CN102633473A - 一种生态型底泥人造卵石及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种以底泥为主要原料的生态型人造卵石及其制造方法，它具有球形内核1和包覆在外面的外壳2。其中内核1的重量组成为：70％-80％以干基计重的底泥、0％-30％石灰、3％-50％胶凝材料、0.1％-10％重金属稳定化药剂，外壳2采用防水涂层。首先将底泥进行药剂稳定化处理，然后与石灰、胶凝材料先后计量、混合后送入造粒机成型，制成内核1，自然养护后再送入造粒机，在内核1外包覆防水涂层外壳2，进行自然养护。本发明利用免烧工艺将固体废弃物底泥作为卵石原料加以资源化利用，并实现了处理全过程的无害化，操作工艺简单、能耗低、成本低，具有经济、环保的优点。

Description

一种生态型底泥人造卵石及其制造方法

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域和建筑材料领域，具体的说是一种以底泥为主要原料的人造卵石及其制造方法。

背景技术

为保证城市河湖水体质量和正常泄洪能力以及内陆航道的畅通，我国每年都开展大规模的湖泊疏浚工程，从而产生大量疏浚底泥，由于疏浚底泥具有泥量大，含水率较高，组成成分复杂，容易产生二次污染，若处置不当将对环境造成极为不利的影响，因而对疏浚底泥的处理和处置成为人们普遍关注的问题。

疏浚底泥常规的处置方法主要有填埋和土地利用等，这些处置方法虽解决了底泥出路的问题，但也带来了占用大量土地，对环境产生二次污染等问题，其中有益成分不能得到充分利用，造成资源浪费。反观建筑材料生产行业对粘土有着大量需求，粘土资源的大量开采，已影响到农村耕田的数量和质量。若利用底泥代替粘土制造陶粒，不但会减缓建材制造业与农争土，还可达到废弃物资源化的目的。

目前，底泥陶粒制造工艺多采用烧结方式，此方法虽可以得到高质量的烧结陶粒，但烧结过程中能源消耗大、处理成本高、有二次污染产生，环境友好性稍差。因此，发明一种具有良好的环境效益、经济效益、社会效益的底泥资源化技术对底泥的高效处理处置有极大的意义。

发明内容

本发明提供了一种效果理想、处理成本低、环境友好性高的底泥资源化处理方法，主要技术是将底泥稳定化、固化后制成人造卵石，从而实现底泥的无害化处理和资源化利用。

本发明所提出生态型底泥人造卵石包括内核1和外壳2两部分。其中内核1的重量组成为：70％-80％以干基记重的底泥、0％-30％石灰、3％-50％胶凝材料、0.1％-10％重金属稳定化药剂，外壳2采用防水涂层。

所述底泥产生于河流、湖泊、水库、池塘、港口或者航道的疏浚工程，且底泥含水率40％以上。

所述胶凝材料采用糯米汁、合成树脂、橡胶、水泥或其它具有粘结作用的材料。

所述防水涂层为聚氨酯防水涂料、桐油或其它具防水作用的涂料。

所述重金属稳定化药剂为硫化钠、磷酸盐、巯基捕收剂或其它具有重金属稳定作用的药剂。

本发明所涉及的生态型底泥人造卵石的制造方法，具有以下步骤：

将底泥进行药剂稳定化处理，然后与石灰、胶凝材料先后计量混匀、造粒成型，制成内核1，自然养护7-15天后，送入造粒机，在成球区撒入防水涂层物质，内核1在成球区滚动，利用内核1表面的水膜，均匀包上一层防水涂层外壳2，再次进行自然养护3-7天。

本发明的有益效果在于：

首先，本发明的生态型底泥人造卵石采用免烧工艺，工艺流程操作简单，能耗低，所用的底泥稳定化、固化及其它外加剂均为大宗产品，廉价易得，来源广泛，极大的降低了底泥的处理成本。

在人造卵石复配工艺中加入重金属稳定剂，可直接将重金属离子转化为不可溶解状态，降低其毒性；胶凝材料的使用不仅可以胶结其它物料成型，还可使底泥人造卵石具有一定的机械强度，尤其是引入了糯米汁的应用，利用糯米中的淀粉类多糖物质在碳酸钙晶体形成过程中对结晶颗粒的大小、形貌和结构进行调控和约束，可使人造卵石产生一种致密的微结构，使其在强度和防渗性等方面具有明显的优势；人造卵石外壳2采用防水涂层，一方面提高了人造卵石的防水性，降低人造卵石吸水性，避免重金属稳定化作用受到环境干扰，同时还避免了底泥直接与环境、人体接触，提高了产品的环境友好性。

具体实施方式

如附图所示，本发明的生态型底泥人造卵石由球形内核1和包覆在外部的外壳2组成。根据内核1和外壳2不同的组成成分和配比列出以下3个实例：

实施例1

内核1的重量组成为：底泥以干基计70％、石灰25％、胶凝材料3％、重金属稳定化药剂2％。底泥含水率48.21％，有机质含量10.62％。胶凝材料为糯米汁，重金属稳定化药剂为巯基捕收剂，防水涂层外壳2采用桐油。

首先将底泥进行稳定化处理：将重金属稳定化药剂配成质量浓度50％水溶液，然后喷洒到底泥中，水溶液添加量约为底泥干基重量的4％，搅拌均匀。再将稳定化后的底泥、石灰计量后送入搅拌机混匀后停止搅拌，以聚乙烯薄膜覆盖混合物30min，再加入计量好的糯米汁，搅拌混匀，送入造粒机成型，形成内核1。通过调整造粒机的转速和倾角，控制内核1最大尺寸6-8cm。

将内核1在25-30℃条件下养护7天后再次送入成型设备，在成球区铺撒一薄层桐油，内核1在成球区滚动，利用内核1表面的水膜，外部均匀包上一层桐油外壳2，在25-30℃条件下自然养护7天。

本实施例人造卵石筒压强度为3-4MPa，堆积密度为700-750kg/m³，符合GB/T17431.1-1998《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》标准中一等品要求。

实施例2

内核1的重量组成为：底泥以干基计75％、石灰0％、胶凝材料24.5％、重金属稳定化药剂重量比0.5％。底泥含水率66.88％，有机质含量6.67％。胶凝材料为水泥，重金属稳定化药剂为硫化钠。防水涂层外壳2采用桐油。

底泥稳定化处理方法如下：将计量的重金属稳定化药剂配成质量浓度15％水溶液，以底泥干基重量3.3％的用量喷洒到底泥中，搅拌均匀。内核1制造方法与实例1相同，内核1养护方法为20-25℃条件下养护10天，内核2制造方法与实例1相同。产品最终养护方法为20-25℃条件下养护5天。

本实例人造卵石筒压强度为2.5-3.0MPa，堆积密度为600-700kg/m³，符合GB/T17431.1-1998《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》标准中一等品要求。

实施例3

内核1的重量组成为：底泥以干基计70％、石灰24％、胶凝材料5％、重金属稳定化药剂重量比1％，胶凝材料为橡胶，重金属稳定化药剂为可溶性磷酸盐与巯基捕收剂的组合，防水涂层外壳2采用聚氨酯防水涂料。

重金属稳定化药剂的水溶液浓度为50％，该溶液用量为底泥干基重量的2％。内核1的其余制造方法与实例1相同，养护方法为15-20℃条件下养护15天。内核2的制造方法与实例1相同，养护方法为15-20℃条件下养护3天。

本实例人造卵石筒压强度为3.0-3.5MPa，堆积密度为650-700kg/m³，符合GB/T17431.1-1998《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》标准中一等品要求。

本发明所涉及的底泥资源化处理方法不仅将底泥资源化处置，还极大提高了底泥的环境友好性。我们对原状疏浚底泥和利用这种底泥制备的人造卵石的重金属浸出含量做了分析，浸出方法按照HJ/T300-2007《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲液法》，重金属浸出液含量限制参照GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》，重金属分析采用原子吸收仪，分析结果见表1。

表1底泥中重金属全量及底泥和人造卵石中的重金属浸出毒性(单位：mg/kg)

重金属	底泥(总量)	底泥(浸出量)	人造卵石1号	人造卵石2号	标准限制
						Cu	272.2	18.41±1.10	0.05±0.02	ND	40
Pb	567.3	9.13±0.17	0.21±0.12	0.18±0.03	0.25
						Cd	28.9	1.06±0.05	0.10±0.03	0.13±0.02	0.15
Cr	42.5	2.25±0.13	3.81±0.14	2.66±0.32	4.5

Zn

898.9

53.9±0.08

5.79±0.76

4.00±0.30

100

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生态型底泥人造卵石，其特征在于，由球形的内核1和外壳2构成，其中内核1的重量组成为：70％-80％以干基记重的底泥、0％-30％石灰、3％-50％胶凝材料、0.1％-10％重金属稳定化药剂，外壳2采用防水涂层。

2.根据权利要求1所述的生态型底泥人造卵石，其特征在于，胶凝材料采用糯米汁、合成树脂、橡胶、水泥或其它具有粘结作用的材料。

3.根据权利要求1所述的生态型底泥人造卵石，其特征在于，重金属稳定化药剂为硫化钠、可溶性磷酸盐、巯基捕收剂或其它具有重金属稳定作用的药剂。

4.根据权利要求1所述的生态型底泥人造卵石，其特征在于，防水涂层为聚氨酯防水涂料、桐油或其它具防水作用的涂料。

5.根据权利要求1所述的生态型底泥人造卵石的制造方法，其特征在于，首先将底泥进行药剂稳定化处理，然后与石灰、胶凝材料先后计量混匀、造粒成型，制成内核1，自然养护后将内核1外部包覆防水涂层外壳2，再次进行自然养护。

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