CN103043927B - 一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法 - Google Patents
一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103043927B CN103043927B CN201310035722.6A CN201310035722A CN103043927B CN 103043927 B CN103043927 B CN 103043927B CN 201310035722 A CN201310035722 A CN 201310035722A CN 103043927 B CN103043927 B CN 103043927B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lake
- temperature
- heating
- raw material
- cement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明涉及一种硅酸盐水泥的制备方法，是一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法；利用上述方法制备42.5级硅酸盐水泥的具体步骤是：将含重金属湖泊底泥、铁粉和石灰石混合，制成生料；将生料放在模具中进行压制，得到生料试饼；将生料试饼放入高温炉中，按照慢速升温、快速升温、中速升温和恒温四个过程进行控温烧制；将试饼从高温炉中取出，利用风扇进行急速降温，得到熟料；最后将石膏和熟料混合均匀，利用球磨机研磨一定时间，即制得42.5级硅酸盐水泥；本发明利用含重金属湖泊底泥代替粘土配料生产水泥，不仅节省了水泥生产成本，而且有效防止了含重金属湖泊底泥的二次污染，实现了废物资源化再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅酸盐水泥的制备方法，具体是一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法。
背景技术
湖泊疏浚底泥中含有大量的污染物，尤其是重金属，如何安全、高效地处置湖泊疏浚底泥具有重要的意义。底泥常规处置方式主要有堆放、洼地回填、创建陆地、土地改良和海洋弃置等，这些处置方式都存在占地面积过大、土力学性质较差、成本难以控制等，特别是含重金属底泥若直接填埋极易引发二次污染。
同时，据资料显示水泥的生产需要大量的粘土资源，每生产1吨硅酸盐水泥需要消耗粘土约0.3吨。随着我国城市建设的逐步加快，水泥的需求量不断增加，粘土配料的需求和价格也急剧上升。因此，湖泊疏浚底泥若能作为粘土的替代资源生产水泥，不仅实现了湖泊底泥废弃物的资源化再利用，而且也降低了水泥的生产成本。
当前，湖泊疏浚底泥普遍被作为固体废弃物送至垃圾填埋场，较少利用湖泊底泥生产水泥，仅见杨磊等（水泥，2000，10:10-12）、陈楠等（黄石理工学院学报，2009，25(5):12-15）和张桦等（中国水泥，2012，5:59-61）有此报道，但他们的方法存在以下不足：
1．杨磊等（水泥，2000，10:10-12）和张桦等（中国水泥，2012，5:59-61）利用的湖泊底泥要求含水率低（33%～35%），而一般湖泊疏浚出底泥的含水率达到60%以上，因而以上两种方法要求湖泊底泥必须脱水才能使用，增加了污泥处理成本；另外，张桦等（中国水泥，2012，5:59-61）利用的底泥中的Al2O3含量偏低，需要添加铝质原料（粉煤灰）加以调节，增加了生产工序和操作难度。
2．陈楠等（黄石理工学院学报，2009，25(5):12-15）利用的是一般湖泊底泥，对于含重金属湖泊底泥，其生产的水泥浸出液中重金属含量可能超标。
发明内容
本发明的目的就是提供一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法，本方法用湖泊疏浚出的含重金属湿污泥替代现有生产水泥的原料粘土来制备水泥，不仅大大降低了水泥的生产成本，而且为含重金属湖泊底泥废弃物得到有效利用开辟了有益的途径，实现了废物资源化再利用。
本发明的一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法，主要是利用含重金属的湖泊底泥代替粘土制备42.5级硅酸盐水泥，其具体步骤是：
a.将含重金属湖泊底泥、铁粉和石灰石按1∶（1～4）∶（1～16）的质量比混合均匀制成生料；
b.将生料放在直径5～10cm、厚度0.5～1.2cm的模具中，在压强0.2～50Mpa、温度10～35℃条件下进行压制，得到生料试饼；
c.将生料试饼放入高温炉中，按照慢速升温、快速升温、中速升温和恒温四个过程进行控温烧制：慢速升温过程温度变化范围为0～150℃，升温时间为30～60min；快速升温过程温度变化范围为150～650℃，升温时间为30～100min；中速升温过程温度变化范围为650～1350℃，升温时间为120～200min；恒温过程温度维持在1350℃，保持时间为60～150min；
d.将试饼从高温炉中取出，利用风扇进行急速降温，得到熟料；
e.最后将石膏和熟料按质量配比1∶（10～25）混合均匀，利用球磨机研磨30～60min，即得到42.5级硅酸盐水泥。
所述含重金属的湖泊底泥含水率达40～75%，Cu≥750mg/kg、Cd≥1.6mg/kg、Pd≥480mg/kg、Cr≥55mg/kg、Hg≥1.0mg/kg、As≥160mg/kg的重污染底泥。
本发明所用的湖北省黄石市磁湖、青山湖疏浚底泥，经检测，其中含有56.7%～69.2%SiO2、10.4%～17.5%Al2O3、4.3%～6.1%Fe2O3、5.0%～8.2%CaO、0.6%～1.7%MgO，这与硅酸盐水泥生产所使用的粘土原料成分相近（60%<SiO2<67%、14%<Al2O3<18%、MgO<3%、TiO2<2%）。同时，底泥中的重金属在高温煅烧时形成矿物晶体而进入水泥熟料中，从而有效防止了重金属的迁移。因此，采用含重金属磁湖底泥代替粘土配料制备硅酸盐水泥是可行的。
本发明方法利用含重金属湖泊底泥替代粘土所生产出的42.5级硅酸盐水泥，符合国家《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)技术标准；同时水泥浸出液中的重金属含量低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）限值，有效防止了重金属可能引发的二次污染。本发明利用含重金属湖泊底泥代替粘土配料生产水泥，无需进行污泥脱水处理，水泥现有生产线不变，投入少，不仅节省了水泥生产成本，而且有效防止了含重金属湖泊底泥的二次污染，实现了废物资源化再利用。
具体实施方式
实施例1
取湖北省黄石市南磁湖重金属污染底泥，含水率为56%；经检测，底泥中Cu、Cd、Pb、Cr、Hg、As含量分别为1100mg/kg、2.2mg/kg、850mg/kg、105mg/kg、1.0mg/kg、160mg/kg，为重金属重污染底泥。首先，将铁粉、磁湖湿底泥和石灰石按质量比1∶2∶13混合均匀制成生料；将生料放入直径8cm、厚度1.0cm的模具中，在压强为10MPa下压制成生料试饼；将生料试饼放入高温炉中，按照以下步骤进行控温烧制：0~150℃，升温时间40min；150~650℃，升温时间60min；650~1350℃，升温时间150min；1350℃，保持100min。然后将试饼从高温炉中取出，放在耐火地砖上，用电风扇进行急速降温，得到熟料。最后，将石膏和熟料按质量比1∶20混合均匀，并利用球磨机研磨50min，得到硅酸盐水泥。经物理性能测试，该水泥符合国家《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)技术标准，为合格的42.5级硅酸盐水泥。同时，对水泥浸出液中重金属含量进行检测，其中Cu、Cd、Pb、Cr、Hg、As含量分别为1.341mg/L、0.0082mg/L、0.127mg/L、未检出、未检出、0.065mg/L，低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）限值。
实施例2
取湖北省黄石市南磁湖重金属污染底泥，含水率为62%；经检测，底泥中Cu、Cd、Pb、Cr、Hg、As含量分别为930mg/kg、4.2mg/kg、790mg/kg、76mg/kg、1.0mg/kg、170mg/kg，为重金属重污染底泥。首先，将铁粉、磁湖湿底泥和石灰石按质量比1：3：10混合均匀制成生料；将生料放入直径7cm、厚度0.8cm的模具中，在压强为30MPa下压制成生料试饼；将生料试饼放入高温炉中，按照以下步骤进行控温烧制：0~150℃，升温时间50min；150~650℃，升温时间70min；650~1350℃，升温时间170min；1350℃，保持120min。然后将试饼从高温炉中取出，放在耐火地砖上，用电风扇进行急速降温，得到熟料。最后，将石膏和熟料按质量比1:18混合均匀，并利用球磨机研磨40min，得到硅酸盐水泥。经物理性能测试，该水泥符合国家《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)技术标准，为合格的42.5级硅酸盐水泥。同时，对水泥浸出液中重金属含量进行检测，其中Cu、Cd、Pb、Cr、Hg、As含量分别为1.45mg/L、0.0264mg/L、0.212mg/L、0.017mg/L、未检出、0.134mg/L，低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）限值。
实施例3
取湖北省黄石市北磁湖重金属污染底泥，含水率为71%；经检测，底泥中Cu、Cd、Pb、Cr、Hg、As含量分别为860mg/kg、1.6mg/kg、570mg/kg、224mg/kg、1.0mg/kg、210mg/kg，为重金属重污染底泥。首先，将铁粉、磁湖湿底泥和石灰石按质量比1：1：16混合均匀制成生料；将生料放入直径5cm、厚度0.5cm的模具中，在压强为0.2MPa下压制成生料试饼；将生料试饼放入高温炉中，按照以下步骤进行控温烧制：0~150℃，升温时间30min；150~650℃，升温时间30min；650~1350℃，升温时间120min；1350℃，保持60min。然后将试饼从高温炉中取出，放在耐火地砖上，用电风扇进行急速降温，得到熟料。最后，将石膏和熟料按质量比1:10混合均匀，并利用球磨机研磨30min，得到硅酸盐水泥。经物理性能测试，该水泥符合国家《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)技术标准，为合格的42.5级硅酸盐水泥。同时，对水泥浸出液中重金属含量进行检测，其中Cu、Cd、Pb、Cr、Hg、As含量分别为0.63mg/L、未检出、0.142mg/L、0.009mg/L、未检出、0.198mg/L，低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）限值。
实施例4
取湖北省黄石市青山湖重金属污染底泥，含水率为60%；经检测，底泥中Cu、Cd、Pb、Cr、Hg、As含量分别为750mg/kg、1.7mg/kg、480mg/kg、55mg/kg、微、175mg/kg，为重金属重污染底泥。首先，将铁粉、磁湖湿底泥和石灰石按质量比1：4：1混合均匀制成生料；将生料放入直径10cm、厚度1.2cm的模具中，在压强为50MPa下压制成生料试饼；将生料试饼放入高温炉中，按照以下步骤进行控温烧制：0~150℃，升温时间60min；150~650℃，升温时间100min；650~1350℃，升温时间200min；1350℃，保持150min。然后将试饼从高温炉中取出，放在耐火地砖上，用电风扇进行急速降温，得到熟料。最后，将石膏和熟料按质量比1:25混合均匀，并利用球磨机研磨60min，得到硅酸盐水泥。经物理性能测试，该水泥符合国家《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)技术标准，为合格的42.5级硅酸盐水泥。同时，对水泥浸出液中重金属含量进行检测，其中Cu、Cd、Pb、Cr、Hg、As含量分别为1.28mg/L、0.0256mg/L、0.193mg/L、0.024mg/L、未检出、0.276mg/L，低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3-2007）限值。
Claims (1)
1.一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法，其特征在于：利用含重金属的湖泊底泥代替粘土制备42.5级硅酸盐水泥，其具体步骤是：
a.将含重金属湖泊底泥、铁粉和石灰石按1∶（1～4）∶（1～16）的质量比混合均匀制成生料；
b.将生料放在直径5～10cm、厚度0.5～1.2cm的模具中，在压强0.2～50MPa、温度10～35℃条件下进行压制，得到生料试饼；
c.将生料试饼放入高温炉中，按照慢速升温、快速升温、中速升温和恒温四个过程进行控温烧制：慢速升温过程温度变化范围为0～150℃，升温时间为30～60min；快速升温过程温度变化范围为150～650℃，升温时间为30～100min；中速升温过程温度变化范围为650～1350℃，升温时间为120～200min；恒温过程温度维持在1350℃，保持时间为60～150min；
d.将试饼从高温炉中取出，利用风扇进行急速降温，得到熟料；
e.最后将石膏和熟料按质量配比1∶（10～25）混合均匀，利用球磨机研磨30～60min，即得到42.5级硅酸盐水泥；
所述含重金属的湖泊底泥为湖北省黄石市磁湖、青山湖的疏浚重污染底泥，其中含有56.7%～69.2%SiO2、10.4%～17.5%Al2O3、4.3%～6.1%Fe2O3、5.0%～8.2%CaO、0.6%～1.7%MgO；含水率达40～75%，Cu≥750mg/kg、Cd≥1.6mg/kg、Pd≥480mg/kg、Cr≥55mg/kg、Hg≥1.0mg/kg、As≥160mg/kg。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310035722.6A CN103043927B (zh) | 2013-01-30 | 2013-01-30 | 一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310035722.6A CN103043927B (zh) | 2013-01-30 | 2013-01-30 | 一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103043927A CN103043927A (zh) | 2013-04-17 |
| CN103043927B true CN103043927B (zh) | 2014-04-02 |
Family
ID=48056815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310035722.6A Active CN103043927B (zh) | 2013-01-30 | 2013-01-30 | 一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103043927B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106927657A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-07 | 昆明理工大学 | 一种湖泊底泥协同处置含砷污泥的方法 |
| CN109012216A (zh) * | 2018-08-23 | 2018-12-18 | 中冶华天工程技术有限公司 | 新型功能陶瓷膜材料及其制备方法 |
| CN110926916A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-27 | 中国葛洲坝集团水泥有限公司 | 一种水泥生料易烧性试验试体的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101475325A (zh) * | 2009-01-14 | 2009-07-08 | 深圳市危险废物处理站有限公司 | 利用不锈钢冷轧脱水污泥配料生产水泥熟料的方法 |
| CN101850574B (zh) * | 2010-05-27 | 2011-11-16 | 湖南科技大学 | 一种污泥蒸压加气混凝土砌块的制备工艺方法 |
| CN102050586B (zh) * | 2010-11-08 | 2012-10-31 | 华南理工大学 | 一种利用城市污水厂污泥生产硅酸盐水泥的方法 |
-
2013
- 2013-01-30 CN CN201310035722.6A patent/CN103043927B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103043927A (zh) | 2013-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Luo et al. | Utilization of iron ore tailings as raw material for Portland cement clinker production | |
| CN104892019B (zh) | 一种全部以固体废物为原料制备的超轻陶粒 | |
| CN103896505B (zh) | 一种水泥窑协同处置石灰干化城市污泥的投料方式调控的方法 | |
| CN106904924B (zh) | 利用城市废物和工业固废建筑3d打印材料的系统及方法 | |
| CN109127654A (zh) | 一种低污染的二次铝灰处理方法 | |
| CN101927524B (zh) | 一种用转炉钢渣泥生产免烧矿渣砖的方法 | |
| CN105948576B (zh) | 多种工业污泥制环保免烧砖的方法及其制备系统 | |
| CN103819176A (zh) | 一种低成本高强度陶瓷地砖的制备工艺 | |
| CN104446364A (zh) | 一种电解硫酸锰渣制备陶粒的方法 | |
| CN104069690B (zh) | 一种利用煤矸石制备的沸石陶粒滤料及其制备方法 | |
| CN109293326A (zh) | 一种用于淤泥污泥处理的固化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106045477A (zh) | 一种镍铁渣烧结透水砖的制备方法 | |
| CN101913846B (zh) | 一种用煤泥磷石膏冶金废渣合成陶粒的方法 | |
| CN104030719A (zh) | 用污泥生产陶粒的方法 | |
| Li et al. | Approach to the management of magnesium slag via the production of Portland cement clinker | |
| CN108409210A (zh) | 一种利用生活垃圾焚烧飞灰制砖的方法 | |
| CN103043927B (zh) | 一种利用含重金属湖泊底泥制备硅酸盐水泥的方法 | |
| CN102491640A (zh) | 一种利用冶金渣协同处理市政污泥制备微晶玻璃的方法 | |
| WO2018014470A1 (zh) | 一种利用废渣制备微晶材料的方法 | |
| CN103553468A (zh) | 利用金矿尾矿和萤石尾矿制作加气砖的方法 | |
| CN104478329A (zh) | 一种锑矿尾砂生产蒸压加气混凝土砌块的制备方法 | |
| CN101475325A (zh) | 利用不锈钢冷轧脱水污泥配料生产水泥熟料的方法 | |
| CN103113029B (zh) | 生产g级高抗油井水泥熟料的方法及该方法所生产的水泥熟料 | |
| CN107759176A (zh) | 矿渣粉的固体废弃物综合利用制作建材材料 | |
| CN107433279A (zh) | 废硅泥再利用处理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |