CN106986614A - 一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，属于资源综合利用与环境保护技术领域。本发明将湖泊污染底泥进行预干燥，加入磷酸活泼的重金属转变成稳定的重金属晶型状态，煅烧除去有机物，然后与水、细沙、黏土混合浇筑或震动压制成型，烧结即可制备成建筑砖，其建筑砖的抗压强度可达35Mpa，而重金属的浸出率符合国家标准，本发明方法不仅解决了湖泊污染底泥的堆放问题，还可实现湖泊污染底泥的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，属于资源综合利用与环境保护技术领域。
技术背景
目前，国内及世界范围内大部分湖泊由于周边农业灌溉区农业污水、周边城市污水、垃圾、农村地表径流以及工业废水的汇入，都不同程度地受到了污染，致使水质化学污染严重，矿化程度越来越高，富营养化严重，造成水生植物迅速蔓延，湖面几乎全部被沉水植物充塞，水生植物腐烂沉落后造成强烈的生物促淤作用，使湖底上升速度加快，湖水沼泽化进程加快，鱼类资源，鸟类资源显著减少，生物填平效应加快，生态环境受到严重的破坏，部分年轻湖泊已经过早地进入了老年期。
面对湖泊污染程度地日益加剧，很多国家、地区和政府均对受污染的湖泊采取不同的方式处理，治理方法主要以使用清洁水置换污染水体和采取疏挖清淤方式为主，但这种方法都是治标不治本，不但耗费大量的人力物力，还使污染日趋严重。使用清洁水置换污染水体，湖底的淤泥又会成为二次污染源，释放污染物，使清洁水被污染；采取疏挖清淤的方式挖掘出的污泥不是被弃置就是被填埋，由于污泥中往往含有病菌和过量的重金属，没有经过无害化处理的污泥大量被弃置或填埋，最终作为资源用于土地，常常造成二次污染，严重影响了环境综合治理的实际成果。
目前，采用湖泊污染底泥制备建筑材料的方法是简单的将湖泊污染底泥与细沙、黏土等混合后烧结成建筑材料，此建筑材料中还含有活泼的重金属形态，有较高的浸出毒性，对人体有害。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，实现湖泊污染底泥的资源化利用和无害化处理，保护环境。
本发明的技术方案：在湖泊污染底泥中加入磷酸将化学活泼态的重金属转变成溶解度非常低的钙磷酸盐矿物，然后烧结使其有机物质分解去除，再将泥与水、细沙、黏土混合浇筑或震动压制成砖，高温烧结即得抗压强度高、金属浸出率低的建筑砖。
一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，具体步骤如下：
（1）将湖泊污染底泥干燥至含水率为50~70%，然后加入磷酸反应2~6 h；
（2）在步骤（1）所得反应产物煅烧得到气体和泥，气体采用活性炭吸附后排出；
（3）将步骤（2）所得泥与细沙、黏土混合得到干燥基，在干燥基中加入水混合均匀，然后浇筑或压制成砖；
（4）将步骤（3）所得砖煅烧即得建筑砖；
所述磷酸的加入量为湖泊污染底泥质量的30 ~45%，磷酸的质量百分数浓度为4~7.5%；
所述步骤（2）中煅烧温度为650~ 780℃，煅烧时间为2~3h；
以质量百分数计，所述步骤（3）干燥基中含有泥25~45%、细沙20~40%、黏土35~55%；
所述步骤（4）中煅烧温度为1000~1200℃，煅烧时间为1~2h；
本发明的有益效果：
（1）本发明在湖泊污泥中加入磷酸，将化学活泼的重金属转变成稳定的钙磷酸盐，降低了成品砖的浸出毒性，避免砖对环境的污染；
（2）本发明在成型砖之前进行焙烧，进一步稳定化重金属，有效地除去了泥中的有机物质，大幅提高了砖的抗压强度；
（3）本发明将湖泊污染底泥实现建材砖的资源化利用，有效去除湖泊内部的大部分内源性污染物，减少底泥污染物向水体的释放，提高湖泊水质，降低湖泊富营养化，丰富湖泊内物种，增加湖泊的库存和自净化能力，有效地维持生态系统的平衡。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施步骤对本发明作进一步说明。
实施例1：本实施例中湖泊污染底泥的主要成分见表1
表1 湖泊污染污泥主要成分
一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，具体步骤如下：
（1）将湖泊污染底泥干燥至含水率为50%，然后转移至管式反应器内，加入湖泊污染底泥质量的30%的磷酸反应2 h，其中磷酸的质量百分数浓度为4%；
（2）在温度为650℃条件下，在步骤（1）所得反应产物煅烧3h得到气体和泥，气体采用活性炭吸附净化后排出；
（3）将步骤（2）所得泥与细沙、黏土混合得到干燥基，其中以质量百分数计，干燥基中泥25%、细沙20%、黏土55%；在干燥基中加入水混合均匀，其中水的加入量为干燥基质量的25%，然后浇筑成240×115×53mm的砖；
（4）将步骤（3）所得砖在温度为1000℃条件下煅烧1 h即得建筑砖；
本实施例制备得到的建筑砖，抗压强度为42.23MPa，达到烧结普通砖国家标准GB/T5101-2003的抗压强度性能。煅烧前，湖泊污染底泥中砷元素浸出结果为375.83mg/L，铅元素浸出结果为289.65mg/L；固化后，砖中砷元素浸出≤0.02mg/L，铅元素浸出≤0.89mg/L，毒性达到国家标准《危险废弃物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/L，铅元素浸出≤3mg/L的要求。
实施例2：本实施例中湖泊污染底泥与实施例1相同；
一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，具体步骤如下：
（1）将湖泊污染底泥干燥至含水率为55%，然后转移至管式反应器内，加入湖泊污染底泥质量的35%的磷酸反应3h，其中磷酸的质量百分数浓度为4.5 %；
（2）在温度为680℃条件下，在步骤（1）所得反应产物煅烧2.5h得到气体和泥，气体采用活性炭吸附净化后排出；
（3）将步骤（2）所得泥与细沙、黏土混合得到干燥基，其中以质量百分数计，干燥基中泥35%、细沙20%、黏土45%；在干燥基中加入水混合均匀，其中水的加入量为干燥基质量的20%，然后浇筑成240×115×53mm的砖；
（4）将步骤（3）所得砖在温度为1050℃条件下煅烧1.3 h即得建筑砖；
本实施例制备得到的建筑砖，抗压强度为36.20MPa，达到烧结普通砖国家标准GB/T5101-2003的抗压强度性能。煅烧前，湖泊污染底泥中砷元素浸出结果为375.83mg/L，铅元素浸出结果为289.65mg/L；固化后，砖中砷元素浸出≤0.02mg/L，铅元素浸出≤0.85mg/L，毒性达到国家标准《危险废弃物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/L，铅元素浸出≤3mg/L的要求。
实施例3：本实施例中湖泊污染底泥与实施例1相同；
一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，具体步骤如下：
（1）将湖泊污染底泥干燥至含水率为60%，然后转移至管式反应器内，加入湖泊污染底泥质量的38%的磷酸反应4h，其中磷酸的质量百分数浓度为5.2%；
（2）在温度为700℃条件下，在步骤（1）所得反应产物煅烧2.8h得到气体和泥，气体采用活性炭吸附净化后排出；
（3）将步骤（2）所得泥与细沙、黏土混合得到干燥基，其中以质量百分数计，干燥基中泥45%、细沙20%、黏土35%；在干燥基中加入水混合均匀，其中水的加入量为干燥基质量的26%，然后浇筑成240×115×53mm的砖；
（4）将步骤（3）所得砖在温度为1080℃条件下煅烧1.5h即得建筑砖；
本实施例制备得到的建筑砖，抗压强度为46.58MPa，达到烧结普通砖国家标准GB/T5101-2003的抗压强度性能。煅烧前，湖泊污染底泥中砷元素浸出结果为375.83mg/L，铅元素浸出结果为289.65mg/L；固化后，砖中砷元素浸出≤0.02mg/L，铅元素浸出≤0.79mg/L，毒性达到国家标准《危险废弃物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/L，铅元素浸出≤3mg/L的要求。
实施例4：本实施例中湖泊污染底泥与实施例1相同；
一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，具体步骤如下：
（1）将湖泊污染底泥干燥至含水率为65%，然后转移至管式反应器内，加入湖泊污染底泥质量的42%的磷酸反应5h，其中磷酸的质量百分数浓度为6.5%；
（2）在温度为730℃条件下，在步骤（1）所得反应产物煅烧2h得到气体和泥，气体采用活性炭吸附净化后排出；
（3）将步骤（2）所得泥与细沙、黏土混合得到干燥基，其中以质量百分数计，干燥基中泥28%、细沙30%、黏土42%；在干燥基中加入水混合均匀，其中水的加入量为干燥基质量的24%，然后浇筑成240×115×53mm的砖；
（4）将步骤（3）所得砖在温度为1150℃条件下煅烧1.8h即得建筑砖；
本实施例制备得到的建筑砖，抗压强度为40.16MPa，达到烧结普通砖国家标准GB/T5101-2003的抗压强度性能。煅烧前，湖泊污染底泥中砷元素浸出结果为375.83mg/L，铅元素浸出结果为289.65mg/L；固化后，砖中砷元素浸出≤0.02mg/L，铅元素浸出≤0.92mg/L，毒性达到国家标准《危险废弃物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/L，铅元素浸出≤3mg/L的要求。
实施例5：本实施例中湖泊污染底泥与实施例1相同；
一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，具体步骤如下：
（1）将湖泊污染底泥干燥至含水率为70%，然后转移至管式反应器内，湖泊污染底泥质量的45%的磷酸反应6h，其中磷酸的质量百分数浓度为7.5 %；
（2）在温度为780℃条件下，在步骤（1）所得反应产物煅烧3h得到气体和泥，气体采用活性炭吸附净化后排出；
（3）将步骤（2）所得泥与细沙、黏土混合得到干燥基，其中以质量百分数计，干燥基中泥25%、细沙40%、黏土35%；在干燥基中加入水混合均匀，其中水的加入量为干燥基质量的28%，然后浇筑成240×115×53mm的砖；
（4）将步骤（3）所得砖在温度为1200℃条件下煅烧2h即得建筑砖；
本实施例制备得到的建筑砖，抗压强度为41.25MPa，达到烧结普通砖国家标准GB/T5101-2003的抗压强度性能。煅烧前，湖泊污染底泥中砷元素浸出结果为375.83mg/L，铅元素浸出结果为289.65mg/L；固化后，砖中砷元素浸出≤0.02mg/L，铅元素浸出≤0.92mg/L，毒性达到国家标准《危险废弃物鉴别标准—浸出毒性鉴别》（GB 5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/L，铅元素浸出≤3mg/L的要求。
Claims (5)
1.一种以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将湖泊污染底泥干燥至含水率为50~70%，然后加入磷酸反应2~6h；
（2）在步骤（1）所得反应产物煅烧得到气体和泥，气体采用活性炭吸附后排出；
（3）将步骤（2）所得泥与细沙、黏土混合得到干燥基，在干燥基中加入水混合均匀，然后浇筑或压制成砖；
（4）将步骤（3）所得砖煅烧即得建筑砖。
2.根据权利要求1所述的以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，其特征在于：所述磷酸的加入量为湖泊污染底泥质量的30 ~45%，磷酸的质量百分数浓度为4~7.5%。
3.根据权利要求1或2所述的以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，其特征在于：所述步骤（2）中煅烧温度为650~ 780℃，煅烧时间为2~3h。
4.根据权利要求3所述的以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，其特征在于：以质量百分数计，干燥基中含有泥25~45%、细沙20~40%、黏土35~55%。
5.根据权利要求4所述的以湖泊污染底泥为原料制备建筑砖的方法，其特征在于：所述步骤（4）中煅烧温度为1000~1200℃，煅烧时间为1~2h。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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