CN111848210A - 一种新型海绵蓄水陶土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种新型海绵蓄水陶土及其制备方法。本发明提供的新型海绵蓄水陶土，由多种原料混合、烧制而成的陶粒，所述原料包括：污泥和黄土60‑80份、废弃玻璃粉3‑7份、成孔剂5‑10份、粘结剂5‑10份、疏松剂5‑10份。制备方法如下：将各原料混合均匀，保证混合后的物料的含水率在20‑30％，将混合后的物料进行滚圆定型、烘干、烧结和降温处理即得。本发明采用污泥、黄土、废弃玻璃粉、秸秆废料等作为制备陶土成品的原料，原料廉价易得，能够降低整个生产成本，便于进行大量的推广应用；本发明既充分的利用了秸秆废料、城市建筑垃圾废弃玻璃、污泥等廉价的原料，又保证了产品的质量，制得的颗粒的强度能够高达15‑25MPa，吸水率高达175％，其质量远远高于现有的多孔材料。

Description

一种新型海绵蓄水陶土及其制备方法
技术领域
本发明涉及蓄水陶土技术领域，具体涉及一种新型海绵蓄水陶土及其制备方法。
背景技术
城市雨水利用在我国是一项新事物，是融合多学科的复杂系统，是当前非常前言的课题，才刚刚起步，目前对城市雨水利用，城市雨水集蓄材料的研究较少。但是随着我国城市化进程的加快，环保意识的增强，对雨水利用材料和技术的研究和应用将会越来越快，这一点已被西方发达国家所证实。
蓄水陶土是一种新型泡沫状陶质材料，其在饱和含水或干燥状态下均具有稳定的物理形态和物理强度。蓄水陶土有望成为建设下沉式潜水绿地、城市立体花卉与家庭栽培、环境保护、土壤改良等多个领域中广泛应用的基础材料，是当前国内海绵城市建设的优选材料，有着巨大的市场前景。当前解决大面积地使用蓄水陶土的一系列问题中，突出的问题是要尽快完成实验制备技术向工业制备技术的转化，降低生产成本，同时对蓄水陶土材料的性能进行进一步的研究，实现蓄水陶土的产业化。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种新型海绵蓄水陶土及其制备方法，该新型海绵蓄水陶土所用原料成本较低、得到蓄水陶土强度能够高达15-25MPa，同时吸水率在130％以上。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种新型海绵蓄水陶土，是由多种原料混合、烧制而成的陶粒，所述原料包括：污泥和黄土60-80份、废弃玻璃粉3-7份、成孔剂5-10份、粘结剂5-10份、疏松剂5-10份。
其中，所述污泥的含水率为15-25％。
其中，所述黄土与污泥的质量比为1：3-5。
其中所述成孔剂为含有有机碳化合物的物质，所述粘结剂为硅酸铝，所述疏松剂为粉煤灰。
其中，所述成孔剂为秸秆废料。
本发明还提供了上述新型海绵蓄水陶土的制备方法，包括以下步骤：将各原料混合均匀，保证混合后的物料的含水率在20-30％，将混合后的物料进行滚圆定型、烘干、烧结和降温处理即得。
其中，混合后的物料经过两次滚圆定型。
其中，烘干温度为800-1000℃保持5-6min，1200℃保持10-15min；烧结温度为1000℃保持4-5min，1400-1600℃保持3min，1600-1800℃保持18-20min，烧结压力不小于20mpa。
烘干和烧结的温度同样对产品质量有着重要的影响，当温度过高过快时，得到的产品裂纹多，质量差，当温度过低时，中心会出现烧不透的情况，同样影响产品质量。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明采用污泥、黄土、废弃玻璃粉、秸秆废料等作为制备陶土成品的原料，原料廉价易得，能够降低整个生产成本，便于进行大量的推广应用；
(2)本发明通过对各原料配比的大量摸索，既充分的利用了秸秆废料、城市建筑垃圾废弃玻璃、污泥等廉价的原料，又保证了产品的质量，制得的颗粒的强度能够高达15-25MPa，同时吸水率在130％以上，吸水率最高能达到175％，其质量远远高于现有的多孔材料；
(3)本发明有效破解世界性的垃圾围城之困的难题，同时经过烧结的蓄水陶土产品有效降低了城市污泥垃圾重金属的污染，新型蓄水陶土埋在地下经过十五至二十年的生物降解再生成新鲜土壤，不会污染环境。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种新型海绵蓄水陶土，是由多种原料混合、烧制而成的陶粒，所述原料包括：污泥和黄土60-80份、废弃玻璃粉3-7份、成孔剂5-10份、粘结剂5-10份、疏松剂5-10份。
优选地，包括以下重量份的原料：污泥和黄土70份，且污泥和黄土的质量比为1:4，废弃玻璃粉5份，成孔剂8份、粘结剂8份、疏松剂8份。
其中污泥的含水率为15-25％。
黄土与污泥的质量比为1：3-5，其中优选为1：4。
所述成孔剂为含有有机碳化合物的物质，所述粘结剂为硅酸铝，所述疏松剂为粉煤灰。
所述成孔剂为秸秆废料。
上述新型海绵蓄水陶土的制备包括以下步骤：将各原料按照比例混合均匀，保证混合后的物料的含水率在20-30％，将混合后的物料进行滚圆定型、烘干、烧结和降温处理即得。
所述混合后的物料经过两次滚圆定型。
烘干温度为800-1000℃保持5-6min，1200℃保持10-15min；烧结温度为1000℃保持4-5min，1400-1600℃保持3min，1600-1800℃保持18-20min，烧结压力不小于20mpa。
实施例
一种新型海绵蓄水陶土的制备，包括以下步骤：
第一步：将河道或城市淤泥(污泥)、黄土、粘结剂、疏松剂按照下表1、2称量后进行混合，搅拌均匀；
第二步：按照下表1、2称量秸秆废料和废弃玻璃粉并加入到上述混合物料中，搅拌均匀后输出，此时保证混合后的物料的含水率在20-30％；
第三步：将上述混合后的物料通过200目筛网进行筛选，筛选出来后进行上料；
第四步：将筛选后的物料经过滚圆机进行初步滚圆定型；
第五步：将初步成型的陶土经过滚圆机进行再次滚圆；
第六步：滚圆完成后将陶土进行烘干，烘干后成品的含水率在5％以下，烘干程序为先升温到800-1000℃保持5-6min，然后再继续升温到1200℃保持10-15min；
第七步：烘干完成后进行烧制，烧结完成后进行降温处理，得到成品，烧结时的程序为：先升温到1000℃保持4-5min，然后再继续升温到1400-1600℃保持3min，再继续升温到1600-1800℃保持18-20min，且烧结时的压力不小于20mpa。
河道或城市淤泥(污泥)经过以下处理：将运送回来的河道或城市淤泥(污泥)进行脱水处理，保证其水分为15-25％，将经过脱水处理的淤泥(污泥)经过100目滤网除去杂质；秸秆废料和废弃玻璃经过粉碎处理，粉碎成300目。
其中，所用的黄土均为西北、华北、华中和华东地区广泛存在的土壤，为有机质含量小于1％的素土；
制备得到的颗粒的直径均为3cm；
实施例1-7所用的污泥为河底污泥，经过脱水处理后含水率19％，有机质含量为356.30g/kg；
实施例8-13所用的污泥为城市生活污泥，经过脱水处理后含水率为22％，有机质含量为440.43g/kg。
所用的城市建筑垃圾废弃玻璃粉均为日常废弃的钠硅酸盐玻璃经破碎、研磨工艺制备而成。
所用的秸秆废料均为玉米秸秆废料。
表1不同污泥和黄土的用量对成品质量的影响
Figure BDA0002574098160000051
表2废弃玻璃粉、秸秆、硅酸铝、粉煤灰的用量对成品质量的影响
实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13
黄土(份) 14 14 14 14 14 14
污泥(份) 56 56 56 56 56 56
废弃玻璃粉(份) 3 5 7 5 5 5
秸秆(份) 5 8 10 8 8 8
硅酸铝(份) 10 8 5 8 8 12
粉煤灰(份) 10 5 8 10 12 8
抗压强度(MPa) 18.22 20.01 18.20 15.29 13.26 21.13
吸水率(平均值) 139％ 132％ 147％ 165％ 171％ 105％
其中实施例1、实施例5-7、实施例12-13为对比实施例，实施例2-4、实施例8-11均为本发明的一种实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型海绵蓄水陶土，是由多种原料混合、烧制而成的陶粒，其特征在于，所述原料包括：污泥和黄土60-80份、废弃玻璃粉3-7份、成孔剂5-10份、粘结剂5-10份、疏松剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种新型海绵蓄水陶土，其特征在于，所述污泥的含水率为15-25％。
3.根据权利要求1所述的一种新型海绵蓄水陶土，其特征在于，所述黄土与污泥的质量比为1：3-5。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种新型海绵蓄水陶土，其特征在于，所述成孔剂为含有有机碳化合物的物质，所述粘结剂为硅酸铝，所述疏松剂为粉煤灰。
5.根据权利要求4所述的一种新型海绵蓄水陶土，其特征在于，所述成孔剂为秸秆废料。
6.如1-5任一项权利要求所述的新型海绵蓄水陶土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将各原料混合均匀，保证混合后的物料的含水率在20-30％，将混合后的物料进行滚圆定型、烘干、烧结和降温处理即得。
7.根据权利要求6所述的新型海绵蓄水陶土的制备方法，其特征在于，混合后的物料经过两次滚圆定型。
8.根据权利要求6-7任一项所述的新型海绵蓄水陶土的制备方法，其特征在于，烘干温度为800-1000℃保持5-6min，1200℃保持10-15min；烧结温度为1000℃保持4-5min，1400-1600℃保持3min，1600-1800℃保持18-20min，烧结压力不小于20mpa。
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