利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂及其使用方法技术

本发明专利技术提供了一种利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂及其使用方法，该淤泥固化剂包括如下组分：钢渣改性磷石膏粉40～70％，胶结剂30～60％和增强剂1～10％；所述钢渣改性磷石膏粉由质量百分比为5～25％的钢渣和75～95％的磷石膏混合改性而成。该发明专利技术利用钢渣先改性磷石膏，钢渣的碱性物质与磷石膏中含有可溶性的磷酸、磷酸钙、氟化物杂质反应转化为难溶沉淀物质，增加晶体间的粘结力，从而提高磷石膏胶结性能，同时磷石膏中硫酸、磷酸等酸性物质与钢渣混合会破坏钢渣中玻璃体结构，使钢渣中致密的硅酸盐玻璃体结构解离，提高钢渣的水化活性，进而提高固化剂固化淤泥强度。

【技术实现步骤摘要】
利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂及其使用方法
本专利技术属于工业固体废弃物资源化利用
，具体涉及一种利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂及其使用方法。
技术介绍
磷石膏是湿法生产磷酸产生的工业废渣，主要成分是二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)与天然石膏相同，因含有磷酸、磷酸钙等杂质被称为磷石膏。据磷复肥工业协会统计，2018年我国磷石膏产量达到7800万吨，综合利用率为39.7％，每年新增堆存量超过4000万吨，新增占地超过4000公顷，历史堆存量超过3亿吨，大量的磷石膏堆存占用宝贵的土地资源，同时会造成严重的土壤和水体等环境污染。近年来国家相继发布《长江经济带生态环境保护规划》、《长江保护修复攻坚战行动计划》和“三磷”综合整治等政策对磷石膏产量和堆存提出严格要求。钢渣是钢铁行业在炼钢过程中产生的工业废渣，钢渣因胶凝活性低，耐磨性差、体积稳定性不良等问题限制其资源化利用量，目前钢渣的综合利用情况目前我国钢渣年产量达到1.2亿吨，历史堆存量超过10亿吨，钢渣的综合利用率为25％左右，随着《环境保护税法》和《固体废物污染环境防治法》的施行，对工业固体废物处置和利用提出严格的要求,如何进一步提高磷石膏和钢渣的资源化利用量成为磷化工和钢铁行业亟待解决的问题。在河湖清淤、水利工程施工过程中产生大量的淤泥，目前淤泥固化剂传统材料是水泥和石灰，但是水泥和石灰在固化淤泥强度较低，成本较高，新型淤泥固化剂通常是矿渣、粉煤灰、生石灰和工业石膏几种混合材料，但是磷石膏只作为一种硫酸盐激发剂，掺量范围在5～15％，在一定程度上限制了磷石膏的利用量。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有淤泥固化剂成本高、固化强度低的问题。为此，本专利技术提供了一种利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，包括如下组分：钢渣改性磷石膏粉40～70％，胶结剂30～60％和增强剂1～10％；所述钢渣改性磷石膏粉由质量百分比为5～25％的钢渣和75～95％的磷石膏混合改性而成。进一步的，所述钢渣改性磷石膏粉的比表面积大于400m2/kg。进一步的，所述胶结剂由矿渣、硅灰和赤泥复合而成。进一步的，所述胶结剂中各组分质量百分比如下：矿渣50～80％、硅灰5～15％、赤泥5～45％。进一步的，所述胶结剂的比表面积大于400m2/kg。进一步的，所述增强剂为氯化钙、生石灰、水玻璃、氯化铝、甲酸钙、玻璃纤维、醋酸钙、偏高岭土中的任一种或多种组合物。另外，本专利技术还提供了上述利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂的使用方法，包括如下步骤：1)将钢渣经过破碎、筛分、磁选、粉磨处理，再将处理后的钢渣与磷石膏按照配方剂量加入搅拌系统中混合料搅拌均匀，且在搅拌过程中喷洒醋酸水溶液喷雾，混匀后的混合料放入闷料系统中进行闷料处理，然后将混合料经过烘干翻炒、陈化处理后进行粉磨，并添加糖蜜渣作为外加剂，制得钢渣改性磷石膏粉；2)将步骤1)制得的钢渣改性磷石膏粉通过输送系统添加到需要固化的淤泥中，并将钢渣改性磷石膏粉与淤泥机械搅拌混合均匀；3)将胶结剂和增强剂按照配方剂量加入到步骤2)的淤泥中，并与淤泥充分接触混合即可。进一步的，所述步骤1)中经破碎、筛分、磁选、粉磨处理后的钢渣比表面积不低于300m2/kg。进一步的，所述步骤1)中外加剂为糖蜜渣、醋酸钙、淀粉渣、碳酸钠中任一种或多种组合物。进一步的，淤泥固化剂按照淤泥干重的15～30％掺入淤泥中，搅拌均匀。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提供的这种利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂利用钢渣先改性磷石膏，钢渣的碱性物质与磷石膏中含有可溶性的磷酸、磷酸钙、氟化物杂质反应转化为难溶沉淀物质，增加晶体间的粘结力，从而提高磷石膏胶结性能，同时磷石膏中硫酸、磷酸等酸性物质与钢渣混合会破坏钢渣中玻璃体结构，使钢渣中致密的硅酸盐玻璃体结构解离，提高钢渣的水化活性，进而提高固化剂固化淤泥强度。(2)本专利技术提供的这种利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂由工业固体废弃物制备，成本低，且其中钢渣改性磷石膏的掺量高，增加了磷石膏资源化利用量，同时磷石膏不需要高温煅烧处理，降低磷石膏的利用成本，该淤泥固化剂固化淤泥的强度相较于水泥大大提高。(3)本专利技术提供的这种利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂在固化淤泥的过程中钢渣改性磷石膏粉与淤泥混合，快速吸收淤泥中水分和有机物，在淤泥颗粒表面溶解析晶，降低淤泥中自由水，且在此过程中钢渣改性磷石膏粉在淤泥颗粒表面形成石膏晶体，减少固化剂水化产物与淤泥中富里酸的接触机率，形成一层水化硅酸盐保护膜，减少富里酸对水化硅酸盐矿物的溶解，增加水化产物对淤泥颗粒间胶结作用；而胶结剂和增强剂的添加，进一步激发钢渣改性磷石膏粉参与水化硬化反应，在胶结剂和增强剂作用下，钢渣和磷石膏在淤泥中发生水化反应生成硫铝酸钙、氯铝酸钙、氯铁酸钙、硫铁酸钙等针状或细棒状水硬性矿物填充淤泥中孔隙，增加固化淤泥密实度；胶结剂在增强剂作用下生成网状的水化硅酸钙凝胶，增加针状或细棒状水硬性矿物、石膏晶体和淤泥颗粒彼此间黏结力，从而提高了淤泥固化体力学强度。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，包括如下组分：钢渣改性磷石膏粉40～70％，胶结剂30～60％和增强剂1～10％；所述钢渣改性磷石膏粉由质量百分比为5～25％的钢渣和75～95％的磷石膏混合改性而成。其中，钢渣改性磷石膏粉的制备过程如下：将钢渣经过破碎、筛分、磁选、粉磨处理，粉磨处理后钢渣比表面积不低于300m2/kg，再将处理后的钢渣与磷石膏按照配方剂量加入搅拌系统中混合料搅拌均匀，且在搅拌过程中喷洒醋酸水溶液喷雾，混匀后的混合料放入闷料系统中进行闷料处理24～96h，然后将混合料经过炒锅在120～200℃进行翻炒1～5h、陈化处理24h以上，然后添加0.02～3％外加剂(糖蜜渣、醋酸钙、淀粉渣、碳酸钠中任一种或多种组合物)进行粉磨，制得钢渣改性磷石膏粉，钢渣改性磷石膏粉的比表面积大于400m2/kg。所述胶结剂由矿渣、硅灰和赤泥复合而成，所述胶结剂中各组分质量百分比如下：矿渣50～80％、硅灰5～15％、赤泥5～45％；所述胶结剂的比表面积大于400m2/kg。所述增强剂为氯化钙、生石灰、水玻璃、氯化铝、甲酸钙、玻璃纤维、醋酸钙、偏高岭土中的任一种或多种组合物。采用本专利技术的这种利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂固化淤泥的具体过程如下：首先，将制得的钢渣改性磷石膏粉通过输送系统添加到需要固化的淤泥中，并将钢渣改性磷石膏粉与淤泥机械搅拌混合均匀；然后，将胶结剂和增强剂按照配方剂量加入到钢渣改性磷石膏粉处理后淤泥中，并与淤泥充分接触混合即可。其中，淤泥固化剂按照淤泥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，其特征在于，包括如下组分：钢渣改性磷石膏粉40～70％，胶结剂30～60％和增强剂1～10％；所述钢渣改性磷石膏粉由质量百分比为5～25％的钢渣和75～95％的磷石膏混合改性而成。/n

【技术特征摘要】
1.利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，其特征在于，包括如下组分：钢渣改性磷石膏粉40～70％，胶结剂30～60％和增强剂1～10％；所述钢渣改性磷石膏粉由质量百分比为5～25％的钢渣和75～95％的磷石膏混合改性而成。


2.如权利要求1所述的利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，其特征在于，所述钢渣改性磷石膏粉的比表面积大于400m2/kg。


3.如权利要求1所述的利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，其特征在于，所述胶结剂由矿渣、硅灰和赤泥复合而成。


4.如权利要求3所述的利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，其特征在于，所述胶结剂中各组分质量百分比如下：矿渣50～80％、硅灰5～15％、赤泥5～45％。


5.如权利要求3所述的利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，其特征在于，所述胶结剂的比表面积大于400m2/kg。


6.如权利要求1所述的利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂，其特征在于，所述增强剂为氯化钙、生石灰、水玻璃、氯化铝、甲酸钙、玻璃纤维、醋酸钙、偏高岭土中的任一种或多种组合物。


7.如权利要求1～6任一项所述的利用钢渣改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊敬超，姜明明，邵雁，郭华军，刘子豪，刘颖，蒋庆肯，杨振，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42