CN104387104A - 一种利用湖泊淤泥制备新型节能烧结墙体材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用湖泊淤泥制备新型节能烧结墙体材料的方法，其特征在于按以下步骤进行：在抽取的内湖淤泥中依次加入各占淤泥质量的0.2-0.4％硫酸亚铁、0.1-0.2％聚磷氯化铝、0.1-0.6％氧化钙、0.02-0.05％阳离子型聚丙烯酸铵，上述各物质加入后以50-100转/s的速度搅拌10min，过滤并静停24小时得到改性淤泥；将改性淤泥与铁尾矿按质量比为5-20:80进行搅拌、陈化24小时，然后根据现有节能烧结砌块的尺寸要求挤出成型，在轮窑或隧道窑中以1050℃烧结6小时得烧结墙体材料。本发明具有废弃物利用率高、原料塑性好、产品强度大的优点。

Description

一种利用湖泊淤泥制备新型节能烧结墙体材料的方法

技术领域：

本发明属于建筑材料类，涉及一种利用湖泊淤泥制备新型节能烧结墙体材料的方法。

背景技术：

河湖、城市下水道等每年要清理出大量的淤泥，淤泥会造成河道、湖泊的淤积，使河床抬高、通航能力下降、行洪能力减弱、调蓄能力降低、水体严重污染，直接影响生产生活。淤泥是江、河、湖、泊由于流水速度分布不同，使携带的泥砂规律地分级沉降的产物，其成分决定于河岸崩塌物和流域内地表流失土的成分，如果在固定的江河地段采掘，则其化学成分稳定，颗粒级配均匀，从成分上看，淤泥主要是含二氧化硅，氧化铝，以及少量氧化铁，氧化钙和氧化镁，除了含水量偏大之外，与普通的粘土成分没有太大区别。正因为淤泥是一种品质不高的粘土质材料，所以对它们的资源化利用包括生产肥料、能源化利用，固化后吹填造陆、生产新型建筑材料等方法。湖泊、河道和城市下水道淤泥的处理是许多国家共同面临的环境管理问题。通常的做法是，将清理出的淤泥直接送至农村作为肥料使用。由于淤泥未经净化除毒处理，这样不仅影响环境，造成二次污染，而且淤泥使用价值也不能充分发挥。淤泥的回收利用，是保证资源永续利用的有效途径和实现可持续发展战略的重大举措。

目前，淤泥的材料化利用主要是制造建筑材料，即可在各种类型建筑中使用的材料制品。

制砖是材料利用的一个方向，新加坡科研工作者以取代水泥原料中的粘土成分，获得了很好的效果。同时，开发了淤泥制成环保砖的技术，并在南非大量生产。我国湖南岳阳化工总厂污水处理厂通过干污泥粉碎后，掺入粘土和水混合搅拌均匀，制坯成型并进行烧结。当污泥与粘土质量比为1:1时，污泥砖强度可与普通红砖相当。郑州大学土木工程学院童丽萍等对以黄河淤泥为主要原料掺入适量粉煤灰等外加剂的承重烧结多孔砖进行试验研究。结果表明：所研制的黄河淤泥承重烧结多孔砖质轻、强度高、隔热、外观质量好，主要性能指标符合GB13544-2000《烧结多孔砖》要求。盐城工学院吴其胜等人从研究淤泥的化学成分、矿物成分及热特性出发，采用稻壳和木屑作成孔剂，研究成孔剂掺量对淤泥保温砖的强度、气孔率、吸水率及密度的影响，并研究了2种成孔剂制备的烧结砖的孔结构。另外，日本也开发了其它一些污泥资源化的途径，如将污泥制成路基材料、混凝土制品、沥青填充料等。我国台湾地区的众多学者采用生活污泥的焚烧灰和水库淤泥成功进行了轻集料的制备。

分析以上技术，可以发现，目前关于使用淤泥制砖的技术已经较多，其主要技术思路是大掺量使用淤泥以制备各种类型的烧结砖。但与河道淤泥等不同，湖泊淤泥特别是内湖淤泥中有机物含量较高，烧结时将产生大量的气体导致砖体发生大量的形变并造成吸水量过大，最终产品不容易达到设计要求。

为克服以上缺陷，本发明将湖泊淤泥进行改性后小掺量加入烧结砖的原料中，用来提高砖体原料的塑性，满足挤出成型要求；同时，通过控制烧结温度和时间，使淤泥中有机物的燃烧形成部分小的封闭孔隙，可提高砖体的保温隔热性能。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有大掺量利用湖泊淤泥制备烧结砖的各种问题，提供一种将湖泊淤泥改性并作为增塑成孔剂掺入铁尾矿中制备节能烧结砖或砌块的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种利用湖泊淤泥制备新型节能烧结墙体材料的方法，其特征在于按以下步骤进行：在抽取的内湖淤泥中依次加入各占淤泥质量的0.2-0.4％硫酸亚铁、0.1-0.2％聚磷氯化铝、0.1-0.6％氧化钙、0.02-0.05％阳离子型聚丙烯酸铵，上述各物质加入后以50-100转/s的速度搅拌10min，过滤并静停24小时得到改性淤泥；将改性淤泥与铁尾矿按质量比为5-20:80进行搅拌、陈化24小时，然后根据现有节能烧结砌块的尺寸要求挤出成型，在轮窑或隧道窑中以1050℃烧结6小时得烧结墙体材料。

所述的淤泥指有机物质量百分含量在20-40％的内湖淤泥，其中碱土金属氧化物和碱金属氧化物总的质量百分含量不高于淤泥固体重质量的2％。

所述的铁尾矿的细度为0.01-0.1mm，铁尾矿中有效钙质量百分含量不高于铁尾矿质量的2％。本发明中所用的淤泥指有机物含量在20-40％范围的内湖淤泥，其中碱土金属氧化物含量和碱金属氧化物含量不高于其固体重质量的2％。

本发明中所使用的硫酸亚铁、聚磷氯化铝、氧化钙、阳离子型聚丙烯酸铵均为工业用化学或工业原料，直接购买。

本发明采用上述原材料和方法制备节能烧结砖或砌块，具有良好的技术经济效果。例如：1、淤泥的改性方法提供了高塑性的原料，为铁尾矿等瘠性原料制备节能烧结砌块的挤出成型奠定了基础，这是由于目前节能烧结砌块的成型要求高塑性原料，而铁尾矿等尾矿中粘土含量低，为瘠性原料，不能达到节能烧结砌块成型要求，本发明在淤泥中加入聚磷氯化铝、阳离子型聚丙烯酸铵一方面可使淤泥中固体物质快速沉淀，另一方面，在成型时，淤泥中的粘土、磷酸盐、聚丙烯酰胺三种组分均可起到增强原料塑性的作用；2、本发明利废率高，除使用少量的硫酸亚铁、聚磷氯化铝、氧化钙、阳离子型聚丙烯酸铵外，其它均为固体废弃物，经计算，废弃物总量可达到99％以上；3、本发明可制备出强度较高的节能烧结砌块，目前节能烧结砌块的主要实现途径是通过宏观孔和微观孔两种途径实现的，本发明使用的淤泥中有机物含量高，燃烧时可在砌块内部形成气孔结构，增强保温性能，但在气孔形成后气体溢出时也会形成贯穿通道，导致砌块吸水率升高、强度降低，由于本发明使用了部分磷酸盐和硫酸亚铁，该物质在发生絮凝沉淀后，在烧结过程中可形成特定的强度较高的磷酸盐和铁酸盐，最终起到强化材料强度的作用。

具体实施方式：

下面结合实施例进一步说明本申请之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。

本实施例中所用的淤泥指有机物含量在20-40％范围的内湖淤泥，其中碱土金属氧化物含量和碱金属氧化物含量的总含量不高于淤泥固体重质量的2％。所用的铁尾矿的细度为0.01-0.1mm范围，铁尾矿中有效钙含量不高于铁尾矿重质量的2％。所使用的硫酸亚铁、聚磷氯化铝、氧化钙、阳离子型聚丙烯酸铵指市售的的工业用化学或工业原料。

实施例1：

在抽取的内湖淤泥中依次加入各占淤泥质量的0.2％硫酸亚铁、0.1％聚磷氯化铝、0.1％氧化钙、0.02％阳离子型聚丙烯酸铵，上述各物质加入后以50转/s的速度搅拌10min，过滤并静停24小时得到改性淤泥；将改性淤泥与铁尾矿按质量比为20:80进行搅拌、陈化24小时，然后根据现有节能烧结砌块的尺寸要求挤出成型，在轮窑或隧道窑中以1050℃烧结6小时即可得到强度为30Mpa、吸水率小于5％、导热系数小于0.22W/mK的淤泥质烧结砌块。

实施例2：

在抽取的内湖淤泥中依次加入各占淤泥质量的0.4％硫酸亚铁、0.2％聚磷氯化铝、0.6％氧化钙、0.05％阳离子型聚丙烯酸铵，上述各物质加入后以100转/s的速度搅拌10min，过滤并静停24小时得到改性淤泥；将改性淤泥与铁尾矿按质量比为5:80进行搅拌、陈化24小时，然后根据现有节能烧结砌块的尺寸要求挤出成型，在轮窑或隧道窑中以1050℃烧结6小时即可得到强度为25Mpa、吸水率小于6％、导热系数小于0.22W/mK的淤泥质烧结砌块。

实施例3：

在抽取的内湖淤泥中依次加入各占淤泥质量的0.3％硫酸亚铁、0.15％聚磷氯化铝、0.4％氧化钙、0.03％阳离子型聚丙烯酸铵，上述各物质加入后以80转/s的速度搅拌10min，过滤并静停24小时得到改性淤泥；将改性淤泥与铁尾矿按质量比为10:80进行搅拌、陈化24小时，然后根据现有节能烧结砌块的尺寸要求挤出成型，在轮窑或隧道窑中以1050℃烧结6小时即可得到强度为28Mpa、吸水率小于5.5％、导热系数小于0.22W/mK的淤泥质烧结砌块。

Claims (3)

1.一种利用湖泊淤泥制备新型节能烧结墙体材料的方法，其特征在于按以下步骤进行：在抽取的内湖淤泥中依次加入各占淤泥质量的0.2-0.4％硫酸亚铁、0.1-0.2％聚磷氯化铝、0.1-0.6％氧化钙、0.02-0.05％阳离子型聚丙烯酸铵，上述各物质加入后以50-100转/s的速度搅拌10min，过滤并静停24小时得到改性淤泥；将改性淤泥与铁尾矿按质量比为5-20:80进行搅拌、陈化24小时，然后根据现有节能烧结砌块的尺寸要求挤出成型，在轮窑或隧道窑中以1050℃烧结6小时得烧结墙体材料。

2.根据权利要求1的一种利用湖泊淤泥制备新型节能烧结墙体材料的方法，其特征在于：所述的淤泥指有机物质量百分含量在20-40％的内湖淤泥，其中碱土金属氧化物和碱金属氧化物总的质量百分含量不高于淤泥固体重质量的2％。

3.根据权利要求1的一种利用湖泊淤泥制备新型节能烧结墙体材料的方法，其特征在于：所用的铁尾矿的细度为0.01-0.1mm，铁尾矿中有效钙质量百分含量不高于铁尾矿质量的2％。