CN107867806A - 污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法 - Google Patents

污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107867806A
CN107867806A CN201711249085.7A CN201711249085A CN107867806A CN 107867806 A CN107867806 A CN 107867806A CN 201711249085 A CN201711249085 A CN 201711249085A CN 107867806 A CN107867806 A CN 107867806A
Authority
CN
China
Prior art keywords
incineration ash
sludge incineration
preparation
polymer
metakaolin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711249085.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107867806B (zh
Inventor
姜瑞雨
纪秀俊
范宗良
朱涛
唐喆
苏瑛
杨连生
胡艳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangcheng Institute of Technology
Yancheng Institute of Technology
Original Assignee
Yangcheng Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangcheng Institute of Technology filed Critical Yangcheng Institute of Technology
Priority to CN201711249085.7A priority Critical patent/CN107867806B/zh
Publication of CN107867806A publication Critical patent/CN107867806A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107867806B publication Critical patent/CN107867806B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • C04B12/005—Geopolymer cements, e.g. reaction products of aluminosilicates with alkali metal hydroxides or silicates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Abstract

本发明公开了一种污泥焚烧灰基地质聚合物，包含以下重量百分含量的各个组分：污泥焚烧灰30～50％，偏高岭土10～30％，Ca(OH)28～10％，脱硫石膏10～20％，KH2PO410～20％。本发明还公开了上述污泥焚烧灰基地质聚合物的制备方法。本发明利用低碱度的硫酸盐和KH2PO4共同激发，碱性较低，使得制备所得地质聚合物具有较强的抗酸腐蚀能力，可以延长使用寿命；为了预防低碱度降低产物强度，又通过将污泥焚烧灰、偏高岭土和Ca(OH)2经过焙烧活化，使SiO2和Al2O3表面形成不饱和的活性键，从而与Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙(C‑S‑H)和水化铝酸钙(C‑A‑H)等胶凝性产物，确保所得地质聚合物在具有抗酸腐蚀能力的同时具有满足产品的强度要求。

Description

污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法。
背景技术
污泥处置的资源化路线有很多。污泥烧结砖可以直接处理污泥，污泥中的有机物可以在烧结过程中燃烧，提供能量[1]。另外，作为燃料、肥料、家禽饲料、土壤改良 剂、制作陶粒和水泥等，均为污泥处置可行的资源化路线，相关的研究和专利报道也 有很多，例如专利CN105110663A中利用污泥焚烧灰在强碱NaOH的激发下合成具有 一定强度的地质聚合物。但我国的污泥有效处理率仅有33％左右，主要是污泥通过资 源化路线所得到的产品没有特色。在农村修建水渠、小道和水泥地面等需要消耗大量 的水泥产品，而地质聚合物作为水泥的替代品，通过强碱NaOH激发可以得到满足强 度的产品，但固相成分易与SO4 2-反应，破坏结构，且NaOH激发产品碱性较强，容 易受到酸性雨水的侵蚀[2]。污泥焚烧灰中含有大量的SiO2和Al2O3，完全可以作为合 成地质聚合物的原料，但使用普通合成方法，通过强碱激发，其抗腐蚀能力太低，寿 命有限。
参考文献：
[1]徐明哲.污泥厌氧消化预处理试验研究[D].山东建筑大学,2016.
[2]刘爽,白锡庆,张鹏宇,等.无粘土、高含量污泥烧结砖效果的影响因素研究[J]. 中国给水排水,2016(5):98-103.
[3]赵建伟,崔潮,戈娅萍,等.地质聚合物的土木工程耐久性能的研究进展[J].硅酸盐通报,2016,35(9):2832-2840.
发明内容
发明目的：针对现有技术中的上述问题，本申请提供了一种抗酸腐蚀能力强、使用寿命长的地质聚合物及其制备方法。
技术方案：本发明所述的一种污泥焚烧灰基地质聚合物，包含以下重量百分含量的各个组分：
其中，所述污泥焚烧灰为城市污泥焚烧灰，并不是工业污泥或者湖泊污泥；所述污泥焚烧灰和偏高岭土的主要化学组成如表1所示。
表1污泥灰和偏高岭土的主要化学组成(wt％)
上述污泥焚烧灰基地质聚合物的制备包含以下步骤：
(1)活化物料：分别称取配方量的污泥焚烧灰和偏高岭土，研磨过筛，然后与配 方量的Ca(OH)2混合均匀，高温焙烧活化；
(2)准备碱激发剂：称取配方量的脱硫石膏和KH2PO4混合得到碱激发剂；
(3)将步骤(1)活化后的物料与步骤(2)准备的碱激发剂混合，加水并控制水 灰比为0.27～0.48，然后填充在模具中压制成型，经过一次湿热养护后脱模，继续进 行二次湿热养护即可。
步骤(1)中，所述污泥焚烧灰和偏高岭土研磨后过80μm～120μm方孔筛。
步骤(1)中，所述高温焙烧活化是指置于400～700℃下焙烧1～2h。优选置于 600～700℃下焙烧1.2-1.8h。
所述焙烧活化的最佳温度应该在680～700℃，但是温度的升高带来巨大的能耗，效益却不高，所以选择600℃即可。
步骤(3)中，所述一次湿热养护为在标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％) 养护24h；所述二次养护是指在25～80℃下湿热养护至7d。
有益效果：本发明利用低碱度的硫酸盐(脱硫石膏)和KH2PO4共同激发，碱性 较低，使得制备所得地质聚合物具有较强的抗酸腐蚀能力，可以延长使用寿命；为了 预防低碱度降低产物强度，又通过将污泥焚烧灰、偏高岭土和Ca(OH)2经过焙烧活化， 使SiO2和Al2O3表面形成不饱和的活性键，从而与Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙 (C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H)等胶凝性产物，确保所得地质聚合物在具有抗酸腐蚀能 力的同时具有满足产品的强度要求。
附图说明
图1是本发明制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本申请作出详细说明。
其中，所使用污泥灰为城市污泥焚烧所得，并不是工业污泥和湖泊、水渠污泥焚烧所得。所使用的其他偏高岭土、Ca(OH)2、脱硫石膏、KH2PO4均为市售购买所得。
所述污泥焚烧灰和偏高岭土的主要化学组成如下所示。
污泥灰和偏高岭土的主要化学组成(wt％)
实施例1
一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其基本组成按质量百分数包括以下组分：
制备方法为：按照配方量称取污泥焚烧灰和偏高岭土，将两者分别研磨并通过 80μm方孔筛，再与配方量的Ca(OH)2三者混合，在600℃的温度下焙烧活化1.5h，活 化物料再混合由配方量的脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和KH2PO4混合得到的碱激发剂激 发，并将总混合物料的水灰比控制在0.28，将混合物料填充在40×40×160mm模具中， 在15MP压力下压制50s成型，置于标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％)养护 24h后脱模，继续在80℃下湿热养护7d，得到一定尺寸的抗酸腐蚀污泥焚烧灰地质聚 合物试块。
实施例2
一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其基本组成按质量百分数包括以下组分：
制备方法为：按照配方量称取污泥焚烧灰和偏高岭土，将两者分别研磨并通过 80μm方孔筛，再与配方量的Ca(OH)2三者混合，在600℃的温度下焙烧活化1.5h，活 化物料再混合由配方量的脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和KH2PO4混合得到的碱激发剂激 发，并将总混合物料的水灰比控制在0.28，将混合物料填充在40×40×160mm模具中， 在15MP压力下压制50s成型，置于标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％)养护 24h后脱模，继续在80℃下湿热养护7d，得到一定尺寸的抗酸腐蚀污泥焚烧灰地质聚 合物试块。
实施例3
一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其基本组成按质量百分数包括以下组分：
制备方法为：按照配方量称取污泥焚烧灰和偏高岭土，将两者分别研磨并通过 80μm方孔筛，再与配方量的Ca(OH)2三者混合，在600℃的温度下焙烧活化2h，活 化物料再混合由配方量的脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和KH2PO4混合得到的碱激发剂激 发，并将总混合物料的水灰比控制在0.28，将混合物料填充在40×40×160mm模具中， 在15MP压力下压制50s成型，置于标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％)养护 24h后脱模，继续在80℃下湿热养护7d，得到一定尺寸的抗酸腐蚀污泥焚烧灰地质聚 合物试块。
实施例4
一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其基本组成按质量百分数包括以下组分：
制备方法为：按照配方量称取污泥焚烧灰和偏高岭土，将两者分别研磨并通过 80μm方孔筛，再与配方量的Ca(OH)2三者混合，在600℃的温度下焙烧活化1h，活 化物料再混合由配方量的脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和KH2PO4混合得到的碱激发剂激 发，并将总混合物料的水灰比控制在0.28，将混合物料填充在40×40×160mm模具中， 在15MP压力下压制50s成型，置于标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％)养护 24h后脱模，继续在80℃下湿热养护7d，得到一定尺寸的抗酸腐蚀污泥焚烧灰地质聚 合物试块。
实施例5
一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其基本组成按质量百分数包括以下组分：
制备方法为：按照配方量称取污泥焚烧灰和偏高岭土，将两者分别研磨并通过 80μm方孔筛，再与配方量的Ca(OH)2三者混合，在400℃的温度下焙烧活化2h，活 化物料再混合由配方量的脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和KH2PO4混合得到的碱激发剂激 发，并将总混合物料的水灰比控制在0.45，将混合物料填充在40×40×160mm模具中， 在15MP压力下压制50s成型，置于标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％)养护 24h后脱模，继续在80℃下湿热养护7d，得到一定尺寸的抗酸腐蚀污泥焚烧灰地质聚 合物试块。
实施例6
一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其基本组成按质量百分数包括以下组分：
制备方法为：按照配方量称取污泥焚烧灰和偏高岭土，将两者分别研磨并通过 80μm方孔筛，再与配方量的Ca(OH)2三者混合，在600℃的温度下焙烧活化1.5h，活 化物料再混合由配方量的脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和KH2PO4混合得到的碱激发剂激 发，并将总混合物料的水灰比控制在0.35，将混合物料填充在40×40×160mm模具中， 在15MP压力下压制50s成型，置于标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％)养护 24h后脱模，继续在80℃下湿热养护7d，得到一定尺寸的抗酸腐蚀污泥焚烧灰地质聚 合物试块。
实施例7
一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其基本组成按质量百分数包括以下组分：
制备方法为：按照配方量称取污泥焚烧灰和偏高岭土，将两者分别研磨并通过 80μm方孔筛，再与配方量的Ca(OH)2三者混合，在600℃的温度下焙烧活化1.5h，活 化物料再混合由配方量的脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和KH2PO4混合得到的碱激发剂激 发，并将总混合物料的水灰比控制在0.45，将混合物料填充在40×40×160mm模具中， 在15MP压力下压制50s成型，置于标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％)养护 24h后脱模，继续在80℃下湿热养护7d，得到一定尺寸的抗酸腐蚀污泥焚烧灰地质聚 合物试块。
实施例8
一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其基本组成按质量百分数包括以下组分：
制备方法为：按照配方量称取污泥焚烧灰和偏高岭土，将两者分别研磨并通过 80μm方孔筛，再与配方量的Ca(OH)2三者混合，在600℃的温度下焙烧活化1.5h，活 化物料再混合由配方量的脱硫石膏(CaSO4·2H2O)和KH2PO4混合得到的碱激发剂激 发，并将总混合物料的水灰比控制在0.28，将混合物料填充在40×40×160mm模具中， 在15MP压力下压制50s成型，置于标准养护箱内(温度约25℃，湿度约90％)养护 24h后脱模，继续在50℃下湿热养护7d，得到一定尺寸的抗酸腐蚀污泥焚烧灰地质聚 合物试块。
性能测试
采用YAW-300D型水泥电子压力试验机对实施例1-8制备所得试块进行强度测 试，并按《GB/T 749-2008水泥抗硫酸盐侵蚀实验方法》测定其抗腐蚀能力。测定结 果见表2所示。
表2：养护7天后试块的抗压强度和抗腐蚀系数

Claims (7)

1.一种污泥焚烧灰基地质聚合物，其特征在于，包含以下重量百分含量的各个组分：
2.权利要求1所述污泥焚烧灰基地质聚合物的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)活化物料：分别称取配方量的污泥焚烧灰和偏高岭土，研磨过筛，然后与配方量的Ca(OH)2混合均匀，高温焙烧活化；
(2)准备碱激发剂：称取配方量的脱硫石膏和KH2PO4混合得到碱激发剂；
(3)将步骤(1)活化后的物料与步骤(2)准备的碱激发剂混合，加水并控制总混合物料的水灰比为0.27～0.48，然后填充在模具中压制成型，经过一次湿热养护后脱模，继续进行二次湿热养护即可。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述污泥焚烧灰为城市污泥焚烧灰，所述污泥焚烧灰和偏高岭土研磨后过80μm～120μm方孔筛。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高温焙烧活化是指置于400～700℃下焙烧1～2h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述高温焙烧活化是指置于600～700℃下焙烧1.2-1.8h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述一次湿热养护为在标准养护箱内，即温度25℃、湿度90％条件下养护24h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述二次养护是指在25～80℃下湿热养护7d。
CN201711249085.7A 2017-12-01 2017-12-01 污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法 Active CN107867806B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711249085.7A CN107867806B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711249085.7A CN107867806B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107867806A true CN107867806A (zh) 2018-04-03
CN107867806B CN107867806B (zh) 2020-12-08

Family

ID=61754966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711249085.7A Active CN107867806B (zh) 2017-12-01 2017-12-01 污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107867806B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111499324A (zh) * 2020-04-02 2020-08-07 湖北益通建设股份有限公司 一种低毒性磷石膏胶结碎石材料及在道路基层中应用
CN113461356A (zh) * 2021-07-09 2021-10-01 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种污泥协同渣土制备活性掺合料的方法
CN113582592A (zh) * 2021-07-09 2021-11-02 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种掺加污泥焚烧灰无熟料免烧环保砖制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103803915A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 中元建设集团股份有限公司 零水泥耐腐蚀fkj混凝土配合比设计方法
CN105384365A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 嘉华特种水泥股份有限公司 一种耐酸性水泥及其制备方法
CN106495512A (zh) * 2016-10-13 2017-03-15 沈阳航空航天大学 一种污泥焚烧飞灰基低碱度地质聚合物材料及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103803915A (zh) * 2012-11-09 2014-05-21 中元建设集团股份有限公司 零水泥耐腐蚀fkj混凝土配合比设计方法
CN105384365A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 嘉华特种水泥股份有限公司 一种耐酸性水泥及其制备方法
CN106495512A (zh) * 2016-10-13 2017-03-15 沈阳航空航天大学 一种污泥焚烧飞灰基低碱度地质聚合物材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘祥顺: "《土木工程材料》", 28 February 2001, 北京：中国建材工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111499324A (zh) * 2020-04-02 2020-08-07 湖北益通建设股份有限公司 一种低毒性磷石膏胶结碎石材料及在道路基层中应用
CN113461356A (zh) * 2021-07-09 2021-10-01 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种污泥协同渣土制备活性掺合料的方法
CN113582592A (zh) * 2021-07-09 2021-11-02 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 一种掺加污泥焚烧灰无熟料免烧环保砖制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107867806B (zh) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103553492B (zh) 一种以聚合氯化铝废渣和赤泥为主料的免烧砖及其制备方法
CN101381217B (zh) 一种基于碱与co2共同作用的建材制品及其制备方法
CN101948286B (zh) 一种用陶瓷废料生产的加气混凝土砌块及其制造方法
CN101891434B (zh) 一种用垃圾灰渣生产的加气混凝土再生砌块及其制造方法
CN108164239A (zh) 一种磷建筑石膏基耐水自流平砂浆的制备方法
Madurwar et al. Use of sugarcane bagasse ash as brick material
CN103449744A (zh) 一种粉煤灰基地质聚合物及其制备方法
CN103723968B (zh) 核电站px泵房蜗壳泵结构用混凝土及其浇筑成型的方法
CN103664073A (zh) 一种利用黄河沙制备的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法
CN103641393A (zh) 一种利用黄河沙制备的蒸压加气混凝土自保温砌块及其制备方法
CN104876459A (zh) 一种粉煤灰活性激发剂及大掺量高钙粉煤灰水泥
CN107867806A (zh) 污泥焚烧灰基地质聚合物及其制备方法
CN102815959A (zh) 一种环保加气混凝土砌块
CN109400016A (zh) 基于城市生活垃圾焚烧底灰的地质聚合物多孔保温材料及其制备方法
CN102875066A (zh) 一种铬渣加气砖及其制备方法
CN104230373A (zh) 蒸压加气混凝土砌块及其制备方法
CN102219415A (zh) 一种免烧轻质砂及其制备方法
CN110028279A (zh) 高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法
CN106431028A (zh) 建筑废物红砖粉粉煤灰地质聚合物材料及制备方法
CN102992726B (zh) 免烧陶粒
Tian et al. The mechanical properties improvement of environmentally friendly fly ash-based geopolymer mortar using bio-mineralization
CN106278365A (zh) 以陶瓷废料为主料制备的烧结透水砖及其制备方法
CN103449794A (zh) 一种粉煤灰基地质聚合物稻壳保温砂浆
CN102875186B (zh) 一种萤石矿渣加气砖及其制备方法
CN106630880A (zh) 一种硅质材料全为建筑垃圾分选料的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant