一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法
2023-05-09 17:30:21
一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法，其特徵在於按以下步驟進行：在抽取的內湖淤泥中依次加入各佔淤泥質量的0.2-0.4％硫酸亞鐵、0.1-0.2％聚磷氯化鋁、0.1-0.6％氧化鈣、0.02-0.05％陽離子型聚丙烯酸銨，上述各物質加入後以50-100轉/s的速度攪拌10min，過濾並靜停24小時得到改性淤泥；將改性淤泥與鐵尾礦按質量比為5-20:80進行攪拌、陳化24小時，然後根據現有節能燒結砌塊的尺寸要求擠出成型，在輪窯或隧道窯中以1050℃燒結6小時得燒結牆體材料。本發明具有廢棄物利用率高、原料塑性好、產品強度大的優點。
【專利說明】一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬於建築材料類，涉及一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法。
【背景技術】
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[0002]河湖、城市下水道等每年要清理出大量的淤泥，淤泥會造成河道、湖泊的淤積，使河床抬高、通航能力下降、行洪能力減弱、調蓄能力降低、水體嚴重汙染，直接影響生產生活。淤泥是江、河、湖、泊由於流水速度分布不同，使攜帶的泥砂規律地分級沉降的產物，其成分決定於河岸崩塌物和流域內地表流失土的成分，如果在固定的江河地段採掘，則其化學成分穩定，顆粒級配均勻，從成分上看，淤泥主要是含二氧化矽，氧化鋁，以及少量氧化鐵，氧化鈣和氧化鎂，除了含水量偏大之外，與普通的粘土成分沒有太大區別。正因為淤泥是一種品質不高的粘土質材料，所以對它們的資源化利用包括生產肥料、能源化利用，固化後吹填造陸、生產新型建築材料等方法。湖泊、河道和城市下水道淤泥的處理是許多國家共同面臨的環境管理問題。通常的做法是，將清理出的淤泥直接送至農村作為肥料使用。由於淤泥未經淨化除毒處理，這樣不僅影響環境，造成二次汙染，而且淤泥使用價值也不能充分發揮。淤泥的回收利用，是保證資源永續利用的有效途徑和實現可持續發展戰略的重大舉措。
[0003]目前，淤泥的材料化利用主要是製造建築材料，即可在各種類型建築中使用的材料製品。
[0004]制磚是材料利用的一個方向，新加坡科研工作者以取代水泥原料中的粘土成分，獲得了很好的效果。同時，開發了淤泥製成環保磚的技術，並在南非大量生產。我國湖南岳陽化工總廠汙水處理廠通過幹汙泥粉碎後，摻入粘土和水混合攪拌均勻，制坯成型並進行燒結。當汙泥與粘土質量比為1:1時，汙泥磚強度可與普通紅磚相當。鄭州大學土木工程學院童麗萍等對以黃河淤泥為主要原料摻入適量粉煤灰等外加劑的承重燒結多孔磚進行試驗研究。結果表明:所研製的黃河淤泥承重燒結多孔磚質輕、強度高、隔熱、外觀質量好，主要性能指標符合GB13544-2000《燒結多孔磚》要求。鹽城工學院吳其勝等人從研究淤泥的化學成分、礦物成分及熱特性出發，採用稻殼和木屑作成孔劑，研究成孔劑摻量對淤泥保溫磚的強度、氣孔率、吸水率及密度的影響，並研究了 2種成孔劑製備的燒結磚的孔結構。另夕卜，日本也開發了其它一些汙泥資源化的途徑，如將汙泥製成路基材料、混凝土製品、浙青填充料等。我國臺灣地區的眾多學者採用生活汙泥的焚燒灰和水庫淤泥成功進行了輕集料的製備。
[0005]分析以上技術，可以發現，目前關於使用淤泥制磚的技術已經較多，其主要技術思路是大摻量使用淤泥以製備各種類型的燒結磚。但與河道淤泥等不同，湖泊淤泥特別是內湖淤泥中有機物含量較高，燒結時將產生大量的氣體導致磚體發生大量的形變並造成吸水量過大，最終產品不容易達到設計要求。
[0006]為克服以上缺陷，本發明將湖泊淤泥進行改性後小摻量加入燒結磚的原料中，用來提高磚體原料的塑性，滿足擠出成型要求；同時，通過控制燒結溫度和時間，使淤泥中有機物的燃燒形成部分小的封閉孔隙，可提高磚體的保溫隔熱性能。
【發明內容】
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[0007]本發明的目的在於克服現有大摻量利用湖泊淤泥製備燒結磚的各種問題，提供一種將湖泊淤泥改性並作為增塑成孔劑摻入鐵尾礦中製備節能燒結磚或砌塊的方法。
[0008]為了實現上述目的，本發明的技術方案為:
[0009]一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法，其特徵在於按以下步驟進行:在抽取的內湖淤泥中依次加入各佔淤泥質量的0.2-0.4%硫酸亞鐵、0.1-0.2%聚磷氯化鋁、0.1-0.6%氧化鈣、0.02-0.05%陽離子型聚丙烯酸銨，上述各物質加入後以50-100轉/s的速度攪拌lOmin，過濾並靜停24小時得到改性淤泥；將改性淤泥與鐵尾礦按質量比為5-20:80進行攪拌、陳化24小時，然後根據現有節能燒結砌塊的尺寸要求擠出成型，在輪窯或隧道窯中以1050°C燒結6小時得燒結牆體材料。
[0010]所述的淤泥指有機物質量百分含量在20-40%的內湖淤泥，其中鹼土金屬氧化物和鹼金屬氧化物總的質量百分含量不高於淤泥固體重質量的2%。
[0011]所述的鐵尾礦的細度為0.01-0.1_，鐵尾礦中有效鈣質量百分含量不高於鐵尾礦質量的2%。本發明中所用的淤泥指有機物含量在20-40%範圍的內湖淤泥，其中鹼土金屬氧化物含量和鹼金屬氧化物含量不高於其固體重質量的2%。
[0012]本發明中所使用的硫酸亞鐵、聚磷氯化鋁、氧化鈣、陽離子型聚丙烯酸銨均為工業用化學或工業原料，直接購買。
[0013]本發明採用上述原材料和方法製備節能燒結磚或砌塊，具有良好的技術經濟效果。例如:1、淤泥的改性方法提供了高塑性的原料，為鐵尾礦等瘠性原料製備節能燒結砌塊的擠出成型奠定了基礎，這是由於目前節能燒結砌塊的成型要求高塑性原料，而鐵尾礦等尾礦中粘土含量低，為瘠性原料，不能達到節能燒結砌塊成型要求，本發明在淤泥中加入聚磷氯化鋁、陽離子型聚丙烯酸銨一方面可使淤泥中固體物質快速沉澱，另一方面，在成型時，淤泥中的粘土、磷酸鹽、聚丙烯醯胺三種組分均可起到增強原料塑性的作用；2、本發明利廢率高，除使用少量的硫酸亞鐵、聚磷氯化鋁、氧化鈣、陽離子型聚丙烯酸銨外，其它均為固體廢棄物，經計算，廢棄物總量可達到99%以上；3、本發明可製備出強度較高的節能燒結砌塊，目前節能燒結砌塊的主要實現途徑是通過宏觀孔和微觀孔兩種途徑實現的，本發明使用的淤泥中有機物含量高，燃燒時可在砌塊內部形成氣孔結構，增強保溫性能，但在氣孔形成後氣體溢出時也會形成貫穿通道，導致砌塊吸水率升高、強度降低，由於本發明使用了部分磷酸鹽和硫酸亞鐵，該物質在發生絮凝沉澱後，在燒結過程中可形成特定的強度較高的磷酸鹽和鐵酸鹽，最終起到強化材料強度的作用。
【具體實施方式】
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[0014]下面結合實施例進一步說明本申請之發明，但實施例不應視作對本發明權利的限定。
[0015]本實施例中所用的淤泥指有機物含量在20-40%範圍的內湖淤泥，其中鹼土金屬氧化物含量和鹼金屬氧化物含量的總含量不高於淤泥固體重質量的2%。所用的鐵尾礦的細度為0.01-0.1mm範圍，鐵尾礦中有效鈣含量不高於鐵尾礦重質量的2%。所使用的硫酸亞鐵、聚磷氯化鋁、氧化鈣、陽離子型聚丙烯酸銨指市售的的工業用化學或工業原料。
[0016]實施例1:
[0017]在抽取的內湖淤泥中依次加入各佔淤泥質量的0.2%硫酸亞鐵、0.1%聚磷氯化鋁、0.1 %氧化鈣、0.02%陽離子型聚丙烯酸銨，上述各物質加入後以50轉/s的速度攪拌1min,過濾並靜停24小時得到改性淤泥；將改性淤泥與鐵尾礦按質量比為20:80進行攪拌、陳化24小時，然後根據現有節能燒結砌塊的尺寸要求擠出成型，在輪窯或隧道窯中以1050°C燒結6小時即可得到強度為30Mpa、吸水率小於5%、導熱係數小於0.22ff/mK的淤泥質燒結砌塊。
[0018]實施例2:
[0019]在抽取的內湖淤泥中依次加入各佔淤泥質量的0.4%硫酸亞鐵、0.2%聚磷氯化鋁、0.6%氧化鈣、0.05%陽離子型聚丙烯酸銨，上述各物質加入後以100轉/s的速度攪拌lOmin，過濾並靜停24小時得到改性淤泥；將改性淤泥與鐵尾礦按質量比為5:80進行攪拌、陳化24小時，然後根據現有節能燒結砌塊的尺寸要求擠出成型，在輪窯或隧道窯中以1050°C燒結6小時即可得到強度為25Mpa、吸水率小於6%、導熱係數小於0.22ff/mK的淤泥質燒結砌塊。
[0020]實施例3:
[0021]在抽取的內湖淤泥中依次加入各佔淤泥質量的0.3%硫酸亞鐵、0.15%聚磷氯化鋁、0.4%氧化鈣、0.03%陽離子型聚丙烯酸銨，上述各物質加入後以80轉/s的速度攪拌lOmin，過濾並靜停24小時得到改性淤泥；將改性淤泥與鐵尾礦按質量比為10:80進行攪拌、陳化24小時，然後根據現有節能燒結砌塊的尺寸要求擠出成型，在輪窯或隧道窯中以1050°C燒結6小時即可得到強度為28Mpa、吸水率小於5.5%、導熱係數小於0.22ff/mK的淤泥質燒結砌塊。
【權利要求】
1.一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法，其特徵在於按以下步驟進行:在抽取的內湖淤泥中依次加入各佔淤泥質量的0.2-0.4%硫酸亞鐵、0.1-0.2%聚磷氯化鋁、0.1-0.6%氧化鈣、0.02-0.05%陽離子型聚丙烯酸銨，上述各物質加入後以50-100轉/s的速度攪拌lOmin，過濾並靜停24小時得到改性淤泥；將改性淤泥與鐵尾礦按質量比為5-20:80進行攪拌、陳化24小時，然後根據現有節能燒結砌塊的尺寸要求擠出成型，在輪窯或隧道窯中以1050°C燒結6小時得燒結牆體材料。
2.根據權利要求1的一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法，其特徵在於:所述的淤泥指有機物質量百分含量在20-40%的內湖淤泥，其中鹼土金屬氧化物和鹼金屬氧化物總的質量百分含量不高於淤泥固體重質量的2%。
3.根據權利要求1的一種利用湖泊淤泥製備新型節能燒結牆體材料的方法，其特徵在於:所用的鐵尾礦的細度為0.01-0.1mm，鐵尾礦中有效鈣質量百分含量不高於鐵尾礦質量的2%。
【文檔編號】C04B38/00GK104387104SQ201410555785
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】于洋, 劉波, 楊利民, 任慧軍, 陳新安, 彭建鋒, 黎平, 吳先鳳, 楊磊, 曾寅, 丁德亮, 付猛 申請人:中建三局第二建設工程有限責任公司