∶(0.5~0.6)∶(0.05~0.1),水灰比為0.45-0.50;向破碎后的一次固化渣中加入的水泥為普通硅酸鹽水泥,砂子為粒度小于5mm的天然砂。含鎳鐵渣固廢堿性氧化后固化采用了兩次固化工藝,保證了固化渣中重金屬的固化程度和固化渣的抗壓強(qiáng)度。
(5)將二次固化渣進(jìn)行毒性檢測(cè)和強(qiáng)度檢測(cè),二次固化渣毒性檢測(cè)要求二次固化渣的水浸液中As<2.5mg/L、Ni<15mg/L、Cu<75mg/L,二次固化渣強(qiáng)度檢測(cè)要求二次固化渣的強(qiáng)度大于5Mpa。再將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后進(jìn)行礦山填充。將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進(jìn)行礦山填充,實(shí)現(xiàn)固體廢渣的資源化利用。二次固化渣代替棒磨砂的比例為20%-30%,填充時(shí)二次固化渣的質(zhì)量濃度為75%~80%。
實(shí)施例1
取某鎳廠渣場(chǎng)長(zhǎng)期堆存的含鎳鐵渣固廢10kg,含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為:含Ni 2.320%、Co 0.06%、Cu 1.400%、Fe 23.780%、As 1.65%、Pb 0.18%。
在常溫下,將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0的弱酸性水溶液進(jìn)行3級(jí)逆流浸出,弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為3:1,浸出時(shí)間為30min,得到酸浸渣。酸浸渣中含Ni0.24%、Co 0.003%、Cu 1.03%、Fe 23.98%、As 1.78%、Pb 0.2%。
將酸浸渣加入質(zhì)量百分比濃度為5%的氫氧化鈉溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至7.5后再加入0.5kg雙氧水進(jìn)行氧化,得到氧化后的堿性洗滌渣。
將氧化后的堿性洗滌渣加入漿料攪拌機(jī)中加入13L水,加入2.5kg生石灰攪拌均勻后鈣化30min后,加入1kg聚合硫酸鐵、0.8kg水玻璃、1.4g聚丙烯酰胺,充分?jǐn)嚢?0min之后再加入水泥8kg攪拌45min,得到膠凝材料。將膠凝材料在制磚機(jī)壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)10天,得到一次固化渣。
將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌30min,再重復(fù)上述制作膠凝材料的過(guò)程后進(jìn)行二次固化,將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)35天,得到二次固化渣;一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量分別為20kg、34kg、3kg,水為26L。
將二次固化渣進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)和毒性檢測(cè),抗壓強(qiáng)度為11.15Mp,達(dá)到強(qiáng)度要求,二次固化渣經(jīng)過(guò)水浸測(cè)試,浸出液中含Ni 0.22mg/L,Co未檢出,Cu0.120mg/L,F(xiàn)e 0.167mg/L,Pb<0.1mg/L,As<0.5mg/L,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進(jìn)行礦山填充,二次固化渣代替棒磨砂的比例為30%,填充時(shí)二次固化渣的質(zhì)量濃度為77%。
實(shí)施例2
取某鎳廠渣場(chǎng)長(zhǎng)期堆存的含鎳鐵渣固廢20kg,含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為:Ni 1.52%、Co 0.06%、Cu 0.92%、Fe 45%、As 0.55%、Pb 0.17%。
在常溫下,將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0的弱酸性水溶液進(jìn)行4級(jí)逆流浸出,弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為3:1,浸出時(shí)間為30min,得到酸浸渣。酸浸渣中含Ni0.23%、Co 0.003%、Cu 0.82%、Fe 41.58%、As 0.68%、Pb0.19%。
將酸浸渣加入質(zhì)量百分比濃度為8%的氫氧化鈉溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至7.5后再加入1.0kg雙氧水進(jìn)行氧化,得到氧化后的堿性洗滌渣。
將氧化后的堿性洗滌渣加入漿料攪拌機(jī)中加入25L水,加入5kg生石灰攪拌均勻后鈣化30min后,加入2kg PFS、1.6kg水玻璃、2.8g PAM,充分?jǐn)嚢?5min之后再加入水泥15kg攪拌45min,得到膠凝材料。將膠凝材料在制磚機(jī)壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)12天,得到一次固化渣。
將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌45min,再重復(fù)上述制作膠凝材料的過(guò)程后進(jìn)行二次固化,將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)33天,得到二次固化渣;一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量分別為40kg、55kg、5kg,水為50L。
將二次固化渣進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)和毒性檢測(cè),抗壓強(qiáng)度為11.25Mp,達(dá)到強(qiáng)度要求,二次固化渣經(jīng)過(guò)水浸測(cè)試,浸出液中含Ni 0.145mg/L,Co 0.03mg/L,Cu0.092mg/L,F(xiàn)e0.161mg/L,Pb<0.1mg/L,As<0.5mg/L,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進(jìn)行礦山填充,二次固化渣代替棒磨砂的比例為25%,填充時(shí)二次固化渣的質(zhì)量濃度為78%。
實(shí)施例3
取某鎳廠渣場(chǎng)長(zhǎng)期堆存的含鎳鐵渣固廢30kg,含鎳鐵渣固廢包含的組分及其質(zhì)量百分含量為:含Ni 3.43%、Co 0.03%、Cu 2.04%、Fe 20.82%、As 2.1%、Pb 0.19%。
在常溫下,將含鎳鐵渣固廢用pH為2.0的弱酸性水溶液進(jìn)行5級(jí)逆流浸出,弱酸性水溶液與含鎳鐵渣固廢的液固比為3:1,浸出時(shí)間為30min,得到酸浸渣。酸浸渣中含Ni0.23%、Co 0.002%、Cu 1.05%、Fe 26.50%、As 2.44%、Pb 0.2%。
將酸浸渣加入質(zhì)量百分比濃度為10%的氫氧化鈉溶液攪拌調(diào)節(jié)pH值至7.5后再加入1.5kg雙氧水進(jìn)行氧化,得到氧化后的堿性洗滌渣。
將氧化后的堿性洗滌渣加入漿料攪拌機(jī)中加入38L水,加入10kg生石灰攪拌均勻后鈣化30min后,加入3kg PFS、2.3kg水玻璃、4.2g PAM,充分?jǐn)嚢?5min之后再加入水泥28kg攪拌60min,得到膠凝材料。將膠凝材料在制磚機(jī)壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)15天,得到一次固化渣。
將一次固化渣破碎至粒度小于3mm后加入水、水泥、砂子攪拌60min,再重復(fù)上述制作膠凝材料的過(guò)程后進(jìn)行二次固化,將二次固化前得到的膠凝材料壓制成塊后露天放置在陰涼干燥處養(yǎng)護(hù)35天,得到二次固化渣;一次固化渣、水泥、砂子的質(zhì)量分別為60kg、130kg、10kg,水為95L。
將二次固化渣進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè)和毒性檢測(cè),抗壓強(qiáng)度為11.15Mp,達(dá)到強(qiáng)度要求,二次固化渣經(jīng)過(guò)水浸測(cè)試,浸出液中含Ni 0.053mg/L,Co未檢出,Cu0.048mg/L,F(xiàn)e 0.11mg/L,Pb<0.1mg/L,As<0.5mg/L,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
將二次固化渣破碎至粒度小于10mm后代替部分棒磨砂作為充填骨料進(jìn)行礦山填充,二次固化渣代替棒磨砂的比例為20%,填充時(shí)二次固化渣的質(zhì)量濃度為76%。