[发明专利]快凝水硬化污泥冷固球团及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金行业中的球团生产造球的生产技术，特别涉及一种快凝水硬化污泥冷固球团及其制备方法。 

背景技术

上世纪20年代瑞典采用portland水泥进行水硬化球团生产，经过一个养护期后，获得了具有一定强度的水硬化球团。后来，经过前苏联和日本人的改进形成了不同的工艺，但基本原理是一样的，即生成水合硅酸钙及水合铁酸钙凝胶，经过一定的养护周期获得强度。该方法存在比较明显的问题是，冷固时间过长(96小时以上)，需要有较大的堆场面积来满足养护周期的需要。 

目前，球团生产造球是将铁矿粉和膨润土混匀，在造球盘中加水滚动制球，该传统方法的缺点是膨润土用量较多、外加水量大，生球经焙烧、炼铁后进入炼钢，在炼钢过程中还要产生大量的污泥浆，造成了环境污染。 

与此同时，钢铁厂除尘灰处理一直是备受关注的环境问题，如果采用堆场排放的方法处理会对环境造成污染，同时还占用了土地资源；同时，富含金属铁的转炉污泥、除尘灰的随意排放还会造成二次资源的浪费。 

另外，硫酸渣作为一种含铁原料，已经被烧结炼铁过程所利用，传统的方法是直接配矿在带式烧结机上烧结，但由于硫酸渣成球困难使得这种方式在应用中存在较大问题。 

因此，需要一种新的球团制备方法，能够充分利用钢铁厂二次资源制备球团，由于考虑到小球在进入混料机前要经过转运和倾倒，因此要求小球具有一定的落下强度指标，保证小球进入混合料能保持颗粒完整性，最终维持烧结料层的透气性以获得稳定的烧结生产技术经济指标，即通过该种方法制备的球团需要具备冷固时间短、强度高的优点。 

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种快凝水硬化污泥冷固球团及其制备方法，能够提供所述一种冷固成型时间较短，非常适合作为带式烧结机的烧结原料的球团，同时以最简单和最经济的方式处理钢铁厂二次资源，有利于环境保护和资源综合利用。 

本发明的目的之一是提供一种快凝水硬化污泥冷固球团，所述球团主要由转炉污泥、除尘灰、硫酸渣、粘结剂混合后加入0.05％～0.1％浓度的磷酸溶液，造球后冷固而成，按质量百分比，各组分的配比如下： 

转炉污泥30～40％，除尘灰30～40％，硫酸渣20～30％，粘结剂7～8％。 

进一步，所述粘结剂为硫铝酸盐水泥； 

进一步，所述硫铝酸盐水泥的冷凝时间在30分钟以下； 

进一步，所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥。 

上述转炉污泥、除尘灰和硫酸渣是钢铁厂二次资源，其成分不做要求，但须干燥。 

上述粘合剂中的硫铝酸盐水泥具有以下优点： 

1)早强、高强：一天抗压强度达到35～50MPa，三天达到50～70MPa，相当于同标号硅酸盐水泥的28天强度； 

2)高抗冻性能：在0～10℃低正温使用，早期强度是波特兰水泥的5～6倍；在0～20℃加少量外加剂，3～7d强度可达到设计标号的70～80％，冻融循环300次，强度损失不明显； 

3)高抗渗性：水泥石结构致密，混凝土抗渗性能是同标号硅酸盐水泥的2～3倍； 

4)抗碳化性能：抗碳化性能好，干缩率低； 

5)抗腐蚀性能：抗腐蚀性能好，尤其是抗海水腐蚀能力优于高抗硫波特兰水泥，抗腐蚀系数大于1。 

本发明中的硫铝酸盐水泥可以是普通硫铝酸盐水泥，其水泥熟料中含有大量的无水硫铝酸钙矿物(C₄A₃S，3CaO·3Al₂O₃·CaSO₄)，具有一系列比硅酸盐水泥更为优异的性能，硫铝酸盐水泥应保证其冷凝时间在30分钟以下就可，为了保证其快硬效果，优选采用快硬硫铝酸盐水泥。

快硬硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物为无水硫酸钙(C₄A₃S)和硅酸二钙(C₂S)，水泥水化过程的主要反应： 

[0022] C₄A₃S+2CaSO₄+38H₂O→C₃A·3CaSO₄·32H₂O+2AH₃

[0023] C₂S+2H₂O→C-S-H+Ca(OH)₂