CN106904924A - 利用城市废物和工业固废建筑3d打印材料的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用城市废物和工业固废制备建筑3D打印材料的系统及方法,该系统包括均化池、湿法粉磨机、压滤机、回转窑、粉磨机及热水储罐,城市污水处理厂产生的湿污泥无需脱水直接与矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏、电石渣和工业水进行混合形成混合液,混合液中湿污泥、矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为5~10:5~10:15~30:10~20:30~60,保持混合液中的固液比为1:3~1:4,对所述混合液进行湿法粉磨后再进行均化处理并脱碱,均化处理温度为60~70℃,均化处理后的物料经过机械压滤脱水,然后将压滤后的物料进行高温煅烧获得建筑3D打印材料前驱体。

Description

利用城市废物和工业固废建筑3D打印材料的系统及方法
技术领域
本发明涉及化工、建材技术及大宗工业固废与城市污泥的资源综合利用和环境保护治理领域,具体涉及利用城市废物和工业固废建筑3D打印材料的系统及方法。
背景技术
3D打印正作为一种迅猛发展的全新制造技术影响人们的生产和生活。建筑3D打印技术具有模化高效、经济环保、精准加工、个性化制作、不产生建筑垃圾等突出特色,被认为将会颠覆传统建筑模式,把建筑业完全带进数字时代。
建筑3D打印技术的核心关键是所用的打印油墨材料,目前3D打印建筑所采用的材料还不成熟,目前各国试验的3D打印建筑多为1~2层。这样的建筑材料抗压强度可在1.5~3.5MPa就能使建筑物矗立,即可达到临时应用或展览的目的,在日本、美国,1~2层建筑就能满足住宅建设需要,而在其他国家和地区,多层、小高层、高层及超高层建筑量大面广,需求巨大。但要是打印材料能满足多层甚至小高层建筑在7度地震烈度地区的安全要求,则适于建筑3D打印材料的最低抗压强度要达到20.0MPa,要满足高层、超高层建筑在相同地震烈度地区的安全要求,抗压强度应达到35.0MPa以上。荷兰人采用树脂及塑料类的材料,美国人采用树脂砂浆类、黏土类、混凝土类材料进行3D打印建筑。其材料成本较高,严重制约着建筑3D打印技术的发展及推广。
改革开放以来,随着我国工业的飞速发展和城市化进程的加快,进而产生大量各种有毒有害的工业固体废弃物,并且其数量还在不断上升。大宗工业固体废弃物,简称大宗固废,是指我国在工业生产领域中年产生1000万吨以上对环境和安全影响较大的工业固体废物,主要包括赤泥、脱硫石膏、冶炼渣、尾矿砂和煤矸石等。
同样的,随着我国城市人口的增加和规模扩大,城市污水处理难度日益增大,根据官方统计,截至2015年9月底,全国城镇建成了3830座污水处理厂,高达1.62亿m3/d的污水处理能力,伴生污泥突破3000万吨/年。而污泥是污水处理过程中产生的一种含水率很高的废弃物,其成分主要含有各种微生物以及有机、无机颗粒组成的絮状物,含有大量的有毒有害物质,如寄生虫卵、病原微生物及重金属离子等。一般来讲,污泥风干后的主要成分是二氧化硅、白云母、淡云母、多硅白云母、高岭土等,这些矿物晶体主要是由铝、铁、镁等金属元素组成的,且是类似粘土的、具有极细颗粒的矿物质。污泥污染物往往具有长期毒性和不可降解性,若不加处理而无序排放,将通过大气、水和土壤等介质进入食物链, 成为危险的二次污染源,对人类健康和生态造成危害。根据《中国污泥处理处置市场分析报告(2016版)》可知,2015年全国湿污泥无害化处理率平均值为32%,与实际需求之间还存在较大差距。因此,在污水处理领域中,污泥处置也成为当今一大难题。
目前常用的污泥处置技术主要有厌氧消化、好氧发酵、深度脱水、热干化、石灰稳定、焚烧和碳化等。但这些技术并不能彻底地、同时地实现污泥的减量化、稳定化、无害化与资源化,总会产生诸多后续问题,比如耗能大、技术操作过程产生恶臭气污染环境、焚烧尾气产生二恶英等有毒气体等等问题。
当前为了对污泥进行资源化利用,需要先对污泥进行深度脱水,将其含水率降低到50%左右,然而污泥脱水设备投资高,后期运行维护费用也较高并且造成大量水资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于处理赤泥、脱硫石膏等固废协同处置城市湿污泥和矿化垃圾制备建筑3D打印材料,提供利用城市废物和工业固废建筑3D打印材料的系统及方法,既处理赤泥、脱硫石膏等固废协同处置城市湿污泥和矿化垃圾同时又能够生产建筑3D打印材料。该系统和方法不仅实现工业固废再利用、工业固废和城市废物物化的综合利用和污染零排放,还降低了建筑3D打印材料的生产成本。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
利用城市废物和工业固废制备建筑3D打印材料的方法,城市污水处理厂产生的湿污泥无需脱水直接与矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏、电石渣和工业水进行混合形成混合液,混合液中湿污泥、矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为5~10:5~10:15~30:10~20:30~60,保持混合液中的固液比为1:3~1:4,对所述混合液进行湿法粉磨后再进行均化处理并脱碱,均化处理温度为60~70℃,均化处理后的物料经过机械压滤脱水,然后将压滤后的物料进行高温煅烧获得建筑3D打印材料前驱体,将建筑3D打印材料前驱体、脱硫石膏和石灰石混合后进行粉磨获得基体材料,最后向基体材料中添加细骨料、掺和料、减水剂、调凝剂及稳定剂即可获得建筑3D打印材料。
其中,生产建筑3D打印材料前驱体之前的脱硫石膏按上述干重比进行添加,生产建筑3D打印材料前驱体之后的脱硫石膏按常规工艺进行添加。
矿化垃圾是生活垃圾填埋多年后,经过物理、化学、生物反应,可降解的物质基本降解完全,垃圾的性质和组分相对稳定,形成的一种类似土壤的物质。矿化垃圾的盐分和含水率较大,但碱含量不大,另外还有少部分的有机物。矿化垃圾在填埋场中填埋多年,基本达到稳定化。稳定后的矿化垃圾已可进行开采利用作为建筑材料使用,使用前也需要进行预处理。如果能将这部分垃圾开采出来进行资源化利用,不仅能够变废为宝,还能扩大垃圾场的填埋容量,在延长已封场填埋场使年限的同时,还可以节将宝贵的土地资源。随着我国城市建设速度不断加快,垃圾处理成为亟待解决的环境问题,而越来越多的矿化垃圾在填埋场中填埋,既占用大量宝贵的土地,又不能资源化利用。垃圾经多年填埋已成为矿化垃圾,有毒有害物质降解完全,有机质含量较多,可燃物具有很高的热值。为建设美丽中国,保护生态环境,对这些放错位的资源进行深入研究,变废为宝意义重大。
首先,本发明中所述的湿污泥的含水量为99%。由于城市湿污泥中含有大量的铝、铁、镁等金属元素及硅等非金属元素,能够与赤泥、电石渣和脱硫石膏中的钙、硫、铝等元素进行化学互补,然后再加入矿化垃圾进行补充,使之互补出建筑3D打印材料必须的原料,从而在化学结构上使利用城市湿污泥、矿化垃圾、赤泥、电石渣和脱硫石膏制备建筑3D打印材料成为可能。其次,城市湿污泥中的含水量为99%,即城市湿污泥中含有大量水,而且电石渣与矿化垃圾中也含有较多水分,利用城市湿污泥、电石渣和矿化垃圾中的水与赤泥和脱硫石膏固体废弃物进行固液混合,实现原料物理形态的互补,不仅免除了城市湿污泥处理的脱水工艺,降低城市湿污泥脱水费用和能耗,而且降低了固体物料均化处理的进水工艺进水量,节约了大量的水资源;实现城市湿污泥处理的脱水工艺与固体物料均化处理的进水工艺的工艺互补,节约了工艺流程,降低了废物处理的成本,同时还能够获得高性能的建筑3D打印材料。第三,矿化垃圾中存在的有机物具有较高的热值,能够代替煤燃料为后续的高温煅烧提供能量,从而降低了能源的使用量,降低生产成本。
当湿污泥、矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为:
5~10:5~10:15~30:10~20:30~60时,煅烧得到的3D打印材料前驱体与细骨料、掺合料、减水剂、复合调凝剂和稳定剂合理配合,制得的建筑3D打印材料具有较短的凝结时间,且具有较高的抗压和抗折强度,是一种成本低、性能好的建筑3D打印材料。
本发明保持均化池内的固液比为1:3~1:4,能够使湿法粉磨充分进行,既控制物料细度,又降低粉磨耗能。均化处理温度为60~70℃能够使浆液去除可溶性杂质及原赤泥脱碱。
本发明中所述的均化处理的目的是去除物料中的可溶性杂质,并脱除赤泥中的氧化钠和氧化钾。
本发明中所述干重为物料完全去水后的重量。
本发明中所述的湿法粉磨是物料在水中进行的粉磨。
本发明中所述的工业水为经过处理达标适用的废水或中水等。
本发明中所述的脱硫石膏为电厂脱硫后的副产石膏。
本发明中所述的赤泥为氧化铝厂排放的废弃物赤泥。
优选的,压滤后的压滤液进行石灰杀菌。
进一步优选的,石灰杀菌后的固体残渣输送至均化池。
进一步优选的,石灰杀菌后的清液经过加热后作为均化池的热源。
优选的,所述建筑3D打印材料前驱体中,碱度系数Cm为0.95~0.98;铝硫比P为2.1~3.5;铝硅比n为2.5~3.5;
式中Al2O3、SO3、SiO2、CaO、TiO2、Fe2O3均为前驱体中各氧化物的百分含量(公式以外所述的Al2O3、SO3、SiO2、CaO、TiO2、Fe2O3分别为相应化学成分)。
进一步优选的,所述建筑3D打印材料前驱体的化学组成如表1所示。
表1建筑3D打印材料前驱体的化学组成(wt%)
品种 CaO
CSA 3~10 28~40 36~43 8~15 1~3
进一步优选的,所述建筑3D打印材料前驱体。的主要矿物组成为:
表2建筑3D打印材料前驱体的主要矿物组成(wt%)
SAMP表示建筑3D打印材料前驱体。
进一步优选的,f-CaO小于0,f-SO3为0.3~2.5。游离氧化钙f-CaO含量高会造成安定性不良而是强度降低,因此其含量应严格控制在0甚至0以下。f-SO3含量为0.3~2.5合适,前驱体中允许有过量的CaSO4存在。
f-CaO=CaO-1.87×SiO2-1.4×Fe2O3-0.7×TiO2-0.73×(Al2O3-0.64×Fe2O3);
式中Al2O3、SO3、SiO2、CaO、TiO2、Fe2O3均为前驱体中各化合物的百分含量(公式以外所述的Al2O3、SO3、SiO2、CaO、TiO2、Fe2O3分别为相应化学成分)。
获得的建筑3D打印材料前驱体以硫铝酸钙(3CaO·3Al2O3·CaSO4,简式)、硅酸二钙(2CaO·SiO2,简式C2S)和铁相(主要为4CaO·Al2O3·Fe2O3,简式C4AF)为主要矿物。
优选的,所述基体材料的比表面积为400~450kg/m2。采用0.08mm方孔筛筛余百分数控制在3%以下,即可保证基体材料的比表面积为400~450kg/m2
优选的,以质量份计,基体材料100份,掺和料20份,减水剂1份,调凝剂3.5份,稳定剂1份,细骨料100份。
进一步优选的,所述掺和料为矿渣粉。添加矿渣粉,首先能够减少基体材料的添加量;其次能够降低混凝土水化热,提高建筑3D打印材料的强度;最后能够善建筑3D打印材料的微观结构,使建筑3D打印材料浆体的空隙率明显下降,强化了集料界面的粘结力,使得建筑3D打印材料的物理力学性能大大提高。
进一步优选的,所述减水剂为聚羧酸减水剂。
进一步优选的,所述调凝剂为早强剂与缓凝剂的混合物。
更进一步优选的,所述早强剂与所述缓凝剂的质量比为3:4。
更进一步优选的,所述早强剂为碳酸锂,所述缓凝剂为四硼酸钠。
优选的,进行湿法粉磨后的物料的细度小于0.20mm。
优选的,采用煤粉燃烧产生的能量作为所述高温煅烧的热源。
优选的,所述高温煅烧的煅烧温度1250℃~1350℃,煅烧时间0.5~1h。
进一步优选的,所述燃烧产生的高温烟气进行余热回收。本发明所述的余热回收是指通过换热设备将高温烟气中的热量交换至循环水,使循环水变为热水,实现利用高温烟气中的热能。
更进一步优选的,经过余热回收后的烟气经过除尘后排放。防止固体小颗粒排入空气中,造成空气质量的降低。
更进一步优选的,经过余热回收后的热水作为均化处理的热源。能够提高能源的有效利用,降低生产成本。
本方法工艺简单、设备可靠、安全科学,可彻底地、同时地实现高含水率的城市湿污 泥、矿化垃圾与大宗固废的减量化、稳定化、无害化与资源化,并可节约大量水资源与能源,从而会产生巨大的环境效益、经济效益与社会效益。
利用城市废物和工业固废制备建筑3D打印材料的系统,包括均化池、湿法粉磨机、压滤机、回转窑、粉磨机及热水储罐,赤泥、脱硫石膏、电石渣、湿污泥、矿化垃圾和工业水进入湿法粉磨机进行粉磨,再进入均化池进行均化处理并脱碱,接着进入压滤机进行机械压滤,压滤后的固体物料进入回转窑进行高温煅烧获得建筑3D打印材料前驱体,建筑3D打印材料前驱体、脱硫石膏和石灰石输送至粉磨机进行混合粉磨获得基体材料,向基体材料添加细骨料、掺和料、减水剂、调凝剂及稳定剂即可获得建筑3D打印材料。
本发明中所述的余热回收装置为间接式换热器。例如管壳换热器等。
优选的,包括石灰杀菌池,给均化池加热后的热水流至石灰杀菌池。
进一步优选的,压滤机流出的压滤液流至石灰杀菌池。
进一步优选的,石灰杀菌池中的固体残渣输送至均化池。
优选的,包括换热器和水泵,水泵将给均化池加热后的热水输送至换热器加热后回到热水储罐。
进一步优选的,水泵将石灰杀菌池中的清液输送至换热器加热,然后输送至热水储罐。防止循环水中的杂质堵塞管路,防止降低换热效果。
进一步优选的,回转窑的产生的高温烟气进入换热器进行余热回收。
更进一步优选的,包括除尘器,经过余热回收的高温烟气进入除尘器进行除尘。
优选的,包括搅拌机,基体材料、细骨料、掺和料、减水剂、调凝剂及稳定剂在搅拌机中进行机械搅拌后获得建筑3D打印材料。
本发明的有益效果为:
1、本发明能够生产建筑3D打印材料,可以大幅度提高大宗工业固废与城市湿污泥、矿化垃圾的再生产品附加值,显著降低了工艺的控制难度;
2、本发明极大地降低了城市污泥脱水费用与能耗;
3、本发明基于废弃物之间的物理、化学结合利用互补,充分利用湿污泥中的水分混合大宗固废配料,节约大量水资源;
4、本发明高温尾气余热利用,更节能环保;
5、本发明可从根本上更大程度地同时使大宗固废、城市湿污泥及矿化垃圾的减量化、稳定化、无害化与资源化。
6、本发明制备的建筑3D打印材料具有高强、快硬、低碱、自应力等特点,市场广阔。经过水泥胶砂强度检验方法(GB/T 17671-1999)测得2h抗压强度为13.4MPa以上,3天和28天抗压强度分别为39.6MPa以上及51.8MPa以上,初凝时间30min以下,终凝时间42min以下,完全符合建筑3D打印材料的使用要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
利用城市废物和工业固废制备建筑3D打印材料的系统,包括均化池、湿法粉磨机、压滤机、回转窑、粉磨机及热水储罐,赤泥、脱硫石膏、电石渣、湿污泥、矿化垃圾和工业水进入湿法粉磨机进行粉磨,再进入均化池进行均化处理并脱碱,接着进入压滤机进行机械压滤,压滤后的固体物料进入回转窑进行高温煅烧获得建筑3D打印材料前驱体,建筑3D打印材料前驱体、脱硫石膏和石灰石输送至粉磨机进行混合粉磨获得基体材料,向基体材料添加细骨料、掺和料、减水剂、调凝剂及稳定剂即可获得建筑3D打印材料。
所述的余热回收装置为管壳换热器。
还包括石灰杀菌池,给均化池加热后的热水流至石灰杀菌池。
压滤机流出的压滤液流至石灰杀菌池。
石灰杀菌池中的固体残渣输送至均化池。
还包括换热器和水泵,水泵将石灰杀菌池中的清液输送至换热器加热,然后回到热水储罐。防止循环水中的杂质堵塞管路,防止降低换热效果。
回转窑产生的高温烟气进入换热器进行余热回收。
还包括除尘器,经过余热回收的高温烟气进入除尘器进行除尘。
还包括搅拌机,基体材料、细骨料、掺和料、减水剂、调凝剂及稳定剂在搅拌机中进行机械搅拌后获得建筑3D打印材料。
其工艺流程为:如图1所示,
1.将赤泥、脱硫石膏、电石渣、矿化垃圾按配比经自动给料系统送入湿法粉磨机,同时通入城市污水处理厂消毒杀菌后的高含水率湿污泥与赤泥、脱硫石膏、电石渣、矿化垃圾混合,对混合液进行搅拌,使固液比例控制在1:3~1:4之间,其中,混合液中湿污泥、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为5~10:5~10:15~30:10~20:30~60,并有备用工业水(经过处理达标适用的废水或中水等)保证固液比例达到要求;湿法粉磨机将混合液粉磨,使物料的细度小于0.20mm。
2.将粉磨后的物料通入均化池,并将高温热水通入均化池外侧,控制均化池内温度维持在60℃~70℃,然后进行搅拌脱碱,通过成分校正,得到成分均匀的浆液。
3.将步骤2均化处理后的物料通过机械压滤机压滤成湿物料,同时除掉生料中可溶性杂 质。压滤液与均化池回水一起送入石灰杀菌池,处理后的固体残渣再返送回均化池作为配料使用;处理后的清液通过回水泵送入余热利用设备生成热水。
6.压滤后的湿物料经干化(或者直接)送入回转窑内,进行高温煅烧,煅烧温度1250℃~1350℃,煅烧时间0.5~1h。
7.将煤粉喷入回转窑燃烧器内进行燃烧。
8.利用烟气余热回收设备回收回转窑产生的烟气热量,以产生热水,用以对均化池加热。
9.经过余热回收利用设备的窑尾烟气经过除尘设备后达标排放。
10.在回转窑产生的建筑3D打印材料前驱体,建筑3D打印材料前驱体中,碱度系数Cm为0.95~0.98;铝硫比P为2.1~3.5;铝硅比n为2.5~3.5;
式中Al2O3、SO3、SiO2、CaO、TiO2、Fe2O3均为前驱体中各氧化物的百分含量(公式以外所述的Al2O3、SO3、SiO2、CaO、TiO2、Fe2O3分别为相应化学成分)。
所述建筑3D打印材料前驱体的化学组成如表1所示。
所述建筑3D打印材料前驱体的主要矿物组如表2所示。
f-CaO小于0,f-SO3为0.3~2.5。游离氧化钙f-CaO含量高会造成安定性不良而是强度降低,因此其含量应严格控制在0甚至0以下。f-SO3含量为0.3~2.5合适,前驱体中允许有过量的CaSO4存在。
f-CaO=CaO-1.87×SiO2-1.4×Fe2O3-0.7×TiO2-0.73×(Al2O3-0.64×Fe2O3);
式中Al2O3、SO3、SiO2、CaO、TiO2、Fe2O3均为前驱体中各化合物的百分含量(公式以外所述的Al2O3、SO3、SiO2、CaO、TiO2、Fe2O3分别为相应化学成分)。
11.将建筑3D打印材料前驱体、脱硫石膏和石灰石按比例混合(脱硫石膏掺量为前驱体质量的5%,石灰石的掺量不大于前驱体质量的15%),送入粉磨系统粉磨至比表面积400kg/m2(使得0.08mm方孔筛筛余百分数控制在3%以下),制备成基体材料。
12.粉磨过程基体材料温度会升高,为防止脱硫石膏脱水,粉磨过程中对磨机通风散热,同时对磨机筒体喷水,可使出磨基体材料降温30~40℃。
13.将基体材料掺加20wt.%的矿渣粉组成的复合胶凝材料做基质,外加1.0wt.%的聚羧酸减水剂、由1.5wt.%的碳酸锂(早强剂)和2.0wt.%的四硼酸钠(缓凝剂)配制的复合调凝剂以及适量体积稳定剂,与作为细骨料的标准砂按质量比1:1进行配制,其中水胶比(水胶比是用水量与基质的比)为0.35,经过机械搅拌后获得建筑3D打印材料。
由于建筑3D打印材料是一种创新材料,并没有相关检测标准,同时,建筑3D打印材料用于建筑领域,因而采用水泥相关检测及实验方法进行。
<1>游离氧化钙含量按GB 176《水泥化学分析方法》测定
<2>比表面积按GB/T 8074《水泥比表面积测定法》测定
<3>凝结时间按GB/T 1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测定。
<4>水泥胶砂流动度按GB/T 2419方法进行测定。
<5>强度按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行测定。
<6>水泥自有膨胀率按JC/T313-2009《水泥自由膨胀率检测方法》进行测定。
实施例1:
采用上述系统及工艺进行制备,其具体参数、计算结果及检测如下:以混合匹配后固液混合物质的质量计,湿污泥、矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为8:12:25:15:40。将机械脱水生料直接输送入回转窑煅烧,煅烧温度为1310℃,煅烧时间为60分钟,此时二恶英等有毒有害物质都能很好的消除。然后烟气经余热回收设备,对热量进行回收利用。最后对烟气进行除尘、烟气处理,处理后的烟气经检测未发现二恶英等有害物质。所得产品经水泥胶砂强度检验方法(GB/T 17671-1999)测得2h抗压强度为15.4MPa,3天和28天抗压强度分别为44.3MPa和57.2MPa。初凝时间19min,终凝时间28min。符合建筑3D打印材料的使用要求。
实施例2:
采用上述系统及工艺进行制备,其具体参数、计算结果及检测如下:以混合匹配后固液混合物质的质量计,湿污泥、矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为8:15:20:12:45。将机械脱水生料直接输送入回转窑煅烧,烧成温度为1280℃,煅烧时间为60分钟。处理后的烟气经检测未发现二恶英等有害物质。经水泥胶砂强度检验方法,2h抗压强度为14.2MPa,3天和28天抗压强度分别为41.5MPa和54.5MPa。初凝时间24min,终凝时间35min。符合建筑3D打印材料的使用要求。
实施例3:
采用上述系统及工艺进行制备,其具体参数、计算结果及检测如下:以混合匹配后固液混合物质的质量计,湿污泥、矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为8:10:18:10:54。将机械脱水生料直接输送入回转窑煅烧,烧成温度为1300℃,煅烧时间为45分钟。处理后的烟气经检测未发现二恶英等有害物质。经水泥胶砂强度检验方法,2h抗压强度为13.4MPa,3天和28天抗压强度分别为39.6MPa和51.8MPa。初凝时间30min,终凝时间42min。符合建筑3D打印材料的使用要求。
实施例4:
采用上述系统及工艺进行制备,其具体参数、计算结果及检测如下:以混合匹配后固液混合物质的质量计,湿污泥、矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为9:12:14:16.5:48.5。将机械脱水生料直接输送入回转窑煅烧,烧成温度为1300℃,煅烧时间为45分钟。处理后的烟气经检测未发现二恶英等有害物质。经水泥胶砂强度检验方法,2h抗压强度为15.6MPa,3天和28天抗压强度分别为44.6MPa和56.8MPa。初凝时间24min,终凝时间35min。符合建筑3D打印材料的使用要求。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.利用城市废物和工业固废制备建筑3D打印材料的方法,其特征是,城市污水处理厂产生的湿污泥无需脱水直接与矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏、电石渣和工业水进行混合形成混合液,混合液中湿污泥、矿化垃圾、赤泥、脱硫石膏及电石渣的干重比为5~10:5~10:15~30:10~20:30~60,保持混合液中的固液比为1:3~1:4,对所述混合液进行湿法粉磨后再进行均化处理并脱碱,均化处理温度为60~70℃,均化处理后的物料经过机械压滤脱水,然后将压滤后的物料进行高温煅烧获得建筑3D打印材料前驱体,将建筑3D打印材料前驱体、脱硫石膏和石灰石混合后进行粉磨获得基体材料,最后向基体材料中添加细骨料、掺和料、减水剂、调凝剂及稳定剂即可获得建筑3D打印材料。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是,压滤后的压滤液进行石灰杀菌。
3.如权利要求2所述的方法,其特征是,优选的,石灰杀菌后的固体残渣输送至均化池;
或,石灰杀菌后的清液经过加热后作为均化池的热源。
4.如权利要求1所述的方法,其特征是,所述基体材料的比表面积为400~450kg/m2
或,以质量份计,基体材料100份,掺和料20份,减水剂1份,调凝剂3.5份,稳定剂1份,细骨料100份。
5.如权利要求1所说的方法,其特征是,采用煤粉燃烧产生的能量作为所述高温煅烧的热源;
优选的,所述燃烧产生的高温烟气进行余热回收。
6.如权利要求5所说的方法,其特征是,经过余热回收后的烟气经过除尘后排放;
或,经过余热回收后的热水作为均化处理的热源。
7.利用城市废物和工业固废制备建筑3D打印材料的系统,其特征是,包括均化池、湿法粉磨机、压滤机、回转窑、粉磨机及热水储罐,赤泥、脱硫石膏、电石渣、湿污泥、矿化垃圾和工业水进入湿法粉磨机进行粉磨,再进入均化池进行均化处理并脱碱,接着进入压滤机进行机械压滤,压滤后的固体物料进入回转窑进行高温煅烧获得建筑3D打印材料前驱体,建筑3D打印材料前驱体、脱硫石膏和石灰石输送至粉磨机进行混合粉磨获得基体材料,向基体材料添加细骨料、掺和料、减水剂、调凝剂及稳定剂即可获得建筑3D打印材料。
8.如权利要求7所述的系统,其特征是,包括石灰杀菌池,给均化池加热后的热水流至石灰杀菌池;
优选的,压滤机流出的压滤液流至石灰杀菌池;
优选的,石灰杀菌池中的固体残渣输送至均化池。
9.如权利要求7或8任一所述的系统,其特征是,包括换热器和水泵,水泵将给均化池加热后的热水输送至换热器加热后回到热水储罐;
优选的,水泵将石灰杀菌池中的清液输送至换热器加热后回到热水储罐;
优选的,水泵将给均化池加热后的热水输送至换热器加热,然后输送至热水储罐;
优选的,回转窑的产生的高温烟气进入换热器进行余热回收。
10.如权利要求9所述的系统,其特征是,包括除尘器,经过余热回收的高温烟气进入除尘器进行除尘。
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