[发明专利]利用钢渣改性磷石膏制备的淤泥固化剂及其使用方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于工业固体废弃物资源化利用技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明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；