CN111548062B - 一种硫酸钙污泥制备胶凝材料的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硫酸钙污泥制备胶凝材料的工艺。具体步骤如下：将干燥后的硫酸钙污泥与焦炭粉按比例混合均匀后于管式炉中以保护气氛900～1200℃下热解60～150min；所得的污泥残渣冷却后研磨过筛；按质量比为：研磨过后的污泥残渣2～8份、掺合料(干基)7～13份、水泥35～45份、砂石140～150份，混合均匀，得干性物料；加水搅拌；将湿性混料注入模具中，振实；置于恒温培养箱中养护后拆模；拆模后的块体置于水养护箱中养护后得到胶凝材料。本发明能因地制宜地处理工业废弃物，有效保护水土资源，控制环境污染。具有重大的环境、经济和社会效益。

Description

一种硫酸钙污泥制备胶凝材料的工艺
技术领域
本发明涉及一种固体废物的资源化利用，具体涉及一种硫酸钙污泥制备胶凝材料的工艺。
背景技术
我国每年有上亿吨硫酸盐工业固废产生，硫酸钙污泥是比较具有代表性的污染物。酸性废水(以H2SO4为主)在生化处理前需经过pH调节，一般在调节池或中和池中投入石灰水来处理，会产生大量的CaSO4沉淀，与池底的污泥混合在一起，会产生大量的硫酸钙污泥，与此相类似的还有磷石膏和钛石膏等固废。这些污泥具有涉及范围广、产生量大、处置困难等特点，给企业带来压力的同时也或多或少存在环境污染风险及社会隐患。如何合理有效地处置这类污泥成为领域内亟待解决的问题。
将硫酸钙污泥资源化利用是解决上述问题的根本途径。该种硫酸钙污泥的资源化利用必须从资源利用和环境影响两方面予以考虑。在目前的研究中，该种硫酸钙污泥的资源化利用需要考虑以下3个因素：(1)使用性能和成本。良好的使用性能和成本是资源化利用和市场化推广的必要条件。(2)加工适应性。这主要由硫酸钙污泥的物化性质决定。(3)符合环境标准且具有长期稳定性。
该类硫酸钙污泥的主要无机成分有CaSO4、SiO2，其他还含有Ca、Al、Fe等无机盐成分，成分相对比较简单，在一定温度下热解还原该种污泥，可将其中超标的S元素给脱离出去，形成纯净的SO2得以资源化利用，热解过后的污泥残渣则因为CaSO4的减少，可以达到混凝土的掺合料标准。具有极其重大的环境、经济和社会效益。
发明内容
发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种硫酸钙污泥制备胶凝材料的工艺，本发明在一定的温度下热解还原硫酸钙污泥，从而使得其中的CaSO4被分解为SO2利用，剩余的污泥残渣可回收制备胶凝材料。具有重大的环境、经济和社会效益。
本发明的技术方案为：一种硫酸钙污泥制备胶凝材料的工艺，具体步骤如下：
(1)干燥：取硫酸钙污泥放入烘箱中干燥，待用；
(2)热解还原：将干燥后的硫酸钙污泥与焦炭粉按照摩尔比0.5～1.5的比例混合均匀后于管式炉中以保护气氛(优选氮气)900～1200℃下热解60～150min；
(3)步骤(2)所得的污泥残渣冷却后研磨过筛，备用；
(4)物料复配比按质量比为：研磨过后的污泥残渣2～8份、掺合料(干基)7～13份、水泥35～45份、砂石140～150份，混合均匀，得干性物料；
(5)按照水料质量比为0.125～0.2的比例加水，置于搅拌机中搅拌得湿性混料；
(6)将湿性混料注入模具中，振实；
(7)将注浆完毕的模具蒙上一层保护膜，置于恒温培养箱中养护后拆模；
(8)拆模后的块体置于水养护箱中养护后得到胶凝材料。
优选步骤(1)中所述的干燥温度为100～120℃，干燥时间为90～180min。
优选步骤(3)中所述的过筛为过120目筛。
优选步骤(4)中所述的掺合料为矿粉、粉煤灰或高炉渣的一种。
优选步骤(4)中所述的水泥为强度等级为P.O 42.5水泥。
优选步骤(5)中所述的搅拌速度为50～200转/分钟，搅拌时间为20～35min。
优选步骤(6)中所述的振实频率为20～50次/分钟，振实时间为2～5min。
优选步骤(7)中所述的保护膜为保鲜膜或塑封袋的一种。优选步骤(7)中所述的恒温培养箱中养护，其养护温度为20～80℃，养护时间为12～48小时。
优选步骤(8)所述的特征在于水养护箱的养护温度为20～80℃，养护时间至少为28d。
有益效果
1.本工艺解决了硫酸钙污泥的处置，可以将污泥中过多的CaSO4有效转化成可利用物质；
2.反应过程无氧气，阻断了二噁英的生成，污染可控；
3.反应过后的污泥残渣可以制备胶凝材料，解决了处理处置问题。
具体实施方式
实施例1：
取适量硫酸钙污泥在100℃下干燥180min，将已干燥的硫酸钙污泥与焦炭粉以1：2的比例混合均匀，放置于管式炉中，在氮气气氛下将样品以900℃的温度热解还原150min，产生的气体以碱吸收液处理。取冷却后的污泥残渣研磨过120目筛，备用，取2份备用污泥残渣，13份掺合料(高炉渣)，35份水泥，砂石150份(以上均为重量份)，混合均匀；将备用好的干性物料放入搅拌机中，按水料质量比0.125加入25份水，以50转/分钟搅拌35min得湿性混料，将湿性混料注入模具中以20次/分钟的频率振实5min；将注浆完毕的模具蒙上一层保鲜膜，置于20℃的恒温培养箱中养护48小时后拆模，将拆模后的块体置于20℃的水养护箱中养护28d得胶凝材料。
表1实施例1中的试件检测指标
Figure BDA0002467827350000031
实施例2：
取适量硫酸钙污泥在105℃下干燥150min，将已干燥的硫酸钙污泥与焦炭粉以3：4的比例混合均匀，放置于管式炉中，在氮气气氛下将样品以1000℃的温度热解还原120min，产生的气体以碱吸收液处理。取冷却后的污泥残渣研磨过120目筛，备用，取4份备用污泥残渣，11份掺合料(粉煤灰)，40份水泥，砂石145份(以上均为重量份)，混合均匀；将备用好的干性物料放入搅拌机中，按水料质量比0.15加入30份水，以100转/分钟搅拌30min得湿性混料，将湿性混料注入模具中以30次/分钟的频率振实4min；将注浆完毕的模具蒙上一层保鲜膜，置于40℃的恒温培养箱中养护36小时后拆模，将拆模后的块体置于40℃的水养护箱中养护28d得胶凝材料。
表2实施例2中的试件检测指标
Figure BDA0002467827350000041
实施例3：
取适量硫酸钙污泥在110℃下干燥120min，将已干燥的含硫酸钙污泥与焦炭粉以1：1的比例混合均匀，放置于管式炉中，在氮气气氛下将样品以1100℃的温度热解还原90min，产生的气体以碱吸收液处理。取冷却后的污泥残渣研磨过120目筛，备用，取6份备用污泥残渣，9份掺合料(矿粉)，40份水泥，砂石145份，混合均匀；将备用好的干性物料放入搅拌机中，按水料质量比0.175加入35份水(以上均为重量份)，以150转/分钟搅拌25min得湿性混料，将湿性混料注入模具中以40次/分钟的频率振实3min；将注浆完毕的模具蒙上一层塑封袋，置于60℃的恒温培养箱中养护24小时后拆模，将拆模后的块体置于60℃的水养护箱中养护28d得胶凝材料。
表3实施例3中的试件检测指标
Figure BDA0002467827350000042
实施例4：
取适量硫酸钙污泥在120℃下干燥90min，将已干燥的含硫酸钙污泥与焦炭粉以3：2的比例混合均匀，放置于管式炉中，在氮气气氛下将样品以1200℃的温度热解还原60min，产生的气体以碱吸收液处理。取冷却后的污泥残渣研磨过120目筛，备用，取8份备用污泥残渣，7份掺合料(矿粉)，45份水泥，砂石140份(以上均为重量份)，混合均匀；将备用好的干性物料放入搅拌机中，按照水料比0.2加入40份水，以200转/分钟搅拌20min得湿性混料，将湿性混料注入模具中以50次/分钟的频率振实2min；将注浆完毕的模具蒙上一层塑封袋，置于80℃的恒温培养箱中养护12小时后拆模，将拆模后的块体置于80℃的水养护箱中养护28d得胶凝材料。
表4实施例4中的试件检测指标
Figure BDA0002467827350000051

Claims (10)

1.一种硫酸钙污泥制备胶凝材料的工艺，具体步骤如下：
(1)干燥：取硫酸钙污泥放入烘箱中干燥，待用；
(2)热解还原：将干燥后的硫酸钙污泥与焦炭粉按照摩尔比0.5～1.5的比例混合均匀后于管式炉中以保护气氛900～1200℃下热解60～150min；
(3)步骤(2)所得的污泥残渣冷却后研磨过筛，备用；
(4)物料复配比按质量比为：研磨过后的污泥残渣2～8份、掺合料干基7～13份、水泥35～45份、砂石140～150份，混合均匀，得干性物料；
(5)按照水料质量比为0.125～0.2的比例加水，置于搅拌机中搅拌得湿性混料；
(6)将湿性混料注入模具中，振实；
(7)将注浆完毕的模具蒙上一层保护膜，置于恒温培养箱中养护后拆模；
(8)拆模后的块体置于水养护箱中养护后得到胶凝材料。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(1)中所述的干燥温度为100～120℃，干燥时间为90～180min。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(3)中所述的过筛为过120目筛。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(4)中所述的掺合料为矿粉、粉煤灰或高炉渣的一种。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(4)中所述的水泥为强度等级为P.O42.5水泥。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(5)中所述的搅拌速度为50～200转/分钟，搅拌时间为20～35min。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(6)中所述的振实频率为20～50次/分钟，振实时间为2～5min。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(7)中所述的保护膜为保鲜膜或塑封袋的一种。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(7)中所述的恒温培养箱中养护，其养护温度为20～80℃，养护时间为12～48小时。
10.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤(8)所述的特征在于水养护箱的养护温度为20～80℃，养护时间至少为28d。
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