CN115108740A - 一种处置焦化厂污染土的水泥熟料 - Google Patents

一种处置焦化厂污染土的水泥熟料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处置焦化厂污染土的水泥熟料，包括以下重量份的原料：石灰石80～88份，铝制校正剂3.5～8份，铁粉3～5份，砂岩1～4份，焦化厂处置污染土1～8份，处理剂0.01～0.4份。处理剂由秸秆、甘油与硅酸钙按(5～10)：(1～5)：(3～5)的质量比组成。水泥熟料的制备方法：将焦化厂污染土剔除大块异物并粉碎，加入粉碎后的秸秆，静置后得到预处理的污染土；再与剩余原料混合均匀后送入水泥旋转窑烧结，烧结后得到水泥熟料。本发明将焦化厂污染土用于水泥熟料的生产，既降低了水泥成本，处置了污染土，还提高了生料磨机台时和易烧性，降低了制备水泥熟料的烧结能耗，提高熟料产品抗压强度。

Description

一种处置焦化厂污染土的水泥熟料
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种处置焦化厂污染土的水泥熟料。
背景技术
焦化厂主要是供应城市煤气和焦炭，同时还生产硫铵、轻苯、工业萘、酚类等40多种化工产品，根据一般焦化厂的生产工程，可能产生的污染物主要为有机污染物，如多环芳烃、芳香类有机物等，具体如：苯、苯胺、苯并荜、烟尘、煤粉尘、焦尘、SO2、NOX、 酚、SO3、H2S等。这些有机物不但毒性大，而已具有一定的挥发性。伴随着这些焦化企 业的搬迁，搬迁后所遗留的污染问题显的尤为严重。在焦化厂多年的生产过程中，由于很 多原因导致的泄露使厂区的污染受到了严重的污，如果该块场地未来用作居住、商业等用 地，必须清除风险后才能进行建设使用。
水泥窑是发达国家处置危险废物和城市生活垃圾的重要设施，得到了广泛的认可和应 用。《巴塞尔公约》确定水泥窑炉是处置危险废物的最佳窑炉。水泥窑具有热容量大、煅 烧温度高、物料停留时间长的特点，废弃物中的有机组分在窑内充分分解，无机组分固化 在水泥熟料中，无灰渣产生。同时，窑内特有的碱性环境可吸收HCl、HF、SO2等污染物，从而抑制二噁英的生成。利用水泥窑处置危险废物的天然优势，无害化协同处置危险废物存在以下优势：
1)水泥熟料的工艺机理决定了水泥窑内具有煅烧温度高和烟气停留时间长的 特点，利用水泥窑1450℃以上高温消解能力，危险废物中有害有机物可充分燃烧，焚烧 率可达99.9999％，即使是稳定的有机物如二噁英也能被完全分解；
2)水泥窑热容量大，工作状态稳定，危险废物的焚烧不会影响最终产品——“水泥”的品质；
3)水泥窑内的耐火砖、原料、窑皮及熟料均为碱性，可吸收HCl，HF，SO2，从 而抑制其排放；
4)危废资源化处置彻底干净，不会产生二次污染。
5)可以直接利用现有场地和窑炉，既解决了焚烧炉选址的困难，又可以节省 新建危险废物焚烧炉的费用。
焦化厂污染土中含有硅、铝、铁、钙等水泥生产所需要的氧化物，但目前还位未有将 焦化厂污染土用于水泥熟料的报道，如果能将其用于水泥熟料中，则既能有效处置焦化厂 污染土，又能降低水泥的生产成本。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种处置焦化厂污染土的水泥熟料。本发明 将焦化厂污染土用于水泥熟料的生产，既降低了水泥成本，处置了污染土，还提高了生料 的磨机台时和熟料的抗压强度，还降低了制备水泥熟料的烧结能耗。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种处置焦化厂污染土的水泥熟料，包括以下重量份的原料：
石灰石80～88份，铝制校正剂3.5～8份，铁粉3～5份，砂岩1～4份，焦化厂处置污染土1～8份，处理剂0.01～0.4份。
优选的，所述铝制校正剂为煤矸石或粉煤灰；所述焦化厂处置污染土的用量与铝制校 正剂的质量比为1：(1～4)。
优选的，所述焦化厂处置污染土的用量与砂岩的质量比为1：(1～4)。
优选的，所述处理剂包括秸秆、甘油与硅酸钙；所述秸秆、甘油与硅酸钙的质量比为 (5～10)：(1～5)：(3～5)。
优选的，所述处理剂的总用量占焦化厂污染土总质量的3～5％。
本发明的第二方面，提供水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，加入粉碎后的秸秆，混合均匀，静置后得到预处理的污染土；
(2)按重量份称量预处理的污染土、甘油与硅酸钙、石灰石、铝制校正剂、铁粉、 砂岩，混合均匀后送入水泥旋转窑烧结，烧结后得到水泥熟料。
优选的，步骤(1)中，所述静置的时间为7～15天。
优选的，步骤(2)中，所述烧结的温度为1350～1450℃，烧结的时间为0.5～1.5min。
本发明的第三方面，提供水泥熟料在降低水泥成本中的应用。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过采用秸秆、甘油和硅酸钙对污染土进行预处理。高温烧结制备水泥熟料的过程中，使污染土中的有害物完全分解；可显著提高原料的磨机台时和易烧性，以及制备得到的熟料的抗压强度。
(2)本发明降低了水泥熟料的生产成本，还能帮助焦化厂处置污染土，一举多得，为焦化厂的污染土开辟了新的废物利用领域。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有 指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理 解的相同含义。
正如背景技术部分介绍的，焦化厂污染土含大量污染物和有毒物质，所以污染土的处 置一直是焦化厂非常头疼的事情。焦化厂污染土中含有硅、铝、铁、钙等水泥生产所需要 的氧化物，但直接将焦化厂污染土添加到水泥熟料的原料中，降低了磨机台时和水泥熟料 的抗压强度。
基于此，本发明的目的是提供一种处置焦化厂污染土的水泥熟料，将焦化厂处置污染 土部分代替煤矸石或粉煤灰、砂岩使用。秸秆可用于修复污染土，但秸秆修复后的污染土 添加到水泥熟料的原料中，降低了水泥熟料的抗压强度。通过发明人不断摸索研究发现， 在焦化厂污染土中再加入甘油和硅酸钙后，在烧结过程中，两者可以与秸秆协同作用，不 仅可以在水泥熟料的烧结过程中使得污染土中的有害物质被完全除去，还可以显著降低制 备得到的水泥熟料烧结过程的能耗，提高原料的磨机台时和水泥熟料的抗压强度。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的 实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买 得到。
说明：实施例和对比例所用污染土和原材料的成分表见表1。
表1
Figure BDA0003656191200000031
实施例1
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，向3.5kg粉碎后的焦化厂污染土中加0.08kg 1～10mm的小麦秸秆，混合均匀后静置15天得到预处理的污染土。
将预处理的污染土与0.02kg甘油、0.04kg硅酸钙、85kg石灰石、3.5kg煤矸石、4kg铁粉、2.5kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥旋转窑在1450℃下烧结0.5h，烧结 后得到水泥熟料。
实施例2
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，向2kg粉碎后的焦化厂污染土中加入0.04kg 1～10mm的小麦秸秆，混合均匀后静置15天得到预处理的污染土。
将预处理的污染土与0.015kg甘油、0.025kg硅酸钙、85kg石灰石，8kg煤矸石，4kg铁粉，2.5kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥旋转窑在1450℃下烧结0.5h，烧结 后得到水泥熟料。
实施例3
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，向3.5kg吨粉碎后的焦化厂污染土中加入0.1kg 1～10mm的小麦秸秆，混合均匀后静置7天得到预处理的污染土。
将预处理的污染土与0.025kg甘油、0.05kg硅酸钙、85kg石灰石，3.5kg粉煤灰，4kg铁粉，2.5kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥旋转窑在1350℃下烧结0.5h，烧结 后得到水泥熟料。
实施例4
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，向2kg粉碎后的焦化厂污染土中加入0.05kg 1～10mm的小麦秸秆，混合均匀后静置7天得到预处理的污染土。
将预处理的污染土与0.025kg甘油、0.025kg硅酸钙、85kg石灰石，8.0kg粉煤灰，4kg 铁粉，2.5kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥旋转窑在1350℃下烧结0.5h，烧结 后得到水泥熟料。
实施例5
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，向2kg粉碎后的焦化厂污染土中加入0.05kg 1～10mm的小麦秸秆，混合均匀后静置30天得到预处理的污染土。
将预处理的污染土与0.025kg甘油、0.025kg硅酸钙、85kg石灰石，5kg粉煤灰，4kg铁粉，2.0kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥旋转窑在1450℃下烧结0.5h，烧结 后得到水泥熟料。
实施例6
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，向1kg粉碎后的焦化厂污染土中加入0.025kg 1～10mm的小麦秸秆，混合均匀后静置30天得到预处理的污染土。
将预处理的污染土与0.0125kg甘油、0.0125kg硅酸钙、85kg石灰石，5kg粉煤灰，4kg铁粉，4kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥窑1450℃烧制1h得到水泥熟料。
对比例1
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎。
取3.5kg未经处理的焦化厂污染土、85kg石灰石、3.5kg煤矸石、4kg铁粉、2.5kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥旋转窑在1450℃下烧结0.5h，烧结后得到水泥熟料。
对比例2
(1)将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，向3.5kg粉碎后的焦化厂污染土中加入0.28kg 1～10mm的小麦秸秆，混合均匀后静置7天得到预处理的污染土。
(2)将85kg石灰石，3.5kg煤矸石，4kg铁粉，2.5kg砂岩，步骤(1)制备的焦化 厂处置污染土送入磨机中混合均匀，然后送入水泥窑1450℃烧制1h得到水泥熟料。
对比例3
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎。
取3.5kg未经处理的焦化厂污染土、0.105kg甘油、85kg石灰石、3.5kg煤矸石、4kg铁粉、2.5kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥旋转窑在1450℃下烧结0.5h，烧结 后得到水泥熟料。
对比例4
将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎。
取3.5kg未经处理的焦化厂污染土、0.14kg硅酸钙、85kg石灰石、3.5kg煤矸石、4kg铁粉、2.5kg砂岩送入磨机中混合均匀，然后送入水泥旋转窑在1450℃下烧结0.5h，烧结 后得到水泥熟料。
从焦化厂回收染土的价格是170元/吨，此价格是焦化厂付给回收企业的钱，所以可 以记为-170元/吨。本发明所用小麦秸秆、甘油和硅酸钙的价格表2。制备一吨水泥熟料所 节约的价格见表3。
表2
项目 小麦秸秆 工业甘油 硅酸钙 烧结所用标准煤
价格 650元/吨 6.5元/kg 1.5元/kg 800元/吨
表3
Figure BDA0003656191200000061
目前，市面上煤矸石的价格为70～80元/吨，粉煤灰的价格为140～180元/吨，砂岩的 价格为40～50元/吨。采用实施例1和3的方法处置污染土，可节省0.6和0.78元，合计 到制备一吨水泥熟料，可节省6.06元和7.93元。再加上每吨节省的标准煤，实际可节省 7.5～9.5元。采用实施例6的方法，制备一吨水泥熟料最低可节省2.0元左右。目前，市面 上一吨水泥熟料的价格在360～400元，采用本发明的方法，最高可降低水泥熟料价格的 2～3％。最重要的是使焦化厂头疼的污染土也得到妥善处置。
试验例
实施例1～6和对比例1～4的原料的磨机台时见表4。对实施例1～6和对比例1～4制备 的水泥熟料的抗压强度进行检测。抗压强度的测试方法参见《GB/T 21372-2008硅酸盐水 泥熟料》，测试结果如表4所示。
表4
Figure BDA0003656191200000062
Figure BDA0003656191200000071
由表3可知，实施例1～6制备水泥熟料时的磨机台时显著提高，并且制备得到的水泥 熟料的抗压强度也显著高于对比例1～4。实施例1～6烧结每吨水泥熟料耗标准煤显著低于 对比例1～4。
说明本发明的处置方法，可显著可以显著降低水泥熟料烧结过程的能耗，提高原料的 磨机台时和水泥熟料的抗压强度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人 员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种处置焦化厂污染土的水泥熟料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
石灰石80～88份，铝制校正剂3.5～8份，铁粉3～5份，砂岩1～4份，焦化厂处置污染土1～8份，处理剂0.01～0.4份。
2.根据权利要求1所述的水泥熟料，其特征在于，所述铝制校正剂为煤矸石或粉煤灰；所述焦化厂处置污染土的用量与铝制校正剂的质量比为1：(1～4)。
3.根据权利要求1所述的水泥熟料，其特征在于，所述焦化厂处置污染土的用量与砂岩的质量比为1：(1～4)。
4.根据权利要求1所述的水泥熟料，其特征在于，所述处理剂包括秸秆、甘油与硅酸钙；所述秸秆、甘油与硅酸钙的质量比为(5～10)：(1～5)：(3～5)。
5.根据权利要求4所述的水泥熟料，其特征在于，所述处理剂的总用量占焦化厂污染土总质量的3～5％。
6.权利要求1～5任一项所述的水泥熟料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将焦化厂污染土剔除大块异物，并粉碎，加入粉碎后的秸秆，混合均匀，静置后得到预处理的污染土；
(2)按重量份称量预处理的污染土、甘油与硅酸钙、石灰石、铝制校正剂、铁粉、砂岩，混合均匀后送入水泥旋转窑烧结，烧结后得到水泥熟料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述静置的时间为7～30天。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述烧结的温度为1350～1450℃，烧结的时间为0.5～1.5min。
9.权利要求1～5任一项所述的水泥熟料在降低水泥成本中的应用。
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