本發(fā)明涉及淤泥處理領(lǐng)域，尤其涉及一種堆場高含水率淤泥的處理方法。

背景技術(shù)：

為了改善河湖的水質(zhì)，保證河道正常的泄洪能力和航道、港口的暢通，包括我國在內(nèi)的世界各國都在開展大規(guī)模的疏浚和清淤工程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅我國的珠江三角洲地帶每年產(chǎn)生的疏浚淤泥量就達(dá)8000萬m3左右，而我國每年拋入海洋的淤泥量接近2億m3，未來十年水利、海洋工程中仍將會產(chǎn)生大量的疏浚淤泥已成為難以回避的現(xiàn)實(shí)。疏浚工程中產(chǎn)生的疏浚淤泥通常采用堆放或拋棄的方法處理，一方面不僅占用大量的土地，造成大量土地資源的浪費(fèi)，且將其拋到外海，會嚴(yán)重影響海洋資源的有效利用，對海洋環(huán)境將會造成不可彌補(bǔ)的破壞；另一方面，疏浚淤泥大多含有重金屬、有機(jī)質(zhì)等污染物，必然會對周邊環(huán)境造成二次污染。

淤泥進(jìn)行資源化處置之前，需從堆場轉(zhuǎn)移，堆場淤泥天然含水率高、粘粒高、透氣性差，轉(zhuǎn)移運(yùn)輸之前要進(jìn)行干化處理。直接對淤泥采用熱空氣對流干燥法進(jìn)行干燥耗能非常高，而先在淤泥中摻入細(xì)沙再進(jìn)行熱空氣對流的方法雖然可以降低能耗，但會消耗大量沙子，沙子作為自然資源，這種大量消耗沙子的方法不利于自然資源的可持續(xù)使用。淤泥中的高含水量不僅對轉(zhuǎn)移產(chǎn)生非常大的影響，而且極不利于碳化處理。含水率高、粘粒高的淤泥在碳化處理后，往往很難達(dá)到較好的固化效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種堆場高含水率淤泥的處理方法，對含水率高、粘度高、透氣性差的淤泥進(jìn)行資源化處置。

一種堆場高含水淤泥的處理方法，包括以下步驟：

s1：在淤泥中摻入固化劑并攪拌均勻；

s2：采用機(jī)械攪拌法使淤泥發(fā)泡；

s3：對淤泥進(jìn)行熱風(fēng)干燥；

s4：將干燥固化后的淤泥破碎并磨細(xì)成干化土；

s5：調(diào)整干化土的含水率，在干化土中摻入固化劑并壓實(shí)成型；

s6：對成型的干化土混合物進(jìn)行碳化處理，獲得可再次利用的建材。

進(jìn)一步地，摻入固化劑后的淤泥中固體與液體的質(zhì)量之比為0.4-0.45。

進(jìn)一步地，在摻入固化劑之前，將堆場淤泥中的雜質(zhì)進(jìn)行清理，所述雜質(zhì)包括石塊和植物殘骸。

進(jìn)一步地，所述固化劑包括鋼渣粉90-100份、水泥0-10份及碳化促進(jìn)劑0-10份，所述碳化促進(jìn)劑為堿土金屬氧化物。

進(jìn)一步地，s4還包括以下步驟：

將干化土加入水，使干化土的含水率為8％-12％并攪拌均勻；

將攪拌后的干化土置于碳化釜中；

向碳化釜中通入濃度不小于95％的co2氣體并保持碳化釜中氣體壓力為0.1mpa進(jìn)行預(yù)碳化，持續(xù)時間2小時；

將預(yù)碳化后的干化土磨細(xì)。

進(jìn)一步地，對淤泥進(jìn)行熱風(fēng)干燥的風(fēng)量為15000m3/h，溫度為80℃-120℃。

進(jìn)一步地，所述碳化處理包括以下步驟：

將混合成型的干化土混合物置于碳化釜中；

持續(xù)向碳化釜中通入濃度不小于99％的co2氣體并保持碳化釜中氣體壓力為0.3mpa-0.5mpa，持續(xù)時間5-24小時。

進(jìn)一步地，s5中調(diào)整干化土的含水率至8％-12％。

本發(fā)明公開的一種堆場高含水率淤泥的處理方法，無需大型設(shè)備機(jī)械脫水，通過加入固化劑并進(jìn)行熱風(fēng)干燥，大幅提高淤泥干化速度，流動性淤泥的堆場周轉(zhuǎn)時間大大縮短，而且，處理淤泥體量大，可應(yīng)對臨時疏浚工程排泥，設(shè)備要求低可隨疏浚工程轉(zhuǎn)移。在資源化處理的整個過程中無需高溫高壓蒸養(yǎng)，能耗低。同時本發(fā)明所使用固化劑材料主體為工業(yè)廢渣鋼渣，來源廣、成本低，具有廣闊的市場前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中堆場高含水淤泥的處理方法流程圖；

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

如圖1所示，一種堆場高含水淤泥的處理方法，處理過程如下：

在淤泥堆場上原位框出待處理淤泥，清理淤泥中的石塊、植物有機(jī)物殘骸等雜質(zhì)。

在淤泥中摻入固化劑并攪拌均勻，摻入的固化劑使淤泥中固體比例提高，摻入固化劑后的淤泥中固體與液體的質(zhì)量之比為0.4-0.45；

摻入固化劑后，采用機(jī)械設(shè)備對淤泥進(jìn)行攪拌，使淤泥發(fā)泡，通過發(fā)泡形成連通多孔結(jié)構(gòu)，增加淤泥與空氣的接觸面積；

發(fā)泡完成后，立即對淤泥進(jìn)行熱風(fēng)干燥；在淤泥上覆蓋塑料布，然后吹送熱風(fēng)，風(fēng)量為15000m3/h，溫度為80℃-120℃；一方面通過高溫調(diào)整氣泡形貌，保證其開孔孔隙率達(dá)到40％及以上，另一方面高溫可以加大固化劑的反應(yīng)速率，使絕干時間大大縮短。塑料布可保證熱風(fēng)的干燥效果，防止熱風(fēng)的風(fēng)力分散。

高含水、高粘度的淤泥想要實(shí)現(xiàn)絕干，單獨(dú)采用熱風(fēng)烘干不僅會消耗大量的能源，而且時間會非常長，淤泥堆場每日的使用費(fèi)用高昂，今早實(shí)現(xiàn)淤泥的絕干后對淤泥進(jìn)行轉(zhuǎn)移，可節(jié)省大量的堆場使用資金。

在處理過程中，本發(fā)明公開的處理方法無需進(jìn)行任何脫水預(yù)處理，直接通過測量得到淤泥漿體含水率，并通過計(jì)算得到需摻入的固化劑的量，即可直接進(jìn)行處理，這也大大節(jié)省了淤泥堆場的占用時間。

固化劑采用鋼渣粉為主體，輔以水泥及碳化促進(jìn)劑，其中，鋼渣粉90份，水泥5份，碳化促進(jìn)劑5份(份為重量份)，碳化促進(jìn)劑為堿土金屬氧化物，如氧化鎂、氧化鈣。碳化促進(jìn)劑可以更好的促進(jìn)碳化的進(jìn)行。

鋼渣是伴隨煉鋼過程中排放的一種固體廢棄物，約占粗鋼產(chǎn)量的10％-15％，與水泥礦物組成相似，但水化活性低，且含有大量的導(dǎo)致安定性不良的游離cao和游離mgo，但也因此使鋼渣具有很高的碳化潛力。本實(shí)施例中選用的鋼渣微粉比表面積為300m2/kg，具有較高的水化活性，鋼渣中的鈣容易溶出發(fā)生碳化反應(yīng)，而且價格適中，成本可控。碳化反應(yīng)為自發(fā)熱反應(yīng)，反應(yīng)迅速，無需外部熱源，主要的反應(yīng)方程式為：

cx-s-hy+xco2→sio2·yh2o+xcaco3

3cao·sio2+3co2+nh2o→sio2·nh2o+3caco3

2cao·sio2+2co2+nh2o→sio2·nh2o+2caco3

ch/mh+co2→ca/mgco3+h2o

反應(yīng)生成的碳酸鹽晶體、凝膠態(tài)二氧化硅可以起到很好的孔隙填充作用，強(qiáng)度發(fā)展迅速，碳化數(shù)小時內(nèi)強(qiáng)度便可超過養(yǎng)護(hù)28d的水泥土。且其結(jié)構(gòu)致密，耐久性和對有害物質(zhì)的封存效果優(yōu)異。

鋼渣的施用不僅可以大體量消納工業(yè)固廢，相比其他水泥基固化劑在大規(guī)模淤泥固化項(xiàng)目中的施用，更有經(jīng)濟(jì)性。通過發(fā)泡形成聯(lián)通多孔結(jié)構(gòu)增大與空氣的接觸面積，有利于碳化效率的提高。碳化反應(yīng)產(chǎn)物一方面對淤泥與鋼渣中的重金屬進(jìn)行封存穩(wěn)定；另一方面，淤泥中的細(xì)小黏粒被碳化產(chǎn)物粘結(jié)形成顆粒，大大降低其塑性指數(shù)，提高淤泥的工程性能。

絕干后的淤泥從堆場轉(zhuǎn)移至合適的地方以便后續(xù)處理。轉(zhuǎn)移后的淤泥進(jìn)行破碎磨細(xì)。

如果淤泥絕干破碎后為高粘度干化土，為了保證最終碳化的成品強(qiáng)度，需對高粘度干化土進(jìn)行預(yù)處理，將干化土中的高粘粒通過預(yù)碳化進(jìn)行包裹，預(yù)碳化過程為：將干化土磨細(xì)，磨細(xì)后的干化土顆粒不大于10mm，在磨細(xì)后的干化土中加入8％-12％的水，然后放入碳化釜中，通入濃度不小于95％的co2，并保持碳化釜中氣壓為0.1mpa。

如果是非高粘度的干化土，則無需預(yù)碳化。預(yù)碳化后的干化土或非高粘度干化土可進(jìn)行碳化處理。碳化處理前，對非高粘度干化土或者預(yù)碳化的干化土直接成型碳化的強(qiáng)度進(jìn)行測定標(biāo)號，然后根據(jù)資源化產(chǎn)品的強(qiáng)度要求選擇追加固化劑的產(chǎn)量并進(jìn)行最終碳化。碳化過程中，在待處理的干化土中摻入水，使含水率為8％-12％并壓實(shí)成型，采用碳化氣體為純度不小于99％的co2，氣體壓力為0.3-0.5mpa，碳化時間為6-24小時。待處理的干化土壓實(shí)成型，即為碳化后得到的輕質(zhì)淤泥建材的形狀。

較為常用的輕質(zhì)淤泥建材有輕質(zhì)淤泥磚，采用本發(fā)明公開的處理方法對不同含水率的淤泥進(jìn)行處理，處理過程及結(jié)果如下表所示：

在堆場中框出八組待處理淤泥，清理雜質(zhì)，包括大顆粒石塊和植物有機(jī)物殘骸，測定淤泥初始含水率，摻入鋼渣微粉，并采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行攪拌，將鋼渣微粉與淤泥充分混合并使淤泥發(fā)泡，發(fā)泡后立即進(jìn)行干燥。采用熱風(fēng)干燥，風(fēng)量15000m3/h，熱風(fēng)溫度100℃，熱風(fēng)干燥至絕干獲得干化土。將干化土運(yùn)輸至合適的處置場所，置于碳化釜中，通入濃度為99％的co2氣體，維持碳化釜內(nèi)壓力為0.1mpa，對八組干化土分別進(jìn)行預(yù)碳化，取出后熱風(fēng)干燥至絕干并破碎，破碎的干化土顆粒直徑小于5mm。在破碎后的干化土中摻入鋼渣微粉和水，水的質(zhì)量與固體物(干化土和鋼渣微粉)的質(zhì)量之比為0.1，將混合后的八組干化土在制坯車間中，分別以不同的壓力制成磚坯。將磚坯置于碳化釜中，通入濃度為99％的co2氣體，維持碳化釜中壓力為0.3mpa，碳化一定的時間后，取出即可獲得輕質(zhì)淤泥碳化磚。八組碳化磚性能如上表所示，均滿足國家建筑材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且性能優(yōu)異。

實(shí)施例2

在堆場中框出待處理淤泥，清理雜質(zhì)，包括大顆粒石塊和植物有機(jī)物殘骸，通過測定可知淤泥初始含水率為150％，摻入淤泥濕重80％的固化劑，固化劑為95％的鋼渣粉和5％的氧化鈣，并采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行攪拌，將鋼渣微粉與淤泥充分混合并使淤泥發(fā)泡，發(fā)泡后立即進(jìn)行干燥。采用熱風(fēng)干燥，風(fēng)量15000m3/h，熱風(fēng)溫度100℃，熱風(fēng)干燥1.5d使淤泥絕干。絕干后得到的干化土運(yùn)輸轉(zhuǎn)移至可進(jìn)行碳化的處理場所并破碎，破碎的干化土顆粒直徑小于5mm。在破碎后的干化土中摻入鋼渣微粉，鋼渣微粉的質(zhì)量與干化土的質(zhì)量之比為0.2，將混合后的干化土與水交替加入成球盤，成球盤轉(zhuǎn)速為45轉(zhuǎn)/分鐘，成球時間未5-10分鐘，加入水的質(zhì)量與固體物(干化土和鋼渣微粉)的質(zhì)量之比為0.13，將干化土成球后置于碳化釜中，通入濃度為99％的co2氣體，維持碳化釜中壓力為0.5mpa，碳化時間為5h，取出即可獲得碳化淤泥骨料。經(jīng)檢測，碳化淤泥骨料安定性合格，吸水率為1-3％，壓碎指標(biāo)小于10％。具有良好的力學(xué)性能與耐久性。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。

技術(shù)特征：

1.一種堆場高含水淤泥的處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

s1：在淤泥中摻入固化劑并攪拌均勻；

s2：采用機(jī)械攪拌法使淤泥發(fā)泡；

s3：對淤泥進(jìn)行熱風(fēng)干燥；

s4：將干燥固化后的淤泥破碎并磨細(xì)成干化土；

s5：調(diào)整干化土的含水率，在干化土中摻入固化劑并壓實(shí)成型；

s6：對成型的干化土混合物進(jìn)行碳化處理，獲得可再次利用的建材。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堆場高含水淤泥的處理方法，其特征在于，摻入固化劑后的淤泥中固體與液體的質(zhì)量之比為0.4-0.45。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堆場高含水淤泥的處理方法，其特征在于，在摻入固化劑之前，將堆場淤泥中的雜質(zhì)進(jìn)行清理，所述雜質(zhì)包括石塊和植物殘骸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堆場高含水淤泥的處理方法，其特征在于，所述固化劑包括鋼渣粉90-100份、水泥0-10份及碳化促進(jìn)劑0-10份，所述碳化促進(jìn)劑為堿土金屬氧化物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堆場高含水淤泥的處理方法，其特征在于，s4還包括以下步驟：

將干化土加入水，使干化土的含水率為8％-12％并攪拌均勻；

將攪拌后的干化土置于碳化釜中；

向碳化釜中通入濃度不小于95％的co2氣體并保持碳化釜中氣體壓力為0.1mpa進(jìn)行預(yù)碳化，持續(xù)時間2小時；

將預(yù)碳化后的干化土磨細(xì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堆場高含水淤泥的處理方法，其特征在于，對淤泥進(jìn)行熱風(fēng)干燥的風(fēng)量為15000m3/h，溫度為80℃-120℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堆場高含水淤泥的處理方法，其特征在于，所述碳化處理包括以下步驟：

將混合成型的干化土混合物置于碳化釜中；

持續(xù)向碳化釜中通入濃度不小于99％的co2氣體并保持碳化釜中氣體壓力為0.3mpa-0.5mpa，持續(xù)時間5-24小時。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堆場高含水淤泥的處理方法，其特征在于，s5中調(diào)整干化土的含水率至8％-12％。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種堆場高含水淤泥的處理方法，在淤泥中摻入固化劑并攪拌均勻；采用機(jī)械攪拌法使淤泥發(fā)泡；對淤泥進(jìn)行熱風(fēng)干燥；將干燥固化后的淤泥破碎并磨細(xì)成干化土；調(diào)整干化土的含水率，在干化土中摻入固化劑并壓實(shí)成型；對成型的干化土混合物進(jìn)行碳化處理，獲得可再次利用的建材。在淤泥中摻入固化劑后熱風(fēng)干燥，使淤泥的干燥速度大大加快，為下一步處理提供良好基礎(chǔ)，并加快了淤泥堆場的周轉(zhuǎn)速度，通過預(yù)碳化將淤泥中的高粘粒包裹，達(dá)到改性的目的，使原本難以利用的高粘度淤泥可以制成建筑材料。

技術(shù)研發(fā)人員：崔春義;于春陽;趙九野;辛宇;梁志孟;王本龍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連海事大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2020.03.19

技術(shù)公布日：2020.06.26