搅拌站沉降池淤泥的循环利用

刘军，单亚兰

（南通恒信混凝土有限公司，江苏 南通 226500）

0 前言

近年来，国家对环境保护的要求日趋严格，主管部门已经限定所有混凝土企业必须在规定期限内改造成为环保站。对于混凝土企业而言，粉尘、污水及废弃混凝土是其排放的主要污染物。目前混凝土企业已对企业的收尘设施进行了改造，纷纷上马了砂石分离机和污水回用系统，并加强管理，使企业的污染物排放显著降低。但沉降池中的淤泥却令人头痛，此淤泥的主要成分为水泥、粉煤灰和矿粉等掺合料以及砂石中带来的部分石粉和粉砂。这些淤泥含碱量高，不可随意排放，含水率高，也不便于循环利用[1-2]。

对于沉降池淤泥，已有混凝土企业的技术人员尝试通过烘干、粉磨的方式将其循环利用，且试验结果也较为理想。但淤泥的含水率高达 30%～50%，烘干过程需耗费大量的能源；且淤泥不便于运输，单一搅拌站的淤泥量相对较少，淤泥很难集中处理，所以此种处理方式的实现较为困难，且经济效益难以体现。

本文尝试通过使用小型机械，在搅拌站内将淤泥与硬石膏粉、统灰混合，硬化成型后便于运输，集中处理时将其作为入磨原料之一，内部水分通过粉磨过程产生的热量将其带出，省去了烘干过程，降低了处理成本，使混凝土企业实现了真正的零排放。

1 试验

1.1 试验原料

（1）沉降池淤泥：混凝土沉降池中取出，含水率 35%；

（2）硬石膏粉：细度 200 目，SO3含量 41%；

（3）统灰：苏州望电统灰，45μm 方孔筛筛余 59%，烧失量 1.5%；

（4）水泥熟料：金峰熟料，3d 水泥强度为 32.3MPa；28d 水泥强度为 60.5MPa；

（5）矿粉：苏州马嘉矿粉，比表面积 403m2/kg，28d 活性指数 99%；

（6）石灰石：5～31.5mm 碎石，CaO 含量 51%；

（7）二水石膏：SO3含量 43%。

1.2 试验方法

本文的试验分为两个部分，第一部分为沉降池淤泥与硬石膏粉和统灰混合搅拌，随后浇筑成型，自然养护后考察其强度。第二部分为将养护好的试块经人工破碎后取代矿粉与熟料、石灰石、统灰一起入磨粉磨，考察其胶砂力学性能指标。测试均按照国家标准 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GB/T 17671—1999《 水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》 GB/T 1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》及其他相关规定执行。

2 结果与讨论

2.1 配料比例对淤泥试块强度的影响

调整沉降池淤泥、硬石膏粉和统灰的配料比例，为了维持浆体稳定的水固比，配料时适当补水，保证成型时浆体中的含水率为 25%，并将淤泥折算到干基后计量。成型试模的规格为 (100×100×100)mm，力学测试参照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》执行。

表1 淤泥试块的成型配合比及力学性能

由表 1 试验数据可知，随着淤泥比例的下降，统灰比例的上升，淤泥试块的强度呈先上升再下降趋势。这是因为淤泥中含有的碱金属氧化物和碱土金属氧化物以及硬石膏对统灰的激发所致，且淤泥中还含有部分未水化完全的熟料颗粒，因此适当的淤泥含量可以提升试块的力学性能。当淤泥量下降时，由于碱量的不足以及熟料颗粒的缺乏，试块的力学性能也较低。由于此淤泥试块并不直接用于建筑，而是用作入磨原料，因此较高的强度会导致粉磨成本增加，考虑到制备试块的目的是为了循环利用淤泥，因此，选择配合比 1作为制备淤泥试块的最终配比。

2.2 淤泥试块在制备水泥的应用

将硬化 3d 的淤泥试块作为替代统灰作为制备水泥的入磨原料，考察产品的性能。制备水泥时，水泥入磨原料的配合比为水泥熟料 80%、石灰石 3%、矿粉 5%、统灰 7%、石膏5%，控制出磨水泥的比表面积为 330～350m2/kg。制得的产品性能见表 2。

表2 淤泥试块在制备水泥中的应用

从表 2 试验数据可以看出，用淤泥试块替代统灰应用于水泥制备时，水泥的标准稠度以及力学性能均有一定的提高。标准稠度较低的原因可能是统灰中含有较多未燃尽的碳颗粒易导致标准稠度上升，淤泥中的统灰含量较低，因此标准稠度较低。力学性能较高的原因大致有二：其一，是淤泥中含有较多未水化的熟料颗粒，其水化活性远远优于统灰；其二，淤泥中含有一定量的硬石膏，对混合材有较强的激发作用。

2.3 淤泥试块在制备磨细粉煤灰中的应用

将硬化 3d 淤泥试块替代统灰作为磨细粉煤灰的主要原材料，考察产品的性能。制备磨细粉煤灰时，入磨原料的配合比为淤泥 80%、统灰 20%，控制出磨产品的比表面积为400～450m2/kg。制得的产品性能见表 3。

从与制备水泥时的试验数据类似，用淤泥试块替代统灰应用于磨细粉煤灰制备时，产品的需水性能及活性指数均有一定的提高。需水量比较低的原因可能是淤泥中含有未燃尽的碳颗粒较少。活性指数较高的原因在于，淤泥自身具有一定的水化活性，且存在激发火山灰反应的碱和石膏。

表3 淤泥试块在制备磨细粉煤灰中的应用

3 结论

（1）应用沉降池淤泥、硬石膏粉和统灰为原材料，适当调整配比，可制备出具有一定力学强度的试块，此试块将有利于淤泥的运输及存储，作为入磨原料时，省去了烘干过程，大大降低了淤泥的处理成本。

（2）用淤泥试块替代统灰应用于制备水泥和磨细粉煤灰时，由于未燃尽碳颗粒的减少和熟料颗粒含量的增加以及硬石膏的辅助作用，水泥和磨细粉煤灰的各项性能指标都有一定程度地提升。

[1]张涛，王晓芳.爱护环境实现混凝土搅拌站零排放[J].商品混凝土，2014(11): 73-74.

[2]李宛珊，吉旭，王琳娜，等.混凝土搅拌站污水回收系统关键技术研究 [J].混凝土，2012 (12): 125-128.