一种底泥干化固结剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种底泥干化固结剂及其制备方法，属于底泥干化处理技术领域。由20％～60％硅酸盐水泥，10％～30％改性粉煤灰，5％～15％生石灰，5％～15％氧化镁，0.4％～1.8％纯碱，1％～5％石膏粉，0.5％～2％微硅粉混合均匀得到，该底泥干化固结剂粒径为100目。改性粉煤灰是高钙粉煤灰在1～3mol/L的氢氧化钠溶液中碱激发2小时后得到的。本发明专利技术所述的底泥干化固结剂可以在2～5天的短时间内将含水率60％以上的底泥干化至含水率20％以下，且底泥中的重金属元素可以得到有效固化稳定化。本发明专利技术的优势在于固结剂原料来源广泛且掺量小，因此成本较低，有利于大规模推广，且原料组成对后续建材产品的品质提高有益，有助于实现真正的底泥高附加值利用。

A dry consolidation agent for sediment and its preparation method

The invention relates to a sludge drying consolidation agent and a preparation method thereof, belonging to the technical field of sludge drying treatment. 20% - 60% Portland cement, 10% - 30% modified fly ash, 5% - 15% quicklime, 5% - 15% magnesium oxide, 0.4% - 1.8% soda ash, 1% - 5% gypsum powder and 0.5% - 2% micro silica powder are mixed evenly to obtain the dry consolidation agent with the particle size of 100 mesh. The modified fly ash is obtained after the high calcium fly ash is excited by alkali in 1-3mol / L sodium hydroxide solution for 2 hours. The sludge drying consolidation agent can dry the sludge with water content more than 60% to less than 20% in a short time of 2-5 days, and the heavy metal elements in the sludge can be effectively solidified and stabilized. The invention has the advantages that the raw material source of the consolidation agent is wide and the dosage is small, so the cost is low, which is beneficial to large-scale promotion, and the raw material composition is beneficial to the quality improvement of subsequent building materials products, which is helpful to realize the real high added value utilization of the bottom mud.

【技术实现步骤摘要】
一种底泥干化固结剂及其制备方法
本专利技术涉及一种底泥干化固结剂及其制备方法，属于底泥干化处理

技术介绍
近年来，随着我国对生态文明建设和环保政策的不断重视，黑臭水体整治成为了目前最严峻的环保课题之一。清淤疏浚是黑臭水体整治工程中必不可少的一步。清淤疏浚的底泥通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物，经过长时间物理、化学及生物作用及水体传输而沉积于水体底部所形成，而水体中的大量污染物(重金属、难降解有机物等)和营养物(氮、磷等)会在底泥中不断积累，使之成为了一个潜在而又巨大的内污染源。因此底泥具有含水率高、塑性强、成分复杂、污染严重等特点，底泥的不恰当处理极易对环境造成二次污染，甚至进入食物链，危害人体健康。底泥的无害化、减量化、资源化处理处置已成为目前环保行业和各级政府部门的重要工作之一。底泥的脱水减量化是底泥处理处置中最基本的一环，减量化效率将直接影响到后续无害化资源化工艺流程的设计。目前大多数底泥通过机械脱水(机器压滤)的方式实现减量化，而机械脱水后泥的含水率仍有60％以上，无法满足后续资源化技术(如建材化利用、道路工程利用等)对底泥含水率低于20％的要求，因此经机械脱水后的底泥须进一步干化处理后，方可后续利用。自然晾晒和热烘干是目前两类应用较广泛的干化技术，但都有一定的局限性，自然晾晒需大面积的晾晒场地，且干化效率易受天气环境的影响，效率较低，一般而言底泥含水率要从50％经自然晾晒降低到20％，至少需要10天以上。而热烘干技术虽然效率高，但需要热源介入，干化成本高，因而应用受限。<br>
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种底泥干化固结剂及其制备方法，该固结剂可直接用于清淤上来的泥浆或经机械脱水后需进一步降低含水率的底泥，在大幅降低底泥含水率的同时，还能有效固化其中的重金属，且脱水成本远低于热烘干技术，约为其1/3。特别需要指出的是，本专利技术所述的干化固结剂的加入有益于后续底泥建材化利用中再生产品强度和性能的提高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种底泥干化固结剂，由20％～60％硅酸盐水泥，10％～30％改性粉煤灰，5％～15％生石灰，5％～15％氧化镁，0.4％～1.8％纯碱，1％～5％石膏粉，0.5％～2％微硅粉混合均匀得到，该底泥干化固结剂粒径为100目。所述的硅酸盐水泥为425等级或以上的普通硅酸盐水泥。所述的改性粉煤灰选用游离氧化钙含量大于10％、需水量不大于105％且烧失量不大于5.0％的高钙粉煤经碱激发得到。所述的生石灰为氧化镁含量≤5％的粉状钙质生石灰，其中有效钙含量≥90％。所述的氧化镁为活性氧化镁含量≥85％的脱硫级轻质氧化镁。所述的微硅粉为二氧化硅含量≥90％的微硅粉。一种底泥干化固结剂的制备方法，包括如下步骤：A,改性粉煤灰的制备：将游离氧化钙含量大于10％、需水量不大于105％且烧失量不大于5.0％的高钙粉煤灰浸泡在浓度为1～3mol/L的氢氧化钠溶液中2小时，得到具有很好的吸附能力和阳离子交换能力的改性粉煤灰，然后干燥，备用；B,原料粉磨：将硅酸盐水泥、改性粉煤灰、生石灰、氧化镁、纯碱、石膏粉和微硅粉分别粉磨，过100目筛；C,按质量百分比量取硅酸盐水泥：改性粉煤灰：生石灰：氧化镁：纯碱：石膏粉：微硅粉＝(20％～60％)：(10％～30％)：(5％～15％)：(5％～15％)：(0.4％～1.8％)：(1％～5％)：(0.5％～2％)，上述组分的重量百分比之和为100％，充分搅拌，均匀混合后得到底泥干化固结剂。本专利技术的优点和有益效果：1、本专利技术的底泥干化固结剂可以在2～5天短时间内，将经机械脱水后、含水率约60％以上的底泥干化至20％以下，干化效率是自然晾晒的两倍以上。并且，市面上现有的固结剂主要是对底泥进行改性固化以增加强度，未从根本上降低底泥的含水率和改变底泥的塑性，而本专利技术所述的干化固结剂不仅能够高效降低底泥含水率，而且能有效固化底泥中的重金属元素，有助于后续资源化利用。2、本专利技术的底泥干化固结剂的干化作用是各类原材料协同作用完成的：硅酸盐水泥与底泥中的水发生水化反应；改性粉煤灰与底泥中的重金属发生物理/化学吸附；生石灰与底泥中的水发生放热反应，促进水泥的水化反应和氧化镁与水反应；氧化镁与底泥中的水(加热时)发生反应；纯碱加速水泥的水化反应；石膏粉在水作用下微膨胀；微硅粉提高固化体的抗压、抗折和耐磨性能。3、本专利技术的底泥干化固结剂能够有效固化稳定化底泥中的重金属，主要有两方面的作用：一，通过水泥、石膏等胶凝材料发生的水化反应，将部分重金属离子包裹于胶体中实现固化，同时也会有部分重金属离子会参与到水化反应中，从而进入硅酸盐产物的骨架中；二，粉煤灰经碱激发改性的工艺与现有高温焙烧等改性方法相比，改性过程简单，更易工业化，而且碱激发改性后的粉煤灰具有很好的吸附性能和阳离子交换性能，能够与底泥中的重金属发生物理或化学吸附，从而实现底泥的无害化。4、本专利技术的底泥干化固结剂的突出优势在于固化与吸附双重作用相结合，一步实现底泥重金属的无害化，避免二次污染，而且本专利技术底泥干化固结剂掺量小(3w.t.％～8w.t.％)且成本较低，有利于大范围推广，另外，原料来源广泛，使用不受地区限制；对于泥质无要求，可以广泛应用于江河湖库底泥和建筑泥浆。5、本专利技术的底泥干化固结剂创新点在于固结剂的原料组成对后续建材化处理处置和道路工程应用有益，能够有效提高建材产品的强度、质量和作为路基填土的强度，实现底泥的高附加值利用。附图说明图1为使用与未使用本专利技术的干化固结剂的干化底泥所制得的砖块抗压强度对比示意图。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进一步描述。本专利技术的干化固结剂的原料：硅酸盐水泥为425等级或以上的普通硅酸盐水泥；改性粉煤灰选用游离氧化钙含量大于10％、需水量不大于105％且烧矢量不大于5.0％的高钙粉煤经碱激发得到；生石灰为氧化镁含量≤5％的粉状钙质生石灰，其中有效钙含量≥90％。氧化镁为活性氧化镁含量≥85％的脱硫级轻质氧化镁；微硅粉为二氧化硅含量≥90％的微硅粉。其余原料为市售商品。具体的配方会根据底泥的实际情况和后续利用方式不同进行调整。实施例1一种底泥干化固结剂，由如下方法制备得到：A,将上面选用的高钙粉煤灰浸泡在2.5mol/L的氢氧化钠溶液中2小时，然后充分干燥后备用；B,将硅酸盐水泥、改性粉煤灰、生石灰、氧化镁、纯碱、石膏粉和微硅粉分别粉磨，过100目筛；C,按质量百分比称取硅酸盐水泥50％，改性粉煤灰20％，生石灰15％，氧化镁8％，纯碱2％，石膏粉3％，微硅粉2％，混合均匀后得到干化固结剂。将制得的底泥干化固结剂用于上海某自然河道清淤底泥。所述底泥的初始含水率约为65％，干化固结剂的质量掺比为5％(即固结剂占所需干化底泥总质量的5％)，底泥与固结剂充分搅拌混合后摊铺于常温通风室内，摊铺厚度10cm，作为实验组，同时做一组未本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种底泥干化固结剂，其特征在于由20％～60％硅酸盐水泥，10％～30％改性粉煤灰，5％～15％生石灰，5％～15％氧化镁，0.4％～1.8％纯碱，1％～5％石膏粉，0.5％～2％微硅粉混合均匀得到，该底泥干化固结剂粒径为100目。/n

【技术特征摘要】
1.一种底泥干化固结剂，其特征在于由20％～60％硅酸盐水泥，10％～30％改性粉煤灰，5％～15％生石灰，5％～15％氧化镁，0.4％～1.8％纯碱，1％～5％石膏粉，0.5％～2％微硅粉混合均匀得到，该底泥干化固结剂粒径为100目。


2.根据权利要求1所述的一种底泥干化固结剂，其特征在于，所述的改性粉煤灰选用游离氧化钙含量大于10％、需水量不大于105％，且烧矢量不大于5.0％的高钙粉煤灰经过碱激发后得到的具有很好的吸附能力和阳离子交换能力的改性粉煤灰。


3.根据权利要求1所述的一种底泥干化固结剂，其特征在于，所述的氧化镁为活性氧化镁含量≥85％的脱硫级轻质氧化镁。


4.根据权利要求1所述的一种底泥干化固结剂，其特征在于，所述的微硅粉为二氧化硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：成铭钊，景镇子，郦怡，袁贤俊，
申请(专利权)人：上海海顾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31