CN106517951B - 一种利用重金属污染底泥制备的免烧砖 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用重金属污染底泥制备的免烧砖，所述免烧砖的制备方法包括如下步骤：(1)将30～40％重金属污染底泥、40～45％骨料、20～25％复合固化剂加入搅拌机中，机械搅拌均匀，制得预混料；(2)将经过步骤(1)处理的预混料通过传送机送入制砖机，进行挤压成型，并在切坯台上，切坯形成砖坯；(3)将砖坯码放在晒场自然晾晒一周以上，在晾晒过程中，每天早晨采用20～40℃的温水对砖坯进行浇水养护，制得所述免烧砖。本发明免烧砖利用了污染淤泥而节省了黏土资源，减少了淤泥堆场对环境的污染和对土地的占用，同时使得淤泥得以资源化利用，有利于国家的可持续发展。

Description

一种利用重金属污染底泥制备的免烧砖
技术领域
本发明涉及建筑用砖或砌块的制备技术领域，尤其是涉及一种利用重金属污染底泥制备的免烧砖。
背景技术
近年来湖泊河道水质污染，底泥沉积物中的污染物质累积严重，其中的氮、磷、有机质等含量相对较高。同时，进入到环境中的重金属通过各种途径进入水体，绝大部分迅速地由水相转入固相，结合到水中的颗粒物等悬浮颗粒物以及底泥等沉积物中。对污染底泥的清除，是治理水体污染的比较直接且有效的方法。但是，清除上来的底泥中，含有大量的重金属污染，如何处置被污染的淤泥，使之不再成为污染，是目前研究的热点跟难点。
从已有的应用实例来看，在河湖清淤中，对污染淤泥的处置方法大多是堆场。实践表明，堆场不仅占用大量土地资源，难以控制二次污染。近年来，经研究实现了对污染淤泥多种处置方式的探索。其中污泥资源化利用是指将污泥中有用成分再利用，消除污染的过程，其中利用最多的是土地利用。淤泥中的部分元素是植物生长所必须的营养元素，所以淤泥的土地利用主要在园林绿化等方面。淤泥在土地利用前，需进行堆肥等稳定化、无害化处理以杀死病菌及寄生虫卵，同时还应去除这些有害物质。但是，处理后的污泥一般仍含有部分的病原菌和重金属等有害物质，污泥的长期使用可能会对土地生态环境甚至人体产生不良影响。因此，污泥的土地利用存在一定的风险性。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种利用重金属污染底泥制备的免烧砖。本发明免烧砖利用了污染淤泥而节省了黏土资源，减少了淤泥堆场对环境的污染和对土地的占用，同时使得淤泥得以资源化利用，有利于国家的可持续发展。
本发明的技术方案如下：
一种利用重金属污染底泥制备的免烧砖，所述免烧砖所含原料及各原料的质量分数为：
重金属污染底泥 30～40％
骨料 40～45％
复合固化剂 20～25％；
所述复合固化剂由硅酸盐水泥、改性粉煤灰、减水剂和螯合剂组成，硅酸盐水泥、改性粉煤灰、减水剂、螯合剂的质量比为100:3～6:0.8～1.2:1.4～1.6；
所述免烧砖的制备方法包括如下步骤：
(1)将30～40％重金属污染底泥、40～45％骨料、20～25％复合固化剂加入搅拌机中，机械搅拌均匀，制得预混料；
(2)将经过步骤(1)处理的预混料通过传送机送入制砖机，进行挤压成型，并在切坯台上，切坯形成砖坯；
(3)将砖坯码放在晒场自然晾晒一周以上，在晾晒过程中，每天早晨采用20～40℃的温水对砖坯进行浇水养护，制得所述免烧砖。
所述重金属污染底泥经过清淤一体化处理装置处理，使其含水率为50％。
所述骨料为砾石，所述砾石的粒径为5～10mm。
所述改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰在280～320℃条件下焙烧40～70min后，冷却并密封保存，然后转移至U型管中，通臭氧1～5h，制得所述改性粉煤灰。
所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述螯合剂为有机硫类聚合物，主要成分为三聚硫氰酸三钠盐。
本发明有益的技术效果在于：
本发明所用硅酸盐水泥主要成分为硅酸三钙3CaO·SiO2、硅酸二钙2CaO·SiO2、铝酸三钙3CaO·Al2O3，以及铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3，这些成分与淤泥中的水分发生水化反应，生成晶体凝胶，将有害污泥微粒分别包容，并逐步硬化形成水泥固化体；聚羧酸减水剂，具有高减水率；三聚硫氰酸三钠盐螯合剂，通过三个氮原子，三个硫原子，共3个配位原子与重金属结合形成稳定的四原子环状螯合物，3个配位原子与重金属离子螯合，效率高，有效控制重金属的游离。
本发明所用原料相互配合，协同作用，共同完成免烧砖的制备，在改性粉煤灰、螯合剂以及硅酸盐水泥的作用下，结合吸附、螯合、固化三种方式，将重金属锁在砖内，通过对成品重金属浸出液的检测可知，各金属浸出液的浓度远小于国家标准浓度，因此重金属能够稳定在免烧砖内，充分解决了重金属污染淤泥的处理处置问题，响应国家节能环保的号召，低能耗，性价比高。
附图说明
图1为本发明免烧砖制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
参照图1所示流程，制备免烧砖，具体步骤包括：
(1)将3870g重金属污染底泥(含水率为50％)、3870g砾石(粒径5～10mm)、1935g复合固化剂加入搅拌机中，机械搅拌均匀，制得预混料；
(2)将经过步骤(1)处理的预混料通过传送机送入制砖机，进行挤压成型，并在切坯台上，切坯形成砖坯；
(3)将砖坯码放在晒场自然晾晒8天，在晾晒过程中，每天早晨采用40℃的温水对砖坯进行浇水养护。所得免烧砖的强度与重金属浸出情况分别如表1、2所示。
所述复合固化剂由硅酸盐水泥、改性粉煤灰、减水剂和螯合剂组成，其中硅酸盐水泥1800g、改性粉煤灰90g、聚羧酸减水剂18g、三聚硫氰酸三钠盐螯合剂27g。
所述改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰在320℃条件下焙烧40min后，冷却并密封保存5天，然后转移至U型管中，通臭氧2h，制得所述改性粉煤灰。
实施例2
参照图1所示流程，制备免烧砖，具体步骤包括：
(1)将2709g重金属污染底泥(含水率为50％)、4063.5g砾石(粒径5～10mm)、2257.5g复合固化剂加入搅拌机中，机械搅拌均匀，制得预混料；
(2)将经过步骤(1)处理的预混料通过传送机送入制砖机，进行挤压成型，并在切坯台上，切坯形成砖坯；
(3)将砖坯码放在晒场自然晾晒10天，在晾晒过程中，每天早晨采用30℃的温水对砖坯进行浇水养护。所得免烧砖的强度如表1所示。将砖一分为2，进行重金属浸出情况检测，检测结果如表3所示。
所述复合固化剂由硅酸盐水泥、改性粉煤灰、减水剂和螯合剂组成，其中硅酸盐水泥2100g、改性粉煤灰105g、聚羧酸减水剂21g、三聚硫氰酸三钠盐螯合剂31.5g。
所述改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰在300℃条件下焙烧60min后，冷却并密封保存8天，然后转移至U型管中，通臭氧4h，制得所述改性粉煤灰。
实施例3
参照图1所示流程，制备免烧砖，具体步骤包括：
(1)将3160.5g重金属污染底泥(含水率为50％)、3612g骨料、2257.5g复合固化剂加入搅拌机中，机械搅拌均匀，制得预混料；
(2)将经过步骤(1)处理的预混料通过传送机送入制砖机，进行挤压成型，并在切坯台上，切坯形成砖坯；
(3)将砖坯码放在晒场自然晾晒12天，在晾晒过程中，每天早晨采用20℃的温水对砖坯进行浇水养护。所得免烧砖的强度如表1所示。
所述复合固化剂由硅酸盐水泥、改性粉煤灰、减水剂和螯合剂组成，其中硅酸盐水泥2100g、改性粉煤灰105g、减水剂21g、螯合剂31.5g。
所述改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰在280℃条件下焙烧40min后，冷却并密封保存，然后转移至U型管中，通臭氧5h，制得所述改性粉煤灰。
表1
表2
表3
由上述数据可以看出本发明免烧砖物理性能优越，符合砖块的抗压强度；同时，各金属浸出液的浓度远小于标准浓度，本免烧砖在重金属污染淤泥资源化利用的同时，又保证了砖块强度，避免了二次浸出污染，具有节能环保的优势。

Claims (3)

1.一种利用重金属污染底泥制备的免烧砖，其特征在于所述免烧砖所含原料及各原料的质量分数为：
重金属污染底泥 30～40％
骨料 40～45％
复合固化剂 20～25％；
所述复合固化剂由硅酸盐水泥、改性粉煤灰、减水剂和螯合剂组成，硅酸盐水泥、改性粉煤灰、减水剂、螯合剂的质量比为100:3～6:0.8～1.2:1.4～1.6；
所述免烧砖的制备方法包括如下步骤：
(1)将30～40％重金属污染底泥、40～45％骨料、20～25％复合固化剂加入搅拌机中，机械搅拌均匀，制得预混料；
(2)将经过步骤(1)处理的预混料通过传送机送入制砖机，进行挤压成型，并在切坯台上，切坯形成砖坯；
(3)将砖坯码放在晒场自然晾晒一周以上，在晾晒过程中，每天早晨采用20～40℃的温水对砖坯进行浇水养护，制得所述免烧砖；
所述改性粉煤灰的制备方法为：将粉煤灰在280～320℃条件下焙烧40～70min后，冷却并密封保存，然后转移至U型管中，通臭氧1～5h，制得所述改性粉煤灰；
所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述螯合剂为有机硫类聚合物，主要成分为三聚硫氰酸三钠盐。
2.根据权利要求1所述的免烧砖，其特征在于所述重金属污染底泥经过清淤一体化处理装置处理，使其含水率为50％。
3.根据权利要求1所述的免烧砖，其特征在于所述骨料为砾石，所述砾石的粒径为5～10mm。
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