一种污泥基水泥混合材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种污泥基水泥混合材及其制备方法，该混合材包括污泥90～110份、粉煤灰30～50份、尾矿铝矾土10～20份及工业石膏10～20份；制法为将污泥、粉煤灰、尾矿铝矾土及工业石膏拌合烘干后，在800～1100℃条件下煅烧80～120min，冷却即可制得该水泥混合材。本发明专利技术通过将污泥、粉煤灰、尾矿铝矾土和工业石膏复配，不仅能够有效提高水泥抗折强度和抗压强度，且能够充分利用污泥原料价格低廉、来源广泛、富含多种活性氧化物等特点，为污泥的高附加值资源化利用提供了新思路；同时制备时实现了污泥的烘干、除臭、资源化处理的一体化，工艺简单，操作方便，制造成本低，产生经济效益。

Sludge based cement mixture and preparation method thereof

The invention discloses a sludge-based cement mixture and a preparation method thereof, which comprises 90-110 parts of sludge, 30-50 parts of fly ash, 10-20 parts of tailings bauxite and 10-20 parts of industrial gypsum, and is prepared by mixing and drying the sludge, fly ash, tailings bauxite and industrial gypsum, and calcining the mixture at 800-1100 C for 80-20 parts. 120min, the cement mixture can be prepared by cooling. By compounding sludge, fly ash, tailings bauxite and industrial gypsum, the invention can not only effectively improve the flexural strength and compressive strength of cement, but also fully utilize the characteristics of low cost of sludge raw materials, wide sources and rich in various active oxides, thus providing a new idea for the utilization of high added value sludge as resource. At the same time, it realizes the integration of drying, deodorization and resource treatment of sludge, which has the advantages of simple process, convenient operation, low manufacturing cost and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种污泥基水泥混合材及其制备方法
本专利技术属于水泥混合材领域，尤其涉及一种污泥基水泥混合材及其制备方法。
技术介绍
污泥是经污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，此类物质的主要特性是产量大，含水率高(可高达95％以上)，容易腐化发臭，此外由于污泥中还含有一定量的重金属，倘若处理不当，极易对周边环境造成二次污染。因此，如何解决污泥资源化利用中的问题，寻求污泥资源化利用的新途径是目前亟待解决的重要课题。现对于污泥的资源化利用，国内外均有研究，如公开号为CN105948885A的中国专利技术专利申请公开了一种活性污泥有机肥料及其制备方法；公开号为CN105948705A的中国专利技术专利申请公开了一种利用冷轧酸再生过程中产生的含硅污泥制造砖块的方法，该方法通过煅烧制备了性能良好的砖坯。虽然现有污泥的资源化处理工艺已得到人们的认可，但是仍有改进提高的空间。究其原因，一则是目前污泥烘干工艺复杂繁琐，效率较低，污泥的成型效果不佳；二则是污泥资源化技术参数要求较高，运行及维护成本过高；三则是污泥的干燥、除臭、资源化等处理未能一体化，造成如运费、仓库、货物保管费等不必要的资源浪费。因此，现亟需一种能够充分资源化污泥且成本低的方法。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种能够充分资源化污泥且成本低，工艺简单的污泥基水泥混合材，该混合材能够有效提高水泥抗折强度和抗压强度。本专利技术的第二目的是提供该水泥混合材的制备方法。技术方案：本专利技术污泥基水泥混合材，按重量份数包括如下原料：污泥90～110份、粉煤灰30～50份、尾矿铝矾土10～20份及工业石膏10～20份。本专利技术通过将污泥、粉煤灰、尾矿铝矾土和工业石膏复配，不仅工艺简单，成本低，且能够有效提高水泥抗折强度和抗压强度，充分高附加值地资源污泥；同时污泥中含有的CaSO4·xH2O与粉煤灰及尾矿铝矾土中的氧化钙、氧化铝反应生成C4A3S胶凝活性相，粉煤灰及尾矿铝矾土中氧化硅、氧化钙及氧化铝反应生成C2S胶凝活性相，胶凝活性相的生成有效提高了该污泥基水泥的胶凝性，具体的反应式分别为：CaSO4.xH20+CaO+A12O3→C4A3SSiO2+CaO+A1203→C2AS+C25进一步说，采用的粉煤灰粒径优选可为5～75μm，其按质量分数优选可包括SiO250～65％，Al2O315～40％，CaO1～4％及余量Fe2O3，该类型粉煤灰的孔隙率高达50～80％，吸水性较强，造粒能力较强，并为污泥基水泥混合材的制备提供铝质原料。再进一步说，采用的尾矿铝矾土按质量分数优选可包括Al2O350～60％、SiO220～35％、Fe2O33～5％及余量CaO，该尾矿铝矾土为污泥基水泥混合材的制备提供硅铝质原料。采用的工业石膏优选可为二水石膏、半水石膏或无水石膏。更进一步说，本专利技术制备污泥基水泥混合材的方法，包括如下步骤：按重量份数将污泥、粉煤灰、尾矿铝矾土及工业石膏拌合烘干后，在800～1100℃条件下煅烧80～120min，冷却即可制得该水泥混合材。更进一步说，制备时烘干是在600～800℃条件下烘干40～70min。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该污泥基水泥混合材通过将污泥、粉煤灰、尾矿铝矾土和工业石膏复配，不仅能够有效提高水泥抗折强度和抗压强度，且能够充分利用污泥原料价格低廉、来源广泛、富含多种活性氧化物的特点，扩大了污泥的应用市场，合理使用固体废弃物，环境友好，为污泥的高附加值资源化利用提供了新思路；同时制备时实现了污泥的烘干、除臭、资源化处理的一体化，工艺简单，操作方便，制造成本低，产生经济效益。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。实施例1原料组分：污泥90份、粉煤灰30份、尾矿铝矾土10份及二水石膏10份。本专利技术制备污泥基水泥混合材的方法包括如下步骤：(1)通过输送机将污泥堆棚中的污泥输送至搅拌机中，加入粉煤灰、尾矿铝矾土及二水石膏，使之混合均匀，制得湿污泥混料；(2)将湿污泥混料通过输送机输送至烘干机内，在600℃对混料进行高温烘干70min，使污泥的含水率＜20％，制得干燥污泥混料；(3)将上述的干燥污泥混料通过输送机输送至出铁设备中，而后于煅烧炉在900℃对混料进行高温煅烧120min，充分调动污泥中钙、铝等氧化物的活性，随后出料并于冷却机中急冷，制得该污泥基水泥混合材，于成品堆棚中存储即可。实施例2原料组分：污泥100份、粉煤灰50份、尾矿铝矾土20份、二水石膏20份。本专利技术制备污泥基水泥混合材的方法包括如下步骤：(1)通过输送机将污泥堆棚中的污泥输送至搅拌机中，加入粉煤灰、尾矿铝矾土及二水石膏，使之混合均匀，制得湿污泥混料；(2)将湿污泥混料通过输送机输送至烘干机内，在800℃对混料进行高温烘干40min，使污泥的含水率＜20％，制得干燥污泥混料；(3)将上述的干燥污泥混料通过输送机输送至出铁设备中，而后于煅烧炉在1100℃对混料进行高温煅烧90min，充分调动污泥中钙、铝等氧化物的活性，随后出料并于冷却机中急冷，制得该污泥基水泥混合材，于成品堆棚中存储即可。实施例3原料组分：污泥110份、粉煤灰30份、尾矿铝矾土20份、二水石膏20份。本专利技术制备污泥基水泥混合材的方法包括如下步骤：(1)通过输送机将污泥堆棚中的污泥输送至搅拌机中，加入粉煤灰、尾矿铝矾土及二水石膏，使之混合均匀，制得湿污泥混料；(2)将湿污泥混料通过输送机输送至烘干机内，在800℃对混料进行高温烘干40min，使污泥的含水率＜20％，制得干燥污泥混料；(3)将上述的干燥污泥混料通过输送机输送至出铁设备中，而后于煅烧炉在1100℃对混料进行高温煅烧120min，充分调动污泥中钙、铝等氧化物的活性，随后出料并于冷却机中急冷，制得该污泥基水泥混合材，于成品堆棚中存储即可。根据GBT17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)，对上述实施例制备的污泥基水泥混合材性能进行测定，其中污泥基水泥混合材替代水泥的比例固定为30％，获得的结果如下表1所示。表1水泥力学性能通过表1可知，本专利技术采用污泥制备的水泥混合材，其28天抗压强度能够达50MPa左右，抗折强度能够达8MPa左右，抗压强度和抗折强度明显提高。对比例1基本步骤与实施例1相同，不同之处在于污泥基水泥混合材中的原料组分含量，具体为：污泥100份、粉煤灰20份、尾矿铝矾土30份及二水石膏30份。制备方法与实施例1相同。对比例2基本步骤与实施例1相同，不同之处在于污泥基水泥混合材中的原料组分含量，具体为：污泥100份、粉煤灰60份、尾矿铝矾土5份及二水石膏5份。制备方法与实施例1相同。将对比例1和对比例2制备的污泥基水泥混合材性能进行测定，获得的结果如下表2所示。表2水泥力学性能通过表2可知，采用污泥90～110份、粉煤灰30～50份、尾矿铝矾土10～20份及二水石膏10～20份制备的混合材的抗压强度和抗折强度较高，对比例1和对比例2制备的混合材的抗压强度和抗折强度较差，这是由于粉煤灰加入量较少时使得污泥造粒不充分，影响污泥的烘干效率，工业石膏加入量较少时，会造成该水泥混合材中C4A3S的形成量减少，降低了其胶凝活性。对比例3基本步骤与实施例1相同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污泥基水泥混合材，其特征在于按重量份数包括如下原料：污泥90～110份、粉煤灰30～50份、尾矿铝矾土10～20份及工业石膏10～20份。

【技术特征摘要】
1.一种污泥基水泥混合材，其特征在于按重量份数包括如下原料：污泥90～110份、粉煤灰30～50份、尾矿铝矾土10～20份及工业石膏10～20份。2.根据权利要求1所述的污泥基水泥混合材，其特征在于：所述粉煤灰粒径为5～75μm。3.根据权利要求1所述的污泥基水泥混合材，其特征在于：所述粉煤灰按质量分数包括SiO250～65％、Al2O315～40％、CaO1～4％及余量Fe2O3。4.根据权利要求1所述的污泥基水泥混合材，其特征在于：所述尾矿铝矾土按质量分数包括Al2O350～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：林汉成，吴其胜，闵治安，徐宏兵，高仕宝，
申请(专利权)人：盐城市诚信水泥机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32