CN111056781A - 一种利用工业污泥制备胶凝材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用工业污泥制备胶凝材料的方法，具体步骤如下：工业污泥干燥过筛，添加到过筛后的页岩中，搅拌均匀后得到干混料，将干混料焙烧，冷却后制得活性干混料；再将活性干混料、螯合剂、矿粉、粉煤灰加入水泥熟料中，其中活性干混料占总质量的5～15％，螯合剂占总质量的0.5～1％，矿粉占总质量的15～25％，粉煤灰占总质量的10～20％，水泥熟料占总质量的39～69.5％；加水搅拌均匀后注入模具中振实；将注浆完毕的模具至恒温气候培养箱中养护后拆模具；拆模后的块体于水养护箱中养护后得到胶凝材料。本发明能因地制宜地利用工业废弃物，控制环境污染，具有重大环境、经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体废弃物的资源化处置，具体涉及一种利用工业污泥制备胶凝材料的方法。
背景技术
工业污泥指工业废水处理后产生的污泥，有机物成分复杂，含有有毒、有害成分。工业污泥大部分都呈现黑色或黑褐色，呈粘滞状，且颗粒很细，含水率在60％～70％左右。工业污泥给环境带来的主要有重金属污染、土壤污染和溶解盐污染等。工业污泥的主要重金属污染元素为Cd、Ni、Pb、Cr、Zn、Cu等。这些重金属以溶解盐的形式存在，处理不当会对水体、土壤造成重金属污染，破坏环境生态系统。工业污泥中的有机物部分进入生态系统，容易滋生寄生虫及虫卵、病原微生物等，造成生态破坏，在工业污泥的运输、贮存、处理与处置中，将对环境构成危险，对人类健康产生严重危害。
工业污泥常见的处理处置方法有：安全填埋、焚烧及综合利用。安全填埋对选址场地、隔绝材料、滤液处理、沼气收集等有较高的要求，处理不当会对环境有较大的危害，同时安全填埋需要大量的土地资源，对土地造成一定的浪费。焚烧技术可以达到减量化的目的，但是容易造成二次污染。工业污泥综合利用是解决处理难题的最有效的途径。工业污泥资源化利用中需考虑对环境的影响。主要考虑三个因素：(1)产品性能及成本问题。出色的性能和低成本的造价有益于工业化应用及市场推广；(2)加工过程的普适性。这个主要由污泥的物化性质决定的；(3)符合环境标准及具有稳定性。
专利CN201810594054.3提供了一种含铜镍工业污泥无害资源化方法，它主要由药剂的添加、高温烧结、药剂浮选三部分组成，其优点是工业污泥中的铜、镍被有效的回收利用，但是此专利方法只适用于含铜、镍工业污泥，对于一般的工业污泥没有普适性，烧结的温度过高，造成成本较高。专利CN201610253500.5提供了一种工业污泥制免烧砖的方法和制备系统，它主要由脱水焙烧、混合研磨、陈化三部分组成，其优点是系统运行稳定、产量高、不产生二次污染，但是其周期长，陈化需要高压、高浓度的CO2，条件较为苛刻。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的技术不足，提出一种利用工业污泥制备胶凝材料的方法，本发明利用工业污泥以及页岩制备新型的生态材料，实现“变废为宝”。对环境和社会具有重大效益。
本发明的技术方案为：一种利用工业污泥制备胶凝材料的方法，具体步骤如下：
(1)将工业污泥干燥后用粉碎机粉碎过筛；同时将页岩用粉碎机粉碎过筛；
(2)然后将干燥过筛后的工业污泥添加到页岩中，搅拌均匀后得到干混料；将干混料搅拌均匀后以10～20℃/min的升温速率升温至700～900℃，焙烧1～2h；冷却后制得活性干混料；其中干混料中工业污泥占干混料总质量的5～15％；
(3)再将活性干混料、螯合剂、矿粉、粉煤灰加入到水泥熟料中得混合料，其中活性干混料占混合料总质量的5～15％，螯合剂占混合料总质量的0.5～1％，矿粉占混合料总质量的15～25％，粉煤灰占混合料总质量的10～20％，水泥熟料占混合料总质量的39～69.5％；然后加入水，置于搅拌机中搅拌，搅拌均匀后注入模具中振实；
(4)将注浆完毕的模具蒙上一层保鲜膜，置于恒温气候培养箱中养护12～48h后拆模具；
(5)拆模后的块体至于20～60℃的水养护箱中养护21～28d后得到胶凝材料。
优选步骤(1)中所述的过筛均为60～100目筛。
优选步骤(1)中所述的干燥温度为105～120℃，干燥时间为1～2h。
优选所述的螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸盐或三聚硫氰酸三钠盐的一种。
优选步骤(2)、(3)中所述的搅拌速率均为80～200转/分钟，搅拌时间均为20～25min。
优选步骤(3)中水的加入质量占混合料质量的15～20％。
优选步骤(3)中所述的振实频率为20～50次/分钟，振实时间为5～8min。
优选步骤(4)中恒温气候培养箱和步骤(5)中的水养护箱中的温度均为20～60℃；优选步骤(4)中恒温气候培养箱中养护时间为12～48h，优选步骤(5)中水养护箱中养护时间为21～28d。
有益效果：
本方法基于工业污泥主要成分与页岩相似，加入工业污泥代替部分页岩，所得的工业污泥和页岩的混合物能够制备水硬性良好的胶凝材料，同时胶凝材料和碱性环境下可以有效地固定工业污泥中的重金属，满足环保的要求，因此可以用工业污泥制备一种经济环保的生态功能材料。
本发明制备的工业污泥焚烧灰渣制备胶凝材料有望用于建筑行业混凝土中，该方法不仅实现了污泥减量化，而且实现了污泥的资源化，以工业污泥为原料制备胶凝材料，开辟了固体废弃物处置的新途径。
具体实施方式
实施例1：
将工业污泥于105℃干燥1h，用粉碎机粉碎过60目筛后，然后将干燥过筛后的工业污泥添加到用粉碎机粉碎过60目筛后的页岩中，其中工业污泥占干混料总质量的5％，以搅拌速率80转/分钟搅拌20min，得到干混料；将干混料搅拌均匀后以10℃/min的升温速率升温至700℃，在此温度下焙烧2h，冷却后制得活性干混料；再将活性干混料、二甲基二硫代氨基甲酸盐、矿粉、粉煤灰加入到水泥熟料中，其中活性干混料占总质量的5％，二甲基二硫代氨基甲酸盐占总质量的0.5％，矿粉占总质量的15％，粉煤灰占总质量的10％，水泥熟料占总质量的69.5％；加入占总质量20％的水，置于搅拌机中以搅拌速率80转/分钟搅拌20min，搅拌均匀后注入模具中以振实频率为20次/分钟，振实时间为5min振实；将注浆完毕的模具蒙上一层保鲜膜，置于20℃的恒温气候培养箱中养护12后拆模具；拆模后的块体至于20℃的水养护箱中养护21d后得到胶凝材料。制得胶凝材料的抗压强度为33.13MP。
表1实施例1中的胶凝材料浸出实验结果
ND:Not Detected<0.05mg/L
实施例2：
将工业污泥于110℃干燥1.5h，用粉碎机粉碎过80目筛后，然后将干燥过筛后的工业污泥添加到用粉碎机粉碎过100目筛后页岩中，其中工业污泥占干混料总质量的10％，以搅拌速率140转/分钟搅拌22min，得到干混料；将干混料搅拌均匀后以15℃/min的升温速率升温至800℃，在此温度下焙烧1.5h，冷却后制得活性干混料；再将活性干混料、三聚硫氰酸三钠盐、矿粉、粉煤灰加入到水泥熟料中，其中活性干混料占总质量的10％，三聚硫氰酸三钠盐占总质量的1％、矿粉占总质量的20％，粉煤灰占总质量的15％，水泥熟料占总质量的54％；加入占总质量15％的水，置于搅拌机中以搅拌速率140转/分钟，搅拌20min，搅拌均匀后注入模具中以振实频率为35次/分钟振实，振实时间为6min；将注浆完毕的模具蒙上一层保鲜膜，置于40℃的恒温气候培养箱中养护48h后拆模具；拆模后的块体至于40℃的水养护箱中养护28d后得到胶凝材料。制得胶凝材料的抗压强度为35.22MPa。
表2实施例2中的胶凝材料浸出实验结果
ND:Not Detected<0.05mg/L
实施例3：
将工业污泥于120℃干燥2h，用粉碎机粉碎过100目筛后，然后将干燥过筛后的工业污泥添加到用粉碎机粉碎过80目筛后页岩中，其中工业污泥占干混料总质量的15％，以搅拌速率200转/分钟搅拌25min，得到干混料；将干混料搅拌均匀后以20℃/min的升温速率升温至900℃，在此温度下焙烧1h，冷却后制得活性干混料；再将活性干混料、二甲基二硫代氨基甲酸盐、矿粉、粉煤灰加入到水泥熟料中，其中活性干混料占总质量的15％，二甲基二硫代氨基甲酸盐占总质量的1％，矿粉占总质量的25％，粉煤灰占总质量的20％，水泥熟料占总质量的39％；加入占总质量15％的水，置于搅拌机中以搅拌速率200转/分钟搅拌25min，搅拌均匀后注入模具中以振实频率为50次/分钟，振实时间为8min振实；将注浆完毕的模具蒙上一层保鲜膜，置于60℃的恒温气候培养箱中养护48h后拆模具；拆模后的块体至于60℃的水养护箱中养护28d后得到胶凝材料。制得胶凝材料的抗压强度为32.19MPa。
表3实施例3中的胶凝材料浸出实验结果
ND:Not Detected<0.05mg/L
Claims (8)
1.一种利用工业污泥制备胶凝材料的方法，具体步骤如下：
(1)将工业污泥干燥后用粉碎机粉碎过筛；同时将页岩用粉碎机粉碎过筛；
(2)然后将干燥过筛后的工业污泥添加到页岩中，搅拌均匀后得到干混料；将干混料搅拌均匀后以10～20℃/min的升温速率升温至700～900℃，焙烧1～2h；冷却后制得活性干混料；其中干混料中工业污泥占干混料总质量的5～15％；
(3)再将活性干混料、螯合剂、矿粉、粉煤灰加入到水泥熟料中得混合料，其中活性干混料占混合料总质量的5～15％，螯合剂占混合料总质量的0.5～1％，矿粉占混合料总质量的15～25％，粉煤灰占混合料总质量的10～20％，水泥熟料占混合料总质量的39～69.5％；然后加入水，置于搅拌机中搅拌，搅拌均匀后注入模具中振实；
(4)将注浆完毕的模具蒙上一层保鲜膜，置于恒温气候培养箱中养护后拆模具；
(5)拆模后的块体至于水养护箱中养护后得到胶凝材料。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(1)中所述的过筛均为60～100目筛。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(1)中所述的干燥温度为105～120℃，干燥时间为1～2h。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于所述的螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸盐或三聚硫氰酸三钠盐的一种。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(2)、(3)中所述的搅拌速率均为80～200转/分钟，搅拌时间均为20～25min。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(3)中水的加入质量占混合料质量的15～20％。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(3)中所述的振实频率为20～50次/分钟，振实时间为5～8min。
8.根据权利要求1所述方法，其特征在于步骤(4)中恒温气候培养箱和步骤(5)中的水养护箱中的温度均为20～60℃；步骤(4)中恒温气候培养箱中养护时间为12～48h，步骤(5)中水养护箱中养护时间为21～28d。
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| Title |
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|---|---|---|---|---|
| CN111548062A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-08-18 | 南京工业大学 | 一种硫酸钙污泥制备胶凝材料的工艺 |
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|---|---|
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