[发明专利]一种环保型复合工业废料固化淤泥及其制备方法

说明书

本发明公开一种环保型复合工业废料固化淤泥及其制备方法，每100重量份的原料包括如下组分：磷石膏6.5～8.0份，粉煤灰7.4～9.0份，炉渣9.5～12.1份，氧化钙2.7～3.0份，蒙脱石3.0～3.4份，普通硅酸盐水泥8.5～10.6份，淤泥50.5～62.5份。本发明操作简便、成本低廉，能够大量回收利用工业废料，且经固化处理后的淤泥可就地用于工程基础，大量减少淤泥和工业固废的堆存，通过多种工业废料的复配使用，有效利用了各组分间的相互促进作用，提高了淤泥强度，保证了淤泥固化处理效率和环境安全性。

技术领域

本发明涉及固化淤泥领域，具体涉及一种环保型复合工业废料固化淤泥及其制备方法。

背景技术

淤泥由于大量堆积问题及其产生的污染性已成为再生利用面临的难题。针对富含污染物的淤泥，目前有固化、微生物消化、焚烧、淘洗、压滤、浓缩、填埋等处理方式。综合考虑上述处理方式的操作难度、处理周期、处理成本及处理后的工程应用价值，固化处理以其操作简便、处理迅捷、高收益率和可应用于工程基础的突出优势而备受关注。固化处理，即将高含水率、低强度的淤泥转化为具有较高强度、低污染性的工程用土加以利用。传统固化处理是在淤泥中加入水泥进行搅拌，但由于水泥需求量大而难以控制固化处理成本，且淤泥中的大量重金属离子与酸性环境对水泥凝结硬化、工程结构和环境产生持续负面影响，因此实际成效难以满足要求。

为解决上述水泥固化处理淤泥的不足之处，工程人员尝试寻找合适的、成本低廉的工业废料来替代部分水泥以降低成本，如粉煤灰、磷石膏、铁尾矿渣、碱渣等。而且，这种方法可有效解决目前工业废料种类多堆存量大、侵占土地、回收利用率低的困境。更重要的是，工业废料的回收利用还能缓解由于大量堆存造成的空气污染、水体酸化富营养化及土壤严重污染等复杂环境问题。以磷石膏为例，截至2020年底磷石膏堆存量已达2.96亿吨，其长期堆存带来的严重环境影响已引起广泛关注。但目前磷石膏的实际综合利用率距离预期目标(期望在40％以上)相差甚远，当前巨量的磷石膏堆存问题迫切需要找到合适的应用场景进行资源化利用。然而，尽管以磷石膏为代表的多种工业废料复合使用替代部分水泥对淤泥进行固化处理应用潜力很大，但仍存在如下问题亟待解决：

第一，工业废料的固化机理单一。单一工业废料的固化效率低，难以满足多方面要求。但采用多种工业废料复配使用时，若不能处理好各种工业废料间的相互作用，可能导致固化效果不如预期。

第二，使用工业废料易造成环境二次污染。例如，由于磷石膏极差的水稳定性，磷石膏中包含的重金属离子(如Pb²⁺、Cd²⁺等)难以被包裹吸附在固化体中，在使用过程中可能随降水或地下水析出，造成二次污染。

第三，工业废料固化淤泥后形成的土体存在降低工程结构与设备使用寿命的潜在风险。部分工业废料如磷石膏、粉煤灰中的硫化物氧化后溶于降水或地下水中，造成土体酸性急剧增加，对基础、桩体和设备等造成腐蚀，降低使用寿命，得不偿失。

因此，在满足淤泥固化效果和大量回收利用工业废料的共同目标下，如何实现工业废料与水泥的复合效应最大化且不发生次生污染是当前大掺量工业废料固化淤泥面临的关键问题。解决好上述问题，对于降低淤泥和工业废料堆存量及附带环境污染问题具有重要价值，对促进基础建设具有指导意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种环保型复合工业废料固化淤泥及其制备方法，解决目前单一或几种工业废料协同固化淤泥时存在的强度低、二次污染及降低结构和设备使用寿命等问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种环保型复合工业废料固化淤泥：

每100重量份的原料包括如下组分：磷石膏6.5～8.0份，粉煤灰7.4～9.0份，炉渣9.5～12.1份，氧化钙2.7～3.0份，蒙脱石3.0～3.4份，普通硅酸盐水泥8.5～10.6份，淤泥50.5～62.5份。

优选地，普通硅酸盐水泥为强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥。