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冶金污泥的资源化利用研究 演讲：陈穗栋 指导老师：施惠生 郭晓璐 冶金污泥的处理势在必行 冶金污泥是钢铁工业种类最多、成分最杂的固体废物，是指钢铁生产过程中对所排烟尘进行干法除尘，湿法除尘和废水处理后的固体废物。 每生产10吨钢铁，至少有1吨的冶金污泥产生。 全国各地的垃圾填埋已经接近饱和，几乎无法满足生活所需，无力支持冶金污泥的处理。 在保护地球村的全球大背景下，工业的绿色化势在必行 所以，我们需要对冶金污泥的资源化利用进行深入研究。 资源化利用冶金污泥的2种途径与难点 冶金污泥用于路基回填土：这种方法可以同时解决冶金污泥的填埋问题以及建设公路时的路基材料来源问题。此方法的难点在于如何稳定冶金污泥中的重金属物质，保证在使用中（尤其在雨后）不会有重金属渗入土壤污染环境，其次在于如何保证这类回填土的强度满足公路要求。 冶金污泥煅烧后用于水泥混合材：此法同时解决了污泥的处理问题以及建筑施工中水泥的来源问题。同样，此法需要保证污泥的活性指数能否达到水泥混合材的需求 本课题针对于这些难点进行了研究。 试验用原材料 本试验中使用的冶金污泥来自于上海宝山钢铁股份有限公司，有酸碱污泥、循环水污泥、碱性污泥、含油污泥和石灰石泥饼等。 其中酸碱污泥用于探索污泥用作回填土的可行性。 循环水污泥、碱性污泥、含油污泥和石灰石泥饼用于探索其用作水泥混合材的可行性。 酸碱污泥作为路基回填土的可行性研究 在查阅了相关的参考文献后发现，在掺入了石灰、水泥以及粉煤灰后，污泥的抗压强度以及重金属稳定能力会有很大的提升，因此本试验对于此3种附加剂对于污泥能力提升的影响做了研究，采用了正交因素分析法，设计的因素水平表如下： 酸碱污泥作为路基回填土的可行性研究 按照正交试验设计配料制样后，根据相关要求养护脱模，通过无侧限抗压强度测试来评估其固化能力 酸碱污泥作为路基回填土的可行性研究 酸碱污泥固化3d固化剂最优配比为15%水泥，15%粉煤灰，10%石灰。影响因素：石灰掺量C水泥掺量A粉煤灰掺量B。 酸碱污泥固化7d固化剂最优配比为15%水泥，15%粉煤灰，10%石灰。影响因素：粉煤灰掺量A水泥掺量B石灰掺量C。 酸碱污泥固化28d固化剂最优配比为15%水泥，15%粉煤灰，5%石灰。影响因素：石灰掺量A粉煤灰掺量B水泥掺量C。 酸碱污泥作为路基回填土的可行性研究 通过数据分析得出，我们发现固化剂的掺量越多，固化效果越好，强度越高。在以上9组数据中，除了1,4,6三组试样外，都满足要求。但是为了更好的经济效益和实用性，我们优选出了H8和H2两种配合比，如下： 酸碱污泥作为路基回填土的可行性研究 在强度满足了要求之后，我们对其的重金属浸出进行了检测，结果是：酸碱污泥除锰（Mn）超标外，其他均能满足IV类地表水要求，H8和H2固化体能达到III类地表水要求。而我国规定的饮用水水源则为III类以上地表水，说明酸碱污泥固化体浸出液安全性非常好。 此时我们通过试验得出了酸碱污泥在掺入了固化剂（水泥5%、粉煤灰10%、石灰5%）或（15%水泥、10%粉煤灰）后，可以满足相应的化学、力学性能，故此法可行，值得推广。 污泥煅烧后用作水泥混合材试验研究 要作水泥混合材首先要考虑的就是污泥的活性指数能否达标，对此，我们通过化学分析法对煅烧后的污泥进行活性指数计算，结果如下： 污泥煅烧后用作水泥混合材试验研究 由前表可知，石灰石泥饼的活性最高，其次是煅烧后的碱性污泥。所有污泥的质量系数都大于1.2，达到活性混合材标准。 既然所有的污泥活性指数都能达标，那么它们的煅烧温度不同，会给它们来带什么样的差别，这引发我们进一步深入的研究 污泥煅烧后用作水泥混合材试验研究 为了解决煅烧温度对于污泥活性的影响，我们设计了如下试验： 污泥煅烧后用作水泥混合材试验研究 污泥煅烧后用作水泥混合材试验研究 循环水污泥活性指数参照GB/T20491－2006《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》和GB/T1596－2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》对活性指数的定义，即该龄期试验胶砂与对比胶砂的抗压强度比即为循环水污泥在该龄期的活性指数，活性指数一般取整。 污泥煅烧后用作水泥混合材试验研究 此时，我们已经验证了煅烧循环水泥作为水泥混合材的可行性，但是此方法能否推广还需要考虑下它与矿渣、粉煤灰等常见混合材的活性对比，因此设计它们的对比试验，结果如下： 污泥煅烧后用作水泥混合材试验研究 用与之前类似的活性指数验证方法，我们对于石灰石泥饼进行了试验分析： 污泥煅烧后用作水泥混合材试验研究 S2试验胶砂活性指数3d活性指数达到69，7d活性指数达到75，28d活性指数达到83。参照GB/T20491－2006《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》，石灰石泥饼在7d时达到一级钢渣粉，28d时达到一级钢渣粉要求。参照GB/