CN101549530B

CN101549530B - 快凝水硬化污泥冷固球团及其制备方法

Info

Publication number: CN101549530B
Application number: CN2008102370031A
Authority: CN
Inventors: 张明远; 万新; 袁晓丽; 杜长坤; 周书才; 朱虹
Original assignee: Chongqing University of Science and Technology
Current assignee: Chongqing University of Science and Technology
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2028-12-30
Also published as: CN101549530A

Abstract

本发明公开了一种快凝水硬化污泥冷固球团，所述球团主要由转炉污泥、除尘灰、硫酸渣、粘结剂混合后加入0.05％～0.1％浓度的磷酸溶液，圆盘造球后冷固而成，所述球团非常适合作为带式烧结机的烧结原料；另外，本发明还提供了一种快凝水硬化污泥冷固球团的制备方法，该方法保证了冷固球团进入混合料时的颗粒完整性，维持了烧结料层的透气性并能获得稳定的烧结生产技术经济指标。

Description

快凝水硬化污泥冷固球团及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金行业中的球团生产造球的生产技术，特别涉及一种快凝水硬化污泥冷固球团及其制备方法。

背景技术

上世纪20年代瑞典采用portland水泥进行水硬化球团生产，经过一个养护期后，获得了具有一定强度的水硬化球团。后来，经过前苏联和日本人的改进形成了不同的工艺，但基本原理是一样的，即生成水合硅酸钙及水合铁酸钙凝胶，经过一定的养护周期获得强度。该方法存在比较明显的问题是，冷固时间过长(96小时以上)，需要有较大的堆场面积来满足养护周期的需要。

目前，球团生产造球是将铁矿粉和膨润土混匀，在造球盘中加水滚动制球，该传统方法的缺点是膨润土用量较多、外加水量大，生球经焙烧、炼铁后进入炼钢，在炼钢过程中还要产生大量的污泥浆，造成了环境污染。

与此同时，钢铁厂除尘灰处理一直是备受关注的环境问题，如果采用堆场排放的方法处理会对环境造成污染，同时还占用了土地资源；同时，富含金属铁的转炉污泥、除尘灰的随意排放还会造成二次资源的浪费。

另外，硫酸渣作为一种含铁原料，已经被烧结炼铁过程所利用，传统的方法是直接配矿在带式烧结机上烧结，但由于硫酸渣成球困难使得这种方式在应用中存在较大问题。

因此，需要一种新的球团制备方法，能够充分利用钢铁厂二次资源制备球团，由于考虑到小球在进入混料机前要经过转运和倾倒，因此要求小球具有一定的落下强度指标，保证小球进入混合料能保持颗粒完整性，最终维持烧结料层的透气性以获得稳定的烧结生产技术经济指标，即通过该种方法制备的球团需要具备冷固时间短、强度高的优点。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种快凝水硬化污泥冷固球团及其制备方法，能够提供所述一种冷固成型时间较短，非常适合作为带式烧结机的烧结原料的球团，同时以最简单和最经济的方式处理钢铁厂二次资源，有利于环境保护和资源综合利用。

本发明的目的之一是提供一种快凝水硬化污泥冷固球团，所述球团主要由转炉污泥、除尘灰、硫酸渣、粘结剂混合后加入0.05％～0.1％浓度的磷酸溶液，造球后冷固而成，按质量百分比，各组分的配比如下：

转炉污泥30～40％，除尘灰30～40％，硫酸渣20～30％，粘结剂7～8％。

进一步，所述粘结剂为硫铝酸盐水泥；

进一步，所述硫铝酸盐水泥的冷凝时间在30分钟以下；

进一步，所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥。

上述转炉污泥、除尘灰和硫酸渣是钢铁厂二次资源，其成分不做要求，但须干燥。

上述粘合剂中的硫铝酸盐水泥具有以下优点：

1)早强、高强：一天抗压强度达到35～50MPa，三天达到50～70MPa，相当于同标号硅酸盐水泥的28天强度；

2)高抗冻性能：在0～10℃低正温使用，早期强度是波特兰水泥的5～6倍；在0～20℃加少量外加剂，3～7d强度可达到设计标号的70～80％，冻融循环300次，强度损失不明显；

3)高抗渗性：水泥石结构致密，混凝土抗渗性能是同标号硅酸盐水泥的2～3倍；

4)抗碳化性能：抗碳化性能好，干缩率低；

5)抗腐蚀性能：抗腐蚀性能好，尤其是抗海水腐蚀能力优于高抗硫波特兰水泥，抗腐蚀系数大于1。

本发明中的硫铝酸盐水泥可以是普通硫铝酸盐水泥，其水泥熟料中含有大量的无水硫铝酸钙矿物(C₄A₃S，3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)，具有一系列比硅酸盐水泥更为优异的性能，硫铝酸盐水泥应保证其冷凝时间在30分钟以下就可，为了保证其快硬效果，优选采用快硬硫铝酸盐水泥。

快硬硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物为无水硫酸钙(C₄A₃S)和硅酸二钙(C₂S)，水泥水化过程的主要反应：

[0022] C₄A₃S+2CaSO₄+38H₂O→C₃A·3CaSO₄·32H₂O+2AH₃

[0023] C₂S+2H₂O→C-S-H+Ca(OH)₂

[0024] 3Ca(OH)₂+2CaSO₄+AH₃+26H₂O→C₃A·3CaSO₄·32H₂O

[0025] 本发明的目的之二是提供一种制备快凝水硬化污泥冷固球团的方法，包括以下步骤：

1)配料

按权利要求1所述的配比称取相应份量的转炉污泥、除尘灰、硫酸渣和粘结剂；

2)混匀

将步骤1)配料所得的混合物通过混料机混匀，加入园盘造球机中；

3)配水

在造球用水中配入工业磷酸，形成浓度为0.05％～0.1％的磷酸溶液；

4)造球

启动圆盘造球机，转速控制在300转/小时～600转/小时，并喷入配比好的磷酸溶液；

5)冷固

生球出盘后冷固24小时以上，得到成品。

需要注意的是，在喷入磷酸溶液后，按质量百分比，球团中水分含量范围为17％～21％。

配入0.05％～0.1％浓度的磷酸水溶液，其主要目的是强化成球。机理是磷酸和原料中的氧化铝反应生成磷酸二氢铝，磷酸二氢铝具有较强的粘结性。

本发明的快凝水硬化污泥冷固球团，经测试，粒径为3～10mm的占80％以上，0.5米落下强度大于7次，抗压强度大于40N，非常适合作为带式烧结机的烧结原料，该球团充分利用了钢铁厂二次资源，解决了炼钢污泥浆如何处理的难题，减少了土地占用，避免了环境污染，具有良好的经济性和环保价值。

本发明的快凝水硬化污泥冷固球团的制备方法，具有以下有益效果：

(1)保证了冷固球团进入混合料时的颗粒完整性，维持了烧结料层的透气性并获得了稳定的烧结生产技术经济指标；

(2)解决了水硬化球团需要长时间堆放养护以便获得强度的问题；

(3)解决了水硬化球团带入较多SiO₂使得高炉冶炼渣量明显增多的问题，因为高炉是硫铝酸盐水泥的主要渣相成分是Al₂O₃，不需要额外增加CaO进行平衡；

(4)能够以最简单和最经济的方式处理钢铁厂二次资源(含铁尘泥)，有利于环境保护和资源综合利用。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

具体实施方式

附图为本发明的制备方法工艺流程示意图。

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1

如图所示，按重量百分比，如以下比例配制加入料：转炉污泥35％，除尘灰35％，硫酸渣23％；外加7％的硫铝酸盐水泥作为粘结剂。

将上述加入料加入混料机里转动10分钟混匀，然后加入圆盘造球机中，启动造球机以5转/分钟转动5分钟，然后提高造球机转速到10转/分钟，并喷入加入了含0.05％磷酸的磷酸溶液造粒径3～10mm小球，出球后在自然条件下放置24小时以上，即得到冷固球团。

实施例2

按重量百分比，如以下比例配制加入料：转炉污泥40％，除尘灰30％，硫酸渣22％；外加8％的硫铝酸盐水泥和磷酸混合物作为粘结剂。

将上述加入料加入混料机里转动10分钟混匀，然后加入圆盘造球机中，启动造球机以5转/分钟转动5分钟，然后提高造球机转速到10转/分钟，并喷入加入了含0.1％磷酸的磷酸溶液造粒径3～10mm小球，出球后在自然条件下放置24小时以上，即得到冷固球团。

实施例3

按重量百分比，如以下比例配制加入料：转炉污泥38％，除尘灰35％，硫酸渣20％；外加7％的硫铝酸盐水泥做为粘结剂。

实施例4

按重量百分比，如以下比例配制加入料：转炉污泥30％，除尘灰37.5％，硫酸渣25％；外加7.5％的硫铝酸盐水泥做为粘结剂。

对上述实施例所得冷固球团测定其粒度、落下强度和抗压强度获得数据如表1所示：

表1

样品	3～10mm粒径 (％)	0.5米落下强度(次)	抗压强度(N)
				实施例1	87	8	44
实施例2	82	9	51
				实施例3	85	7	46
实施例4	81	10	48

需要说明的是：由于硫铝酸盐水泥带入的硫物质较多(其中含量约3～6％)，折算在烧结料中大约增加0.2～0.4％，通过烧结过程一般会除去60～80％计算，最终会增加带入炉内的硫量约0.5～1kg/tFe，因此高炉冶炼需要加以配合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.快凝水硬化污泥冷固球团，其特征在于：所述球团主要由转炉污泥、除尘灰、硫酸渣、粘结剂混合后加入0.05％～0.1％浓度的磷酸溶液，造球后冷固而成，所述粘结剂为硫铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥与磷酸的混合物，按质量百分比，各组分的配比如下：

2.根据权利要求1所述的快凝水硬化污泥冷固球团，其特征在于：所述粘结剂为硫铝酸盐水泥。

3.根据权利要求2所述的快凝水硬化污泥冷固球团，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥的冷凝时间在30分钟以下。

4.根据权利要求3所述的快凝水硬化污泥冷固球团，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥。

5.制备如权利要求4所述的快凝水硬化污泥冷固球团的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)配料

按权利要求1所述的配比称取相应份量的转炉污泥、除尘灰、硫酸渣和粘结剂。

2)混匀

将步骤1)配料所得的混合物通过混料机混匀，加入圆盘造球机中；

3)配水

在造球用水中配入工业磷酸，形成0.05％～0.1％浓度的磷酸溶液；

4)造球

5)冷固

成球出盘后冷固24小时以上，得到成品。

6.如权利要求5所述的快凝水硬化污泥冷固球团的制备方法，其特征在于：在步骤4)中，喷入磷酸溶液后，球团中的水分含量为17％～21％。