一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法
技术领域
1.本发明涉及建筑材料领域，尤其是一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法。
背景技术：
2.目前，我国不锈钢冶炼的主要手段为aod法(氩氧脱碳法)每年不锈钢的生产会产生大量的含铬不锈钢渣，其主要成分为cao、sio2、mgo及cr2o3。研究表明，aod渣的主要矿物相为硅酸二钙(c2s)、硅酸三钙(c3s)、铝酸三钙(c3al)以及ro等。在aod渣中，γ-c2s是c2s的主要存在形式，约占炉渣质量的38％，但通常γ-c2s很难水合，基本不具备水化胶凝性能，而可水化的β-c2s在aod渣中的含量又远低于γ-c2s，所以aod渣会表现出一定的胶凝活性，但水化程度较低，通常可以低含量掺混运用于水泥生产的辅料，无法作为主要原料。aod渣与硅酸盐水泥熟料的化学成分相似性很大，具备潜在的胶凝活性，因此可应用于水泥、混凝土等领域，实现其资源化利用。
3.不锈钢在酸洗过程中产生的废液经石灰中和沉淀后，产生酸洗污泥。不锈钢表面酸洗处理通常使用h2so4和hf酸洗。hf酸洗污泥中caf2含量较高，硫酸酸洗污泥中含有fe2o3(质量分数20-35％)，caso4(45-60％)，cr2o3(3-6％)等物质。目前国内外对含铬酸洗污泥的处理方法主要分为无害化处理、固化稳定化处理以及资源化利用3个层次。
4.无害化处理主要是火法或湿法处理，加入还原剂使cr
6+
还原成cr
3+
，从而降低酸泥毒性；或是通过湿法浸出和火法还原从污泥中回收金属元素。湿法浸出可以有效分离fe、cr等金属，但浸出液消耗较大，且对fe、cr含量较高的污泥分离效果差。直接还原法，产品中金属主要以单质或合金形式存在，但耗能大、成本高。资源化利用主要是用作建材，将酸泥和其他物料混合焙烧用以制造地砖等，将污泥中的有害物质固化在砖中，但在焙烧过程中污泥中的cr
3+
易被氧化成cr
6+
，且硫酸酸洗污泥中caso4含量高，在焙烧过程中易产生so2，造成污染。固化稳定化处理是处理重金属固废的重要方法，该技术是将危险废弃物中的有害元素通过物理或化学的方法固定在某种基体或晶格结构中，但在对酸洗污泥的固化处理方面仍存在一些技术问题。
技术实现要素：
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，其操作步骤为：
6.s1：按照重量份，分别将15-25份cao、1-3份fe2o3、40-50份aod渣、4-9份酸洗污泥，0.2-0.6份助磨剂三乙醇胺混合均匀，置于烘箱内烘干后，粉磨；
7.s2：将烘干粉磨后的aod渣、cao、fe2o3在常温下混合均匀，将其置入不锈钢模具内，用压样机压块；
8.s3：将压好的球团块，在横式高温炉内煅烧；
9.s4：在炉温降温至1350℃后，将球团块取出，通过风淬快冷；
10.s5：待样品冷却至室温后，利用粉样机将其破碎粉磨后，得到改质aod渣；
11.s6：将细磨后的改质aod渣与硫酸酸洗污泥,常温混匀，掺入15-30份水使其达到标准稠度后，将混合后的浆体置于试验水泥模具中，放入20℃、相对湿度约95％的养护箱内养护24h后脱模，得到利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥。
12.在一些实施方案中，所述的烘干温度为90-110℃，时间为6-8h。
13.在一些实施方案中，所述的粉磨至粒径150-200目。
14.在一些实施方案中，所述的不锈钢模具尺寸为ф20mmx10mm。
15.在一些实施方案中，所述的压样机压块压力为20-30mpa，保压时间为1-2min。
16.在一些实施方案中，所述的横式高温炉温度为1350-1450℃，煅烧时间为40-70min。
17.在一些实施方案中，所述的风淬快冷的冷却速率约180-200℃/min。
18.在一些实施方案中，所述的水泥模具尺寸选用为20mmx20mmx20mm的立方体模具。
19.为进一步提升助磨提产及节煤的效果，以及解决1，6-己二胺废水，葛根废渣，丙烯酸废水，综合合理处理的问题，将上述技术方案中的助磨剂用一种生料添加剂代替，通过1，6-己二胺废水，丙烯酸废水，其中的有效成分发生加成反应，再与葛根废渣中的淀粉聚合，得到所述生料添加剂。
20.在一些实施方案中，所述的生料添加剂，其具体制备方案如下：
21.按照质量份数，将6-10份的氢氧化钾，30-40份1，6-己二胺的生产废水，加入150-160份的丙烯酸废水中，0.01-0.4份丙烯酸铝，混合搅拌均匀后，控温60-70℃，反应1-4h，再加入2-4份葛根废渣，0.05-0.5份过硫酸铵，控温60-70℃，反应20-40分钟，得到生料添加剂。
22.技术效果：
23.本发明的一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，与现有技术相比，本发明具有以下显著效果：
24.1、本发明制备的水泥生料添加剂用于水泥待磨生料的粉磨，达到助磨提产及节煤的效果；
25.2、本发明可以解决不锈钢酸洗污泥与aod渣综合合理处理的问题，达到资源综合利用，降低成本的目的；
26.3、本发明可以解决1，6-己二胺废水，葛根废渣，丙烯酸废水，综合合理处理的问题，达到资源综合利用，降低成本的目的。
具体实施方式
27.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.1、采用电感耦合等离子体发射光谱法(icp－ms)检测水泥浆体浸出液的总cr浓度。
29.2、使用wdw微控万能试验机，测试养护一定龄期后aod水泥净浆的抗压强度。
30.原料aod渣及酸洗污泥的化学组成如下表
31.组分caosio2mgoal2o3cr2o3fe2o3caso4aod渣53.8％30.8％5.9％1.2％0.5％0.2％
‑‑
酸洗污泥
‑‑
3％
‑‑‑‑
4％33％60％
32.实施例采用的己二胺生产废水来源于己二胺生产线废水、设备及地坪冲洗废水、制氢装置排污水，含己二胺、顺式1，2-环己二胺、反式1，2-环己二胺、氢氧化钠等，总胺含量13.5％；
33.实施例采用的丙烯酸废水，cod4800(mg/l)，其组成为：
34.水丙烯酸马来酸甲醛乙酸其它87％1.81.53.24.81.7
35.实施例1
36.一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，其操作步骤为：
37.s1：分别将15kgcao、1kgfe2o3、40kgaod渣、4kg酸洗污泥，0.2kg生料添加剂混合均匀，置于烘箱内烘干后，粉磨；
38.s2：将烘干粉磨后的aod渣、cao、fe2o3在常温下混合均匀，将其置入不锈钢模具内，用压样机压块；
39.s3：将压好的球团块，在横式高温炉内煅烧；
40.s4：在炉温降温至1350℃后，将球团块取出，通过风淬快冷；
41.s5：待样品冷却至室温后，利用粉样机将其破碎粉磨后，得到改质aod渣；
42.s6：将细磨后的改质aod渣与硫酸酸洗污泥,常温混匀，掺入15kg水使其达到标准稠度后，将混合后的浆体置于试验水泥模具中，放入20℃、相对湿度约95％的养护箱内养护24h后脱模，得到利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥。
43.所述的烘干温度为90℃，时间为6h。
44.所述的粉磨至粒径150目。
45.所述的不锈钢模具尺寸为ф20mmx10mm。
46.所述的压样机压块压力为20mpa，保压时间为1min。
47.所述的横式高温炉温度为1350℃，煅烧时间为40min。
48.所述的风淬快冷的冷却速率约180℃/min。
49.所述的水泥模具尺寸选用为20mmx20mmx20mm的立方体模具。
50.所述的生料添加剂，其具体制备方案如下：
51.将6kg的氢氧化钾，30kg1，6-己二胺的生产废水，0.01kg丙烯酸铝，加入150kg的丙烯酸废水中，混合搅拌均匀后，控温60℃，反应1h，再加入2kg葛根废渣，0.05kg过硫酸铵，控温60℃，反应20分钟，得到生料添加剂。
52.实施例2
53.一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，其操作步骤为：
54.s1：分别将18kgcao、2kgfe2o3、44kgaod渣、6kg酸洗污泥，0.3kg生料添加剂混合均匀，置于烘箱内烘干后，粉磨；
55.s2：将烘干粉磨后的aod渣、cao、fe2o3在常温下混合均匀，将其置入不锈钢模具内，用压样机压块；
56.s3：将压好的球团块，在横式高温炉内煅烧；
57.s4：在炉温降温至1350℃后，将球团块取出，通过风淬快冷；
58.s5：待样品冷却至室温后，利用粉样机将其破碎粉磨后，得到改质aod渣；
59.s6：将细磨后的改质aod渣与硫酸酸洗污泥,常温混匀，掺入20kg水使其达到标准稠度后，将混合后的浆体置于试验水泥模具中，放入20℃、相对湿度约95％的养护箱内养护24h后脱模，得到利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥。
60.所述的烘干温度为95℃，时间为7h。
61.所述的粉磨至粒径160目。
62.所述的不锈钢模具尺寸为ф20mmx10mm。
63.所述的压样机压块压力为25mpa，保压时间为1min。
64.所述的横式高温炉温度为1400℃，煅烧时间为50min。
65.所述的风淬快冷的冷却速率约190℃/min。
66.所述的水泥模具尺寸选用为20mmx20mmx20mm的立方体模具。
67.所述的生料添加剂，其具体制备方案如下：
68.将7kg的氢氧化钾，34kg1，6-己二胺的生产废水，0.1kg丙烯酸铝，加入154kg的丙烯酸废水中，混合搅拌均匀后，控温65℃，反应2h，再加入3kg葛根废渣，0.2kg过硫酸铵，控温65℃，反应25分钟，得到生料添加剂。
69.实施例3
70.一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，其操作步骤为：
71.s1：分别将22kgcao、2kgfe2o3、48kgaod渣、8kg酸洗污泥，0.5kg生料添加剂混合均匀，置于烘箱内烘干后，粉磨；
72.s2：将烘干粉磨后的aod渣、cao、fe2o3在常温下混合均匀，将其置入不锈钢模具内，用压样机压块；
73.s3：将压好的球团块，在横式高温炉内煅烧；
74.s4：在炉温降温至1350℃后，将球团块取出，通过风淬快冷；
75.s5：待样品冷却至室温后，利用粉样机将其破碎粉磨后，得到改质aod渣；
76.s6：将细磨后的改质aod渣与硫酸酸洗污泥,常温混匀，掺入25kg水使其达到标准稠度后，将混合后的浆体置于试验水泥模具中，放入20℃、相对湿度约95％的养护箱内养护24h后脱模，得到利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥。
77.所述的烘干温度为105℃，时间为7h。
78.所述的粉磨至粒径190目。
79.所述的不锈钢模具尺寸为ф20mmx10mm。
80.所述的压样机压块压力为25mpa，保压时间为2min。
81.所述的横式高温炉温度为1420℃，煅烧时间为60min。
82.所述的风淬快冷的冷却速率约190℃/min。
83.所述的水泥模具尺寸选用为20mmx20mmx20mm的立方体模具。
84.所述的生料添加剂，其具体制备方案如下：
85.将9kg的氢氧化钾，38kg1，6-己二胺的生产废水，0.2kg丙烯酸铝，加入158kg的丙烯酸废水中，混合搅拌均匀后，控温65℃，反应3h，再加入3kg葛根废渣，0.4kg过硫酸铵，控
温65℃，反应35分钟，得到生料添加剂。
86.实施例4
87.一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，其操作步骤为：
88.s1：分别将25kgcao、3kgfe2o3、50kgaod渣、9kg酸洗污泥，0.6kg生料添加剂混合均匀，置于烘箱内烘干后，粉磨；
89.s2：将烘干粉磨后的aod渣、cao、fe2o3在常温下混合均匀，将其置入不锈钢模具内，用压样机压块；
90.s3：将压好的球团块，在横式高温炉内煅烧；
91.s4：在炉温降温至1350℃后，将球团块取出，通过风淬快冷；
92.s5：待样品冷却至室温后，利用粉样机将其破碎粉磨后，得到改质aod渣；
93.s6：将细磨后的改质aod渣与硫酸酸洗污泥,常温混匀，掺入30kg水使其达到标准稠度后，将混合后的浆体置于试验水泥模具中，放入20℃、相对湿度约95％的养护箱内养护24h后脱模，得到利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥。
94.所述的烘干温度为110℃，时间为8h。
95.所述的粉磨至粒径200目。
96.所述的不锈钢模具尺寸为ф20mmx10mm。
97.所述的压样机压块压力为30mpa，保压时间为2min。
98.所述的横式高温炉温度为1450℃，煅烧时间为70min。
99.所述的风淬快冷的冷却速率约200℃/min。
100.所述的水泥模具尺寸选用为20mmx20mmx20mm的立方体模具。
101.所述的生料添加剂，其具体制备方案如下：
102.将10kg的氢氧化钾，40kg1，6-己二胺的生产废水，0.4kg丙烯酸铝，加入160kg的丙烯酸废水中，混合搅拌均匀后，控温70℃，反应4h，再加入4kg葛根废渣，0.5kg过硫酸铵，控温70℃，反应40分钟，得到生料添加剂。
103.对比例1
104.一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，其操作步骤为：
105.s1：分别将15kgcao、1kgfe2o3、40kgaod渣、4kg酸洗污泥，，0.2kg三乙醇胺混合均匀，置于烘箱内烘干后，粉磨；
106.s2：将烘干粉磨后的aod渣、cao、fe2o3在常温下混合均匀，将其置入不锈钢模具内，用压样机压块；
107.s3：将压好的球团块，在横式高温炉内煅烧；
108.s4：在炉温降温至1350℃后，将球团块取出，通过风淬快冷；
109.s5：待样品冷却至室温后，利用粉样机将其破碎粉磨后，得到改质aod渣；
110.s6：将细磨后的改质aod渣与硫酸酸洗污泥,常温混匀，掺入15kg水使其达到标准稠度后，将混合后的浆体置于试验水泥模具中，放入20℃、相对湿度约95％的养护箱内养护24h后脱模，得到利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥。
111.所述的烘干温度为90℃，时间为6h。
112.所述的粉磨至粒径150目。
113.所述的不锈钢模具尺寸为ф20mmx10mm。
114.所述的压样机压块压力为20mpa，保压时间为1min。
115.所述的横式高温炉温度为1350℃，煅烧时间为40min。
116.所述的风淬快冷的冷却速率约180℃/min。
117.所述的水泥模具尺寸选用为20mmx20mmx20mm的立方体模具。
118.对比例2
119.一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，其操作步骤为：
120.s1：分别将15kgcao、1kgfe2o3、40kgaod渣、4kg酸洗污泥，0.2kg生料添加剂混合均匀，置于烘箱内烘干后，粉磨；
121.s2：将烘干粉磨后的aod渣、cao、fe2o3在常温下混合均匀，将其置入不锈钢模具内，用压样机压块；
122.s3：将压好的球团块，在横式高温炉内煅烧；
123.s4：在炉温降温至1350℃后，将球团块取出，通过风淬快冷；
124.s5：待样品冷却至室温后，利用粉样机将其破碎粉磨后，得到改质aod渣；
125.s6：将细磨后的改质aod渣与硫酸酸洗污泥,常温混匀，掺入15kg水使其达到标准稠度后，将混合后的浆体置于试验水泥模具中，放入20℃、相对湿度约95％的养护箱内养护24h后脱模，得到利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥。
126.所述的烘干温度为90℃，时间为6h。
127.所述的粉磨至粒径150目。
128.所述的不锈钢模具尺寸为ф20mmx10mm。
129.所述的压样机压块压力为20mpa，保压时间为1min。
130.所述的横式高温炉温度为1350℃，煅烧时间为40min。
131.所述的风淬快冷的冷却速率约180℃/min。
132.所述的水泥模具尺寸选用为20mmx20mmx20mm的立方体模具。
133.所述的生料添加剂，其具体制备方案如下：
134.将6kg的氢氧化钾，0.01kg丙烯酸铝，加入150kg的丙烯酸废水中，混合搅拌均匀后，控温60℃，反应1h，再加入2kg葛根废渣，0.05kg过硫酸铵，控温60℃，反应20分钟，得到生料添加剂。
135.对比例3
136.一种利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥的方法，其操作步骤为：
137.s1：分别将15kgcao、1kgfe2o3、40kgaod渣、4kg酸洗污泥，0.2kg生料添加剂混合均匀，置于烘箱内烘干后，粉磨；
138.s2：将烘干粉磨后的aod渣、cao、fe2o3在常温下混合均匀，将其置入不锈钢模具内，用压样机压块；
139.s3：将压好的球团块，在横式高温炉内煅烧；
140.s4：在炉温降温至1350℃后，将球团块取出，通过风淬快冷；
141.s5：待样品冷却至室温后，利用粉样机将其破碎粉磨后，得到改质aod渣；
142.s6：将细磨后的改质aod渣与硫酸酸洗污泥,常温混匀，掺入15kg水使其达到标准稠度后，将混合后的浆体置于试验水泥模具中，放入20℃、相对湿度约95％的养护箱内养护24h后脱模，得到利用不锈钢酸洗污泥与aod渣协同制备硅酸盐水泥。
143.所述的烘干温度为90℃，时间为6h。
144.所述的粉磨至粒径150目。
145.所述的不锈钢模具尺寸为ф20mmx10mm。
146.所述的压样机压块压力为20mpa，保压时间为1min。
147.所述的横式高温炉温度为1350℃，煅烧时间为40min。
148.所述的风淬快冷的冷却速率约180℃/min。
149.所述的水泥模具尺寸选用为20mmx20mmx20mm的立方体模具。
150.所述的生料添加剂，其具体制备方案如下：
151.将6kg的氢氧化钾，0.01kg丙烯酸铝，30kg1，6-己二胺的生产废水，加入150kg的丙烯酸废水中，混合搅拌均匀后，控温60℃，反应1h，再加入0.05kg过硫酸铵，控温60℃，反应20分钟，得到生料添加剂。
152.上述实施例与对比例性能测试结果如下表所示：
[0153] 抗压强度/mpa总铬的7天浸出浓度/mg/l实施例1106.762.36实施例2108.522.21实施例3109.611.98实施例4109.132.09对比例197.636.34对比例2100.284.29对比例3102.373.17
[0154]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。