CN104844024A - 一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

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刘�英
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Abstract

本发明公开了一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料及其制备方法，其特征是按质量比包括20％～30％污泥、20％～40％复合钢渣粉、20％～40％混合材料、1％～2％复合激发剂、5％～10％脱硫灰渣、2％～3％芒硝和2％～4％生石灰。本发明不仅使得复合钢渣粉、脱硫灰渣和污泥等工业废料的使用率得以提高，从而能够有效降低生产成本；而且由于原来此类废料的堆积对环境的污染较重，进一步的降低了工业生产对环境的影响，保护了生态环境。

Description

一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶凝材料领域，尤其涉及一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料及其制备方法。
背景技术
随着我国城乡工业的迅速发展，各种工业的废料日剧增多。其中污泥的排放量急剧增加，年排放量达2亿吨，而被开发利用的污泥仅占排放污泥量的10%左右，造成污泥的大量堆积，未被利用的污泥堆放不仅占用大量土地，而且严重造成二次污染环境。随着环保理念的逐渐深入人心，随着国家对环保产业扶持力度的不断加大，开发利用已是当务之急。
钢渣由于其化学组成和物相组成与普硅水泥熟料接近，具有一定的胶凝特性，钢渣作细集料，钢渣粉和矿渣粉替代水泥熟料配制水泥胶结材生产产品性能稳定、工作性良好的混凝土，从而使得钢渣能够得以利用，提高了钢渣的利用率。但是，现有技术中在使用钢渣粉和矿渣粉替代水泥熟料时，为了使得混凝土符合规格，需要将大量的矿渣粉和少量的钢渣粉，使得钢渣的使用率很低，而过多地使用了矿渣粉使得实际生产成本较高，导致使用钢渣生产胶凝材料会出现生产成本高的问题。
为了减少电厂烟气中二氧化硫的排放量，电厂的烟气采用脱硫工艺进行二氧化硫回收。目前我国大部分烟气脱硫采用湿法脱硫工艺，脱硫的副产品是二水脱硫石膏。由于干法或半干法脱硫工艺简单、设备占用空间小、投资省，见效快，在国外发达国家得到广泛应用。近年来，我国烟气脱硫也开始越来越多地采用半干法脱硫工艺。半干法脱硫产生大量的脱硫灰或脱硫渣。灰渣为细小颗粒和含水量极小的粉状物，其化学成分与湿法脱硫石膏存在的主要区别是含有亚硫酸钙和飞灰，具有膨胀特性，因此限制了灰渣的水泥中掺量，在其他领域中的资源化利用，导致大量堆放污染环境。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种利用污泥、钢渣、脱硫灰渣等各种工业废料为原材料制成的胶凝材料及其制备方法。
本发明采用的技术方案是：一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料，按质量比包括20％～30％污泥、20％～40％复合钢渣粉、20％～40％混合材料、1％～2％复合激发剂、5％～10％脱硫灰渣、2％～3％芒硝和2％～4％生石灰；所述污泥为污水处理厂生物化、印染等污水处理后排出的按规定除去含有自由水后的污泥，所述的复合钢渣粉按质量比包括30％～40％钢渣尾渣粉、10％～30％钢渣球磨水洗尾泥粉和30％～60％矿渣粉；所述混合材按质量比包括0％～10％火山灰质混合材、10％～20％粉煤灰和70％～90％锰渣粉；所述复合激发剂按质量比包括0％～33％烧明矾石、0％～33％泡花碱、0％～33％硅酸盐水泥和0％～33％氢氧化钙。
    一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料的制备方法，首先配料：将污泥、复合钢渣粉、混合材料、脱硫灰渣、芒硝和复合激发剂进行混磨处理30min-70min，再进行混合、搅拌均匀；其次成球：将混合料加入搅拌成型机，边搅拌边加入适量的水充分搅拌混合均匀后将混合料加工成分散均匀、不出现结块起团和无粉尘现象的直径为5～10mm的物料球，堆放晾干备用；最后烘干焙烧：将物料球送入烘干旋转窑中，经300—500℃旋转烘干焙烧30～50分钟出窑，出窑后的物料球与适量石膏粉磨成粉即为工业废渣污泥生产的水泥胶凝材料。
作为本发明的进一步改进，所述混合材的碱度系数小于1，质量系数≥1.9，活性系数≥1.1。
本发明采用的有益效果是：本发明不仅使得复合钢渣粉、脱硫灰渣和污泥等工业废料的使用率得以提高，从而能够有效降低生产成本；而且由于原来此类废料的堆积对环境的污染较重，进一步的降低了工业生产对环境的影响，保护了生态环境。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1，一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料，按质量比包括30％污泥、40％复合钢渣粉、20％混合材料、1％复合激发剂、5％脱硫灰渣、2％芒硝和2％生石灰；所述污泥为污水处理厂生物化、印染等污水处理后排出的按规定除去含有自由水后的污泥，所述的复合钢渣粉按质量比包括30％钢渣尾渣粉、10％钢渣球磨水洗尾泥粉和60％矿渣粉；所述混合材按质量比包括10％火山灰质混合材、10％粉煤灰和80％锰渣粉；所述复合激发剂按质量比包括33％烧明矾石、33％泡花碱、33％硅酸盐水泥和1％氢氧化钙；所述混合材的碱度系数为0.9，质量系数为2.1，活性系数为1.3。
一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料的制备方法，首先配料：将污泥、复合钢渣粉、混合材料、脱硫灰渣、芒硝和复合激发剂进行混磨处理70min，再进行混合、搅拌均匀；其次成球：将混合料加入搅拌成型机，边搅拌边加入适量的水充分搅拌混合均匀后将混合料加工成分散均匀、不出现结块起团和无粉尘现象的直径为10mm的物料球，堆放晾干备用；最后烘干焙烧：将物料球送入烘干旋转窑中，经400℃旋转烘干焙烧45分钟出窑，出窑后的物料球与适量石膏粉磨成粉即为工业废渣污泥生产的水泥胶凝材料。参照GB175水泥国家标准要求，测试获得高性能胶凝材料的三天抗压强度为16.1MPa，抗折强度为3.7MPa，28天抗压强度为36.3MPa，抗折强度为6.7MPa。
实施例2，一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料，按质量比包括20％～30％污泥、20％～40％复合钢渣粉、20％～40％混合材料、1％～2％复合激发剂、5％～10％脱硫灰渣、2％～3％芒硝和2％～4％生石灰；所述污泥为污水处理厂生物化、印染等污水处理后排出的按规定除去含有自由水后的污泥，所述的复合钢渣粉按质量比包括30％～40％钢渣尾渣粉、10％～30％钢渣球磨水洗尾泥粉和30％～60％矿渣粉；所述混合材按质量比包括0％～10％火山灰质混合材、10％～20％粉煤灰和70％～90％锰渣粉；所述复合激发剂按质量比包括0％～33％烧明矾石、0％～33％泡花碱、0％～33％硅酸盐水泥和0％～33％氢氧化钙。
一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料的制备方法，首先配料：将污泥、复合钢渣粉、混合材料、脱硫灰渣、芒硝和复合激发剂进行混磨处理50min，再进行混合、搅拌均匀；其次成球：将混合料加入搅拌成型机，边搅拌边加入适量的水充分搅拌混合均匀后将混合料加工成分散均匀、不出现结块起团和无粉尘现象的直径为8mm的物料球，堆放晾干备用；最后烘干焙烧：将物料球送入烘干旋转窑中，经3500℃旋转烘干焙烧30分钟出窑，出窑后的物料球与适量石膏粉磨成粉即为工业废渣污泥生产的水泥胶凝材料。参照GB175水泥国家标准要求，测试获得高性能胶凝材料的三天抗压强度为16.5MPa，抗折强度为3.8MPa，28天抗压强度为37.6MPa，抗折强度为6.7MPa。
本发明不仅使得复合钢渣粉、脱硫灰渣和污泥等工业废料的使用率得以提高，从而能够有效降低生产成本；而且由于原来此类废料的堆积对环境的污染较重，进一步的降低了工业生产对环境的影响，保护了生态环境。
本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料，其特征是按质量比包括20％～30％污泥、20％～40％复合钢渣粉、20％～40％混合材料、1％～2％复合激发剂、5％～10％脱硫灰渣、2％～3％芒硝和2％～4％生石灰；所述污泥为污水处理厂生物化、印染等污水处理后排出的按规定除去含有自由水后的污泥，所述的复合钢渣粉按质量比包括30％～40％钢渣尾渣粉、10％～30％钢渣球磨水洗尾泥粉和30％～60％矿渣粉；所述混合材按质量比包括0％～10％火山灰质混合材、10％～20％粉煤灰和70％～90％锰渣粉；所述复合激发剂按质量比包括0％～33％烧明矾石、0％～33％泡花碱、0％～33％硅酸盐水泥和0％～33％氢氧化钙。
2.根据权利要求1所述的一种利用污泥工业废渣制备的高性能胶凝材料，其特征是所述混合材的碱度系数小于1，质量系数≥1.9，活性系数≥1.1。
3.一种制备如权利要求1所述的高性能胶凝材料的方法，其特征是首先配料：将污泥、复合钢渣粉、混合材料、脱硫灰渣、芒硝和复合激发剂进行混磨处理30min-70min，再进行混合、搅拌均匀；
    其次成球：将混合料加入搅拌成型机，边搅拌边加入适量的水充分搅拌混合均匀后将混合料加工成分散均匀、不出现结块起团和无粉尘现象的直径为5～10mm的物料球，堆放凉干备用；
   最后烘干焙烧：将物料球送入烘干旋转窑中，经300—500℃旋转烘干焙烧30～50分钟出窑，出窑后的物料球与适量石膏粉磨成粉即为工业废渣污泥生产的高性能胶凝材料。
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