不銹鋼冷軋副產(chǎn)污泥的優(yōu)化利用技術研究.pdf

1、各種工業(yè)副產(chǎn)物的大量產(chǎn)生和主要原料劣質化是水泥工業(yè)面臨的嚴峻現(xiàn)實和挑戰(zhàn)，也為其向環(huán)保產(chǎn)業(yè)的轉化提供了新的機遇。本文重點針對不銹鋼冷軋脫水污泥的資源化優(yōu)化利用的主題從兩個方面進行了相關優(yōu)化技術的研究。分別探討了利用污泥配料改善高堿熟料煅燒和性能的技術途徑和污泥熱活化處理制備水泥活性混合材的技術方法。在明確不銹鋼副產(chǎn)污泥組成和理化特性基礎上，采用正交試驗優(yōu)化研究的方法探索了污泥摻量、熟料三率值和煅燒溫度等多個因素分層次變化對高堿水泥熟料燒成

2、質量及其相關性能的影響規(guī)律。研究結果表明不銹鋼污泥參與煅燒后對熟料礦物的形成影響作用非常顯著，在其最優(yōu)摻量的條件下，能夠顯著抑制堿對熟料形成及品質的危害作用，使熟料礦物尤其是C3S晶體發(fā)育完善，燒成質量優(yōu)化，從而改善相應的物理力學性能。污泥改善熟料燒成質量的原因在于其組成中除存在較多的鐵質組分外，還含有一定量的氟、鉻、鎳元素，這些微組分具有良好的礦化作用，當高堿生料中配入適量的污泥后，煅燒時體系共熔點明顯降低，高溫液相量增加，液相黏度降

3、低，這些特點都會彌補堿對體系燒成環(huán)境的不利影響，使熟料形成條件顯著改善。然而污泥摻量過高時，因高溫液相量比例過高，黏度過低，破壞了C3S晶體生長的平衡條件，燒成中易出現(xiàn)結塊現(xiàn)象，反而不利于熟料礦物晶體的形成與完善。在本研究中對于高堿熟料的最優(yōu)煅燒控制參數(shù)范圍分別為：KH0.93、SM2.7、IM1.4、污泥摻量5.41％、煅燒溫度1400℃。
　　 不銹鋼污泥熱活化處理技術研究表明隨著煅燒溫度的逐步提高至900℃時，污泥水化活性

4、隨之明顯提高，但繼續(xù)升高溫度至1000℃時，污泥的活性反而大幅降低。究其原因，在500℃以下煅燒，原狀污泥中的某些礦物發(fā)生分解，使污泥結構扭曲變形，內(nèi)能相應增加，但此時污泥結構非常疏松，吸附能力強，摻入水泥后，試樣需水量大，導致水化漿體結構難以密實，絕對強度不高；進一步提高煅燒溫度至700℃，體系結構進一步破壞，系統(tǒng)內(nèi)能進一步升高，水化活性也相應提高，使相關試樣的強度增長明顯；相對而言900℃煅燒的污泥活性最高，此時不僅系統(tǒng)原始結構充分

5、分解，而且發(fā)生部分固相反應，在生成一些具有水化活性的新產(chǎn)物的同時，體系的內(nèi)部結構也趨于致密化，降低了需水性，作為水泥混合材表現(xiàn)出較高的水化活性；1000℃燒成的污泥雖然有更多的新物相產(chǎn)生，但是其中如藍晶石、氟硅酸鈣等均沒有水硬活性，使污泥體系的水化活性大幅降低，表現(xiàn)出惰性材料的特性。因此必須控制污泥適宜的熱處理溫度，以保證其具有較高的水化活性，在本文條件下熱活化溫度范圍在700℃～900℃為宜。將相關摻30％污泥配制的污泥水泥不同齡期水

6、化試樣按相關標準HJ557-2009、GB/T15337-2008和GB5085.3-2007進行重金屬浸出毒性檢測分析，其Cr、Ni重金屬元素浸出量均低于國家標準5mg/L限量指標，說明不銹鋼污泥作為水泥混合材具有良好的環(huán)境安全性。
　　 以上研究成果表明，不銹鋼污泥在適宜工藝參數(shù)條件可制得質量優(yōu)良的高堿水泥熟料；不銹鋼污泥經(jīng)過700℃～900℃熱活化處理后也可作為水泥活性混合材使用。這不但可以實現(xiàn)不銹鋼污泥的優(yōu)化利用，有效避