[发明专利]用于由水处理残余物制造水硬粘合剂的方法

说明书

一种用于制造高矾土水硬粘合剂的方法，包括在有水的情况下用钙离子源水合铝离子源而形成矿物水合物并且随后加热所述矿物水合物而形成所述高矾土水硬粘合剂。

发明领域

本发明涉及一种用于由水处理残余物或其它富含铝的废弃残余物制造水硬粘合剂的方法，尤其是涉及一种用于制造含铝酸钙和/或硫铝酸钙的水硬粘合剂的方法。

发明背景

水处理残余物(以下称为WTR或者残余物)是借助絮凝剂的凝固的饮用水工业净化产生的废料，一般包含铝化合物如常被称为明巩的硫酸铝(Al₂(SO₄)₃·14H₂O)，或硫酸铝铁(ferrum)。凝固除去悬浮在未经处理的自然水中的颗粒。所涉及的化学反应包括：

Al₂(SO₄)₃·14H₂O→2Al(OH)₃(s)+6H⁺+3SO₄^2-+8H₂O

凝固的固体与处理后的水分离开以形成富含铝的废泥浆，其被称之为WTR。WTR通常由非晶态氢氧化铝、水、有机材料、残余絮凝剂和其它微量组分组成。

当前只有少量用于这种物质的可行回收选项，大部分这种物质是以垃圾填埋结束。这种废物在世界范围内生成且其回收能力将会具有全球吸引力。

水泥是一种粘合剂，是一种建筑用物质，其凝固、硬化并附着到其它材料以将它们粘结在一起。水泥很少独立使用，而是用来将砂子和砾石(团块)粘结到一起。混有细集料的水泥产生砖石结构用砂浆，或者混有砂子和砾石的水泥产生混凝土。建筑所用的水泥通常是无机的，通常是基于石灰或硅酸钙，并且可以被表征为是水硬的或非水硬的，取决于该水泥在有水情况下凝固的能力(在水硬粘合剂情况下)。

高矾土水泥例如铝酸钙水泥和硫铝酸钙水泥通常由石灰石和铝土矿制造。铝酸钙水泥的水合一般产生铝酸钙水合物，而硫铝酸钙水泥的水合一般产生钙矾石，并且特殊物理性能(例如膨胀或快速反应)可以通过调整钙离子和硫酸盐离子的可获得性来得到。铝酸钙和硫铝酸钙水泥一般通过高温烧结方法(＞1200℃)来工业制造，要求巨大的能量资源并导致产生大量CO₂。

本发明的目的是提供用于在相对低的温度并以水处理残余物为原材料制造高矾土水硬粘合剂，尤其是铝酸钙水泥和/或硫铝酸钙水泥的方法，由此提供对于传统的高矾土水泥制造方法的更环保且成本更低的替代可选方案。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供一种用于制造高矾土水硬粘合剂的方法，其包括在有水的情况下将铝离子源与钙离子源水合而形成矿物水合物，随后加热所述矿物水合物而形成所述高矾土水硬粘合剂。

在一个实施例中，硫酸根离子源可以在水合之前和/或期间与所述铝离子源和所述钙离子源混合。

所述铝离子源优选包含水处理残余物。

水处理残余物可以尤其以饮用水处理残余物的形式形成，其可比其它的残余物例如废水处理残余物等更容易地被净化，特别是因为它们的污染程度较轻。因为饮用水和废水的成分不同，故它们(饮用水/废水)不可直接相比。

存在于所述水处理残余物中的有机材料可以在所述加热步骤期间形成燃料能量源并且空气或氧气可以在所述加热步骤中被添加至该混合物以促成所述有机材料的氧化。

该方法还可以包括在所述加热步骤之前粉碎所述水合矿物。

优选地，所述水合矿物在所述加热步骤中被加热到至少350℃以获得最高效的粘合剂。