專利名稱：：一種磷石膏-淤泥聯(lián)合固化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種磷石膏-淤泥聯(lián)合固化處理方法，該方法可以將工業(yè)廢料磷石膏和土木工程、水利工程中產(chǎn)生的淤泥混合固化處理成一般固體廢物，處理后的固化物可作為工程填料使用，也可以直接填埋處理。屬于工業(yè)廢料處理和環(huán)保
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：一、磷石膏磷石膏是磷銨廠和磷酸氫鈣廠在生產(chǎn)磷肥、磷酸過程中所排出的廢渣。磷石膏主要成分為二水硫酸鈣(CaS04*2H20),其含量約為70%左右，除了硫酸鈣外，磷石膏還含有未分解的磷礦，未洗滌干凈的磷酸、氟化鈣、鐵鋁氧化物、酸不溶物、有機物等多種雜質(zhì)。目前，世界磷石膏年排放量達2.8億噸，我國也已超過5000萬噸，占工業(yè)副產(chǎn)石膏的70%以上。磷石膏的產(chǎn)生量還將隨著高濃度磷復(fù)肥產(chǎn)量的提高而大幅度增加。長期以來我國企業(yè)大多采用堆存法處理磷石膏，綜合利用率不到10%。但是設(shè)置堆場，不僅占地多、投資大、堆渣費用高，而且對堆場的地質(zhì)條件要求高；由于風蝕、雨蝕易造成對大氣、水系及土壤的污染，特別是臨近江、河、湖、海等環(huán)境敏感地區(qū)的企業(yè)，環(huán)保壓力更大。因此，如何做好磷石膏的綜合利用和無害化處理，已成為我國磷肥工業(yè)能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。針對磷石膏的處理利用問題，我國有多所科研院所及廠礦企業(yè)對其進行了深入研究，主要成果歸納為兩大類一是化工類；利用磷石膏為原料，經(jīng)過一系列反應(yīng)及工藝，生產(chǎn)硫酸銨及氯化鈣。二是建材類；利用磷石膏為原料，經(jīng)過凈化煅燒、活化、加壓等工藝分別制成石膏板、砌塊和水泥緩凝劑。但是這兩大類磷石膏處理利用方法有多方面的制約，比如利用磷石膏制備硫酸銨及氯化鈣，需要的設(shè)備多，一次性投資大，工藝較長；比如用凈水洗滌磷石膏出去其中的可溶鹽及磷酸等雜質(zhì)后再加以利用，需要大量的凈水，而且洗滌后的水容易造成二次污染；再比如利用磷石膏生產(chǎn)免燒磚及路基材料的防水性及穩(wěn)定性都是亟待進行技術(shù)突破的問題。二、淤泥在土木工程、水利工程中會產(chǎn)生大量淤泥，尤其是江河湖泊的疏浚清淤過程中會產(chǎn)生大量高含水率的疏浚淤泥，這些淤泥含水率高，粘粒含量高，排水性差、強度極低，很多淤泥還含有大量有機質(zhì)和有害重金屬，是工程上難以直接利用的一種特殊土，如果不加以妥善處理則會占用大量的土地，并且淤泥中的污水容易滲入地下污染地下水源，同時還會造成一系列的社會問題。對于規(guī)模龐大的淤泥常用的處理方法有拋泥處置、熱處理和化學固化法三種。目前絕大部分疏浚淤泥采用拋泥處置，該方法占用大量的土地，還由于疏浚淤泥透水性差致使占用的土地很難在短時間內(nèi)進行重復(fù)利用，從而在占用土地的同時增大了工程造價；熱處理方法是通過加熱、燒結(jié)的方法將疏浚淤泥轉(zhuǎn)化為建筑材料的方法，該方法處理能力小、成本高，難于大規(guī)模推廣應(yīng)用；化學固化法，即向淤泥中添加水泥為主的固化材料，進行攪拌混合，從而改變淤泥的性質(zhì)。由于淤泥中含水率往往較高，尤其是河道、湖泊疏浚淤泥的含水率普遍高于液限，需要的固化劑添加比較大，使這種處理方法成本較高，對于大規(guī)模的淤泥處理來說無疑會大量增加工程造價，而且淤泥含水率越高，往往達不到理想的固化效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在針對現(xiàn)有磷石膏、淤泥處理利用中存在的問題，以廢治廢，研制出一種磷石膏-淤泥聯(lián)合固化處理方法。該方法是利用淤泥的裹挾作用，將松散粉砂狀的磷石膏顆粒包裹團聚；利用磷石膏對淤泥的增加干料作用，使磷石膏、淤泥混合物含水率顯著降低；再摻入一定比例的石灰作為堿性激發(fā)劑、粉煤灰作為活性物添加劑。磷石膏、淤泥混合物和固化劑會發(fā)生一系列物理反應(yīng)、化學反應(yīng)、物理化學反應(yīng)。生石灰在混合物溶液中消化反應(yīng)，部分溶解生成Ca2+、OH—離子，將磷石膏中酸性物質(zhì)中和、將磷石膏中氟化物轉(zhuǎn)化為無害的氟化物；磷石膏的粒徑特征以粉砂為主，一定程度上起到作為混合物的骨架結(jié)構(gòu)的作用；強堿性溶液激發(fā)使部分淤泥粘土礦物中的活性物質(zhì)和粉煤灰中的活性成份溶解，和Ca2+、OH—發(fā)生水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣膠凝物質(zhì)，強化了骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；部分活性產(chǎn)物和磷石膏反應(yīng)生成鈣礬石晶體，填充了混合物中的孔隙，起到了使固化物結(jié)構(gòu)致密的作用。這些反應(yīng)起到了消除磷石膏中有害物質(zhì)，固化其中的重金屬的效果；因此磷石膏-淤泥混合固化物可有效的固化其中的重金屬，并具有較高的抗壓強度和水穩(wěn)性。4本發(fā)明的具體實施步驟如下-a.測定磷石膏的含水率，淤泥的含水率、粘粒含量；b.碎化磷石膏為防止反應(yīng)不充分影響固化效果，將磷石膏中的塊狀聚合體碾壓碎化，過5咖篩；C.混合磷石膏、淤泥將粉砂狀磷石膏(碎化后)和淤泥按一定質(zhì)量比混合攪拌均勻，要求磷石膏-淤泥混合物的含水率處于3075%之間；d.添加固化劑再在磷石膏、淤泥混合物中添加生石灰和粉煤灰機械攪拌25min，添加比例控制在生石灰與磷石膏-淤泥混合物的質(zhì)量比48%、粉煤灰與磷石膏-淤泥混合物的質(zhì)量比為27%;e.悶料將混合物堆放悶料314天。本發(fā)明有益效果本發(fā)明的特點是以廢治廢，首先將淤泥和磷石膏兩種待處理廢物按一定比例混合，再添加少量的固化劑進行固化處理，實現(xiàn)了磷石膏的減害化處理，解決了淤泥含水率過大影響固化效果的問題，固化物有較高的抗壓強度和水穩(wěn)性。該法的處理成本低，施工工藝簡便，適合大規(guī)模的處理；用本發(fā)明處理后的磷石膏-淤泥混合固化物是一種優(yōu)質(zhì)的工程填料，可分層碾壓用于鋪筑道路、填筑堤壩等；也作為固體廢物堆放或直接填埋，節(jié)省大量的堆場選址費及防滲處理費，有巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。實例l試驗淤泥選用淮安市白馬湖區(qū)的疏浚淤泥，其性能指標見表l，磷石膏取至江蘇淮安某磷肥廠磷石膏堆場，磷石膏含水率29%。由于磷石膏在堆場中集中堆放，容易在自重壓力下膠結(jié)形成團聚體，直徑210cm左右。表1淤泥的物理性質(zhì)指標<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>人工法將這些團聚體碾碎并過5mm的篩；將lms淤泥(1460kg)和1300kg的磷石膏機械攪拌混合，磷石膏-淤泥混合物的含水率57%;再在磷石膏-淤泥混合物中添加7.2%(200kg)的生石灰，4.9%(135kg)的粉煤灰，機械攪拌4min,之后堆放悶料，悶料3天后，釆用輕型擊實儀進行擊實試驗獲得擊實干密度，采用靜壓法制05XlOcm圓柱體試樣，測得試樣的無側(cè)限抗壓強度^=234.4&尸"，養(yǎng)護7天時試樣的無側(cè)限抗壓強度&二402.5APfl，養(yǎng)護28天時試樣的無側(cè)限抗壓強度《=1073.0^a。實例2將lms淤泥(1460kg)和1000kg的磷石膏機械攪拌混合，磷石膏-淤泥混合物的含水率60%;再在磷石膏-淤泥混合物中添加6%的生石灰147.6kg，6.4%的粉煤灰157.4kg，機械攪拌4min，之后堆放悶料，悶料3天后，采用輕型擊實儀進行擊實試驗獲得擊實干密度，采用靜壓法制^5X10cm圓柱體試樣，測得試樣的無側(cè)限抗壓強度&=200.3^^，養(yǎng)護7天時試樣的無側(cè)限抗壓強度&=396.8AP"，養(yǎng)護28天時試樣的無側(cè)限抗壓強度^=986.0^^，滿足作為填料的力學性能要求。權(quán)利要求1.一種磷石膏-淤泥聯(lián)合固化處理方法，其具體操作步驟為a.測定磷石膏的含水率，淤泥的含水率、粘粒含量；b.碎化磷石膏將磷石膏中的塊狀聚合體碾壓碎化，過5mm篩；c.混合磷石膏、淤泥將粉砂狀磷石膏和淤泥按一定質(zhì)量比例混合攪拌均勻，要求磷石膏-淤泥混合物的含水率處于30～75％之間；；d.添加固化劑在磷石膏-淤泥混合物中添加生石灰和粉煤灰，機械攪拌2～5min，添加比例控制在生石灰與磷石膏-淤泥混合物的質(zhì)量比4～8％、粉煤灰與磷石膏-淤泥混合物的質(zhì)量比為2～7％；e.悶料將混合物堆放悶料3～14天。全文摘要本發(fā)明是一種磷石膏-淤泥聯(lián)合固化處理方法，該方法可聯(lián)合固化處理土木工程、水利工程中產(chǎn)生的淤泥和工業(yè)廢料磷石膏。本發(fā)明的具體實施步驟a.測定磷石膏的含水率，淤泥的含水率、粘粒含量；b.碎化磷石膏；c.混合磷石膏、淤泥；d.添加固化劑；e.悶料。固化處理后的磷石膏-淤泥混合團聚體可作土工填料，用于鋪筑道路、填筑堤壩等；也可以作為固體廢物堆放或直接填埋，節(jié)省大量的堆場選址費及防滲處理費，有巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。文檔編號E02D17/18GK101579683SQ200910026859公開日2009年11月18日申請日期2009年5月27日優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日發(fā)明者源周,健張,躍桂,武廣繁,陳國棟,高玉峰,冰黎申請人:河海大學