将疏浚材料转化为建筑级水泥的新技术

美国能源部的科学家们布鲁克海文国家实验室帮助开发了一项新技术,将从港口和水道底部挖出的材料转化为一种可以制成建筑级水泥的物质。这项被称为水泥锁的技术是与美国环境保护署(EPA)、新泽西州以及其他政府和公众团体合作开发的。

“这项技术将大大有助于提高美国许多港口和航道的健康,比如纽约港和新泽西港,”布鲁克海文的环境科学家基斯·琼斯(Keith Jones)说,他参与了Cement-Lock的开发。“这些水道受到许多人类活动的金属和污染物的污染,比如下水道溢出系统和工业操作排放的污染物。”

琼斯解释说,为了确保该港口能够继续为需要深水的大型集装箱船服务,必须定期进行疏浚。但是由于疏浚的材料被污染了,在哪里以及如何处理都有非常严格的限制。

2003年11月24日,美国环保署地区署长简·m·肯尼在新泽西州巴约纳举行的一场活动上说:“这是有能力解决疏浚材料问题的几种有前途的技术之一。”“它使我们能够处理受污染的材料并有益地利用它,而不是向已经缺乏空间的垃圾填埋场添加成吨的材料。”

环境保护局区域污染沉积物项目经理Eric Stern说:“沉积物净化是整体疏浚材料/污染沉积物管理战略的一个组成部分。与典型的补救方案不同的是,最终的结果是有益的使用产品——水泥、轻质集料、砖和土壤。这些产品将成为全球受影响的水道、港口和港口恢复和振兴的经济驱动力。”

自1994年以来,布鲁克海文实验室一直参与泥沙净化策略的开发,当时它开始合作为纽约和新泽西港的净化项目,称为纽约/新泽西港泥沙净化项目,由斯特恩领导。这项合作还包括美国环保署、美国陆军工程兵团和新泽西运输部(NJDOT)海洋资源办公室,后者于1998年加入了这项合作。

许多布鲁克海文实验室的研究人员参与了这个项目,并开始了对污染化学的基础研究。例如,布鲁克海文国家同步加速器光源产生的明亮的x射线束被用来仔细研究污染物是如何与沉积物颗粒结合的。

布鲁克海文的研究人员还确定了将测试的实验处理方法,并选择了几家技术公司进行试验台和中试规模的测试,分别可以处理几加仑和几立方码的沉淀物。

一旦这些测试结果完成,布鲁克海文小组审查了结果,并选择了几种处理方法进行全面演示。因此,布鲁克海文和美国环保署签订了两项合同,建设和运营两个大型沉积物处理设施,可处理数千立方码的材料。位于伊利诺伊州Des Plaines的Gas Technology Institute (GTI)是两家获胜公司之一,该公司在最初的测试阶段开发了Cement-Lock。GTI是一家独立开发能源和环境技术的公司。

“GTI小组开发了一种可以处理所有类型的沉淀物,特别是高度污染的沉淀物,”琼斯说,他也是该项目的技术经理。“该设施有可能用于该地区的主要问题点。”


粒Ecomelt(高清版本请按图片)


窑炉运转时的景象(点击图片
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GTI现在正在进行大规模的水泥锁工艺演示,他们在Bayonne为演示建造了一个直径10英尺、30英尺长的回转窑熔炉。在这个过程中,挖掘出的材料和改性矿物被装入窑中,加热至2400至2600华氏度(约合4800至4800摄氏度),形成熔化的材料。高温导致材料中的一些污染物分解成对环境安全的成分,排放到大气中,而没有分解的污染物则被融入到熔体中。处理后的材料被称为“Ecomelt”,然后被磨成粉末,与水泥混合。Ecomelt参与了混凝土的硬化过程,混凝土是水泥、沙子、碎石和水的混合物。此外,Ecomelt还减少了水泥生产中通常使用的其他原材料的数量,如页岩。欧洲杯足球竞彩

在测试阶段结束后,EPA和NJDOT将与GTI合作开发一个每年可处理50万立方码沉淀物的商业窑。测试阶段将处理来自新泽西州上纽瓦克湾的400立方码疏浚材料。

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