CN109503051B - 疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法，步骤是：⑴原料准备；⑵四种物料配制；⑶高强免烧陶粒的制备；⑷鹅卵石内核的制备；⑸鹅卵石初品的制备；⑹抛光；⑺固化；⑻成品。本发明以疏浚土为原料制备具有核壳结构的人造鹅卵石，不仅能够拓宽疏浚土资源化利用的应用范围，而且也为人造鹅卵石提供一种制备方法，制备采用免烧法，生产能耗低，能够满足鹅卵石的装饰效果。

Description

疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法
技术领域
本发明属于疏浚行业和建筑材料技术领域，涉及疏浚底泥的环保利用，尤其是一种疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法。
背景技术
每年包括我国在内的世界各国都在开展大规模的疏浚和清淤工程，产生的疏浚底泥多达数亿吨，因此疏浚底泥的资源化利用，已成为亟待解决的问题。
目前，疏浚底泥经脱水得到疏浚土的资源化利用方向主要以将其作为原料制备建材，研究最多的是利用烧结法制备陶粒，且工艺成熟，已经广泛应用在很多建筑骨料中。将疏浚底泥应用于建材，不仅解决了底泥量大难处理的问题，而且将减少建筑业对天然骨料的消耗，起到变废为宝、节能减排的巨大综合社会效益。
国内外疏浚底泥在建材方面的资源化利用多采用烧结法，而烧结法需要大量的能源，每年消耗大量煤资源，对于成本的控制不利，且烧结过程产生大量CO2，影响环境。
本发明申请的技术构成主要是针对疏浚底泥应用到人造鹅卵石的环保技术。目前，人造鹅卵石的制备方法多采用不饱和树脂注塑成型的方式制备，这种方法对成型温度要求比较高，且树脂本身价格贵。
通过检索，未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产能耗低，不经过高温固化，装饰效果与其他人造鹅卵石相当的疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法，步骤是：
⑴原料准备：将疏浚土、水泥、矿粉、粉煤灰、生石灰、磷石膏、硅粉、玻璃粉均使用1mm标准筛筛分，取小于1mm的物料，含水率小于10％；
⑵四种物料配制：
①免烧陶粒裹壳物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥15～25％、矿粉60～75％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5％、磷石膏1～5％、纤维0.2～2.0％；
②鹅卵石内核壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥20-30％、矿粉55～70％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5％、磷石膏1～5％；
③鹅卵石外壳壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥50～70％、玻璃粉30～50％、纳米SiO2 0.2～1.0％、可分散胶粉0.2～0.5％；
④助剂，由白乳胶、水玻璃、蔗糖及甘油的其中二种物料混合而成，配制方法是：两种物料的重量配比为1:2～1:10，并依据5～15％的质量份数与水混合均匀，由此制成助剂；
⑶高强免烧陶粒的制备：制备10-20mm鹅卵石免烧陶粒的级配为：1～3mm10～25％、3～5mm 50～65％、5～8mm 15～30％；制备20-25mm鹅卵石免烧陶粒的级配为：1～3mm5～15％、3～5mm 15～35％、5～8mm 55～70％、8～12mm 10～20％；制备25-35mm的鹅卵石免烧陶粒的级配为：1～3mm10～25％、3～5mm 15～30％、5～8mm 50～65％、8～12mm 10～25％；喷加上述助剂，用上述免烧陶粒裹壳物料裹壳制备高强免烧陶粒。
⑷鹅卵石内核的制备：在已裹壳的高强免烧陶粒的基础上，喷加上述助剂，先粘结，再用鹅卵石内核壳层物料裹壳，制备鹅卵石内核；
⑸鹅卵石初品的制备，在已制备的鹅卵石内核的基础上，喷加助剂，加入鹅卵石外核壳层物料裹壳，由此形成鹅卵石初品，喷水养护晾干；
⑹抛光：对养护完成的鹅卵石初品用金刚砂磨头进行粗抛；
⑺固化：对抛光的鹅卵石表面进行固化；
⑻成品：晾干，由此制成鹅卵石成品。
而且，所述步骤⑵四种物料配制中①所述的纤维包括碳纤维及玻璃纤维。
而且，所述步骤⑵四种物料配制中③鹅卵石外壳壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥50～70％、硅粉35～50％、纳米SiO2 0.2～1％、可分散胶粉0.2～0.5％。
而且，所述步骤⑵四种物料配制中④助剂，由白乳胶、水玻璃、蔗糖及甘油的其中三种物料混合而成，配制方法是：三种物料的重量配比为1:1:8～2:3:5，并依据5～15％的质量份数与水混合均匀，由此制成助剂。
而且，所述鹅卵石分为无机型-鹅卵石及复合型-鹅卵石，无机型-鹅卵石在步骤⑹中，是将鹅卵石初品分别用200目、600目金刚砂磨头进行粗抛，固化剂稀释5-8倍，涂抹在无机型-鹅卵石表面，保持1h湿润，使用300目、500目、800目、1000目砂纸对鹅卵石表面进行精细抛光；在步骤⑺中需要采用固化剂进行二次固化；在步骤⑻中，晾干后需用羊毛垫对固化后的鹅卵石抛光；
所述复合型-鹅卵石在步骤⑺中，对粗抛完成的鹅卵石内核表面喷涂有机聚脲材料，喷涂厚度1～5mm。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明是以疏浚底泥高强度裹壳免烧陶粒为基础，通过粘结工艺制备人造鹅卵石内核作为人造鹅卵石的骨架，无机、有机两种材料作为人造鹅卵石外壳，得到具有核壳结构的人造鹅卵石，不仅能够拓宽疏浚土资源化利用的应用范围，同时也为人造鹅卵石提供一种新颖制备方法。
2、本方法控制物料配比、工艺步骤，参数设计合理、整个工艺科学巧妙，操作简单，且不需要对人鹅造卵石进行焙烧，能够降低生产能耗，消耗大量疏浚土，达到废物利用的要求，生产成本低，满足建筑市场的需求。
3、本发明在鹅卵石内部引入聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维，能有效提升免烧裹壳陶粒的强度；免烧裹壳陶粒通过助剂粘结、形变、裹壳形成鹅卵石内核，免烧裹壳陶粒的壳层在鹅卵石内核内部形成网络结构，疏浚土填充在其中，在鹅卵石内核表面用无机胶凝材料、有机聚脲材料制备完整的人造鹅卵石，形成内部结构密实、稳定性好、强度高的人造鹅卵石。
4、本发明采用无机胶凝材料及有机弹性体材料对鹅卵石表面分别进行修饰，为人造鹅卵石的制备方法提供了两种途径。
5、本发明制备的无机型-人造鹅卵石，是通过对其表面进行不同程度的抛光、固化，使得其表面光滑艳丽，使其与天然卵石一样具有装饰的美观效果，能够替代天然卵鹅石应用在建材中。
6、本发明制备的复合型-人造鹅卵石的表面为有机弹性体材料，可提高鹅卵石的韧性，并可通过改变有机弹性体材料的喷涂厚度，进一步改变鹅卵石的压缩强度。
附图说明
图1为本发明无机型-人造鹅卵石的成品图片；
图2为本发明复合型-人造鹅卵石的成品图片。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施案例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
需要事先说明的是：
本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
本发明所用疏浚土免烧裹壳陶粒为《一疏浚底泥免烧陶粒的裹壳方法》(CN105130235B)制备的疏浚底泥免烧裹壳陶粒，粉煤灰可以为燃煤电厂产生的飞灰收集所得，性能符合GB1596-91《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》技术要求。生石灰为普通建筑生石灰，性能符合JC/T621-2009《硅酸盐建筑制品用生石灰》技术要求。所用水泥可以为42.5等级的普通硅酸盐水泥，纤维均为为普通市售纤维。
下面通过三个实施例(两个无机型+一个复合型-人造鹅卵石)对本发明申请的工艺进行论述：
实施例1：
一种疏浚土免烧法制备人造无机型-鹅卵石的方法，步骤是：
⑴原料准备：将疏浚土、水泥、矿粉、粉煤灰、生石灰、磷石膏均使用1mm标准筛筛分，取小于1mm的物料，含水率小于10％；
⑵四种物料配制：
①免烧陶粒裹壳物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥15～25％、矿粉60～75％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5％、磷石膏1～5％、碳纤维0.5～1.0％；
②鹅卵石内核壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥20-30％、矿粉55～70％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5、磷石膏1～5％；
③鹅卵石外壳壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥50～70％、玻璃粉30～50％、纳米SiO2 0.2～1.0％、可分散胶粉0.2～0.5％；
④助剂，由白乳胶与水玻璃混合而成，配制方法是：白乳胶与水玻璃的重量配比为1:5～1:8，并依据5～15％的质量份数与水混合均匀，由此制成助剂。
⑶高强免烧陶粒的制备：制备10-20mm的鹅卵石，免烧陶粒的级配为：1～3mm 10～25％、3～5mm 50～65％、5～8mm 15～30％，喷加上述助剂，用上述免烧陶粒裹壳物料裹壳制备高强免烧陶粒。
⑷鹅卵石内核的制备：在已裹壳的高强免烧陶粒的基础上，喷加上述助剂，先粘结，再用鹅卵石内核壳层物料裹壳，制备鹅卵石内核。
⑸鹅卵石初品的制备，在已制备的鹅卵石内核的基础上，喷加助剂，加入鹅卵石外核壳层物料裹壳，得到鹅卵石初品，喷水养护7天晾干。
无机型-鹅卵石初品的内核和外壳制备是一个连续的过程，均在圆锅造粒机中完成；即在新制备的鹅卵石内核的基础上，加入鹅卵石外壳物料，喷加助剂包裹得到；
⑹粗抛、精抛：将鹅卵石初品分别用200目、600目金刚砂磨头进行粗抛，固化剂稀释5-8倍，涂抹在鹅卵石表面，保持1h湿润，使用300目、500目、800目、1000目砂纸对鹅卵石表面进行精细抛光；
⑺固化：对精细抛光的鹅卵石表面用固化剂再次固化；
⑻成品：用羊毛垫对固化后的鹅卵石抛光，由此制成无机型-鹅卵石成品。。
实施例2：
一种疏浚土免烧法制备人造无机型-鹅卵石的方法，步骤是：
⑴原料准备：将疏浚土、水泥、矿粉、粉煤灰、生石灰、磷石膏均使用1mm标准筛筛分，取小于1mm的物料，含水率小于10％；
⑵四种物料配制：
①免烧陶粒裹壳物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥15～25％、矿粉60～75％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5％、磷石膏1～5％、玻璃纤维0.2～0.5％；
②鹅卵石内核壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥20-30％、矿粉55～70％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5、磷石膏1～5％；
③鹅卵石外壳壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥50～70％、玻璃粉30～50％、纳米SiO2 0.2～1.0％、可分散胶粉0.2～0.5％；
④助剂，由蔗糖与水玻璃混合而成，配制方法是：蔗糖与水玻璃的重量配比为1:5～1:10，并依据10～20％的质量份数与水混合均匀，由此制成助剂。
⑶高强免烧陶粒的制备：制备20-25mm的鹅卵石，免烧陶粒的级配为：1～3mm 5～15％、3～5mm 15～35％、5～8mm 55～70％、8～12mm 10～20％；喷加上述助剂，用上述免烧陶粒裹壳物料裹壳制备高强免烧陶粒。
免烧陶粒的级配为：1～3mm占5～15％、3～5mm占15～35％、5～8mm占55～70％、8～12mm占10～20％，喷加上述助剂，用上述免烧陶粒裹壳物料裹壳制备20-25mm高强免烧陶粒。
⑷鹅卵石内核的制备：在已裹壳的高强免烧陶粒的基础上，喷加上述助剂，先粘结，再用鹅卵石内核壳层物料裹壳，制备鹅卵石内核。
⑸鹅卵石初品的制备，在已制备的鹅卵石内核的基础上，喷加助剂，加入鹅卵石外核壳层物料裹壳，由此形成鹅卵石初品，喷水养护7天晾干。
无机型-鹅卵石初品的内核和外壳制备是一个连续的过程，均在圆锅造粒机中完成；即在新制备的鹅卵石内核的基础上，加入鹅卵石外壳物料，喷加助剂包裹得到；
⑹粗抛、精抛：将鹅卵石初品分别用200目、600目金刚砂磨头进行粗抛，固化剂稀释5-8倍，涂抹在鹅卵石表面，保持1h湿润，使用300目、500目、800目、1000目砂纸对鹅卵石表面进行精细抛光；
⑺固化：对精细抛光的鹅卵石表面用固化剂再次固化；
⑻成品：用羊毛垫对固化后的鹅卵石抛光，由此制成无机型-鹅卵石成品。
实施例3：
一种疏浚土免烧法制备人造复合型-鹅卵石的方法，步骤是：
⑴原料准备：将疏浚土、水泥、矿粉、粉煤灰、生石灰、磷石膏均使用1mm标准筛筛分，取小于1mm的物料，含水率小于10％；
⑵四种物料配制：：
①免烧陶粒裹壳物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥15～25％、矿粉60～75％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5％、磷石膏1～5％、碳纤维0.5～1.0％；
②鹅卵石内核壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥20～30％、矿粉55～70％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5、磷石膏1～5％；
③鹅卵石外壳壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥50～70％、玻璃粉30～50％、纳米SiO2 0.2～1.0％、可分散胶粉0.2～0.5％；
④助剂，由蔗糖与水玻璃混合而成，配制方法是：蔗糖与水玻璃的重量配比为1:5～1:10，并依据5～15％的质量份数与水混合均匀，由此制成助剂。
⑶高强免烧陶粒的制备：制备25-35mm的鹅卵石，免烧陶粒的级配为：1～3mm10～25％、3～5mm 15～30％、5～8mm 50～65％、8～12mm 10～25％；喷加上述助剂，用上述免烧陶粒裹壳物料裹壳制备高强免烧陶粒。
⑷鹅卵石内核的制备：在已裹壳的高强免烧陶粒的基础上，喷加上述助剂，先粘结，鹅卵石内核壳层物料裹壳，制备鹅卵石内核。
⑸养护：将已制备的鹅卵石内核，喷水养护7天晾干。
⑹抛光：对养护完成的鹅卵石内核分别用200目、600目金刚砂磨头进行粗抛。
⑺喷涂：在粗抛完成的鹅卵石内核表面喷涂有机聚脲材料，喷涂厚度1～5mm；
⑻成品：晾干1～3d，即制成复合型-人造鹅卵石成品。
通过检验，本实施例所得的疏浚土人造鹅卵石的性能如下：
1、外观形貌：
图1为无机型-人造鹅卵石实物图片；
图2为复合型-人造鹅卵石实物图片。
2、性能
Figure BDA0001899150340000071
其中：复合型-疏浚土人造鹅卵石的压缩强度为鹅卵石形变50％时的最大压强。

Claims (5)

1.一种疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法，其特征在于：步骤是：
⑴原料准备：将疏浚土、水泥、矿粉、粉煤灰、生石灰、磷石膏、硅粉、玻璃粉均使用1mm标准筛筛分，取小于1mm的物料，含水率小于10％；
⑵四种物料配制：
①免烧陶粒裹壳物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥15～25％、矿粉60～75％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5％、磷石膏1～5％、纤维0.2～2.0％；
②鹅卵石内核壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥20-30％、矿粉55～70％、粉煤灰5～15％、生石灰1～5％、磷石膏1～5％；
③鹅卵石外壳壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥50～70％、玻璃粉30～50％、纳米SiO20.2～1.0％、可分散胶粉0.2～0.5％；
④助剂，由白乳胶、水玻璃、蔗糖及甘油的其中二种物料混合而成，配制方法是：两种物料的重量配比为1:2～1:10，并依据5～15％的质量份数与水混合均匀，由此制成助剂；
⑶高强免烧陶粒的制备：制备10-20mm鹅卵石免烧陶粒的级配为：1～3mm10～25％、3～5mm 50～65％、5～8mm 15～30％；制备20-25mm鹅卵石免烧陶粒的级配为：1～3mm 5～15％、3～5mm 15～35％、5～8mm 55～70％、8～12mm 10～20％；制备25-35mm的鹅卵石免烧陶粒的级配为：1～3mm10～25％、3～5mm 15～30％、5～8mm 50～65％、8～12mm 10～25％；喷加上述助剂，用上述免烧陶粒裹壳物料裹壳制备高强免烧陶粒；
⑷鹅卵石内核的制备：在已裹壳的高强免烧陶粒的基础上，喷加上述助剂，先粘结，再用鹅卵石内核壳层物料裹壳，制备鹅卵石内核；
⑸鹅卵石初品的制备，在已制备的鹅卵石内核的基础上，喷加助剂，加入鹅卵石外核壳层物料裹壳，由此形成鹅卵石初品，喷水养护晾干；
⑹抛光：对养护完成的鹅卵石初品用金刚砂磨头进行粗抛；
⑺固化：对抛光的鹅卵石表面进行固化；
⑻成品：晾干，由此制成鹅卵石成品。
2.根据权利要求1所述的疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法，其特征在于：所述步骤⑵四种物料配制中①所述的纤维包括碳纤维及玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法，其特征在于：所述步骤⑵四种物料配制中③鹅卵石外壳壳层物料，其构成物料的重量百分比分别为：水泥50～70％、硅粉35～50％、纳米SiO20.2～1％、可分散胶粉0.2～0.5％。
4.根据权利要求1所述的疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法，其特征在于：所述步骤⑵四种物料配制中④助剂，由白乳胶、水玻璃、蔗糖及甘油的其中三种物料混合而成，配制方法是：三种物料的重量配比为1:1:8～2:3:5，并依据5～15％的质量份数与水混合均匀，由此制成助剂。
5.根据权利要求1所述的疏浚土免烧法制备人造鹅卵石的方法，其特征在于：所述鹅卵石分为无机型-鹅卵石及复合型-鹅卵石，无机型-鹅卵石在步骤⑹中，是将鹅卵石初品分别用200目、600目金刚砂磨头进行粗抛，固化剂稀释5-8倍，涂抹在无机型-鹅卵石表面，保持1h湿润，使用300目、500目、800目、1000目砂纸对鹅卵石表面进行精细抛光；在步骤⑺中需要采用固化剂进行二次固化；在步骤⑻中，晾干后需用羊毛垫对固化后的鹅卵石抛光；
所述复合型-鹅卵石在步骤⑺中，对粗抛完成的鹅卵石内核表面喷涂有机聚脲材料，喷涂厚度1～5mm。
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