CN113511917A - 一种河湖底泥陶粒制备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利提供一种河湖底泥陶粒制备的方法，河湖底泥陶粒制备的方法包括以下步骤：S1：将挖来的河湖底泥风干，再进行烘干，烘干后进行破碎，破碎后再经过研磨，然后过100目筛，筛得粉状河湖底泥；S2：物料配比：以质量计，粉状河湖底泥60~65份、水泥4~6份、氢氧化钠4~6份、石膏4~6份、粉煤灰15~20份、水玻璃4~6份；S3搅拌混匀：将上述S2中的物料进行搅拌混匀，再加35%的水使其成泥团；S4造粒机造粒：将上述S3中的泥团挤压成泥条，再制成河湖底泥陶粒初成品；S5预热处理：将上述S4中的湿的河湖底泥初成品置于回转窑预热；S6烧结陶粒：将河湖底泥陶粒进行煅烧，煅烧完成后，自然冷却后得到河湖底泥陶粒成品。本发明采用上述方案后，不需要大量能耗，成本低，效果好，性价比高。

Description

一种河湖底泥陶粒制备的方法
技术领域
本发明专利涉及环保技术领域，尤其是指一种河湖底泥陶粒制备的方法。
背景技术
河湖底泥广泛存在于河流、湖泊和水库等天然水体中，是水生生态系统中众多底栖生物赖以生存的场所，同时也是大量有毒有害污染物的蓄积库。河湖底泥中积累的污染物，在一定的条件下会释放进入上层水体中，因此河湖底泥也是造成河湖水质污染的一个内源污染，直接影响河湖水生态环境。我国大部分的河湖底泥均受到不同程度的污染，如洞庭湖、湘江等，受污染底泥的如何处理逐渐成为环保领域热门话题。当河流水质受到严重污染或底泥过多造成水位降低、河道堵塞时,对河流采取疏浚处理，而疏浚产生的河湖底泥属于固体废弃物，若将河湖底泥填埋则需占用大量土地资源，且其中的污染物则容易对环境造成二次污染，破坏填埋地的原始生态环境，因此科学的将河湖底泥资源化利用，既可以为大量河湖底泥的处置提供一种思路，同时也实现了河湖底泥的经济价值，是个双赢的选择。
目前国内对于河湖底泥的资源化利用主要有以下几种方式：S1堆肥利用，主要利用底泥中的有机物，将其转化为可以利用的有机物，用以改良土壤性质、增加土壤肥效；S2干化焚烧，底泥中的有机物有助燃性，燃烧后的底泥残渣和灰分可以作为肥料改良土质；S3造陆利用，主要用来填海造陆，扩充土地面积、增加土地使用量；S4建筑材料，主要利用底泥制砖。针对目前国内这几种对于河湖底泥的资源化利用技术，各有不足，其中堆肥处理时，因为底泥中含多种病菌、寄生虫、重金属离子、难降解的复杂有机物等，这些物质会随着底泥的迁移，对迁移地周围的植物和土壤会构成严重的危害；干化焚烧河湖底泥，不仅需要大量的热能供应，而且焚烧过程产生大量的污染性气体，处置不当容易造成周围大气环境破坏，焚烧剩下的灰分中含有不少重金属，需要经进一步处理才可当做肥料利用到土壤改良中；河湖底泥的含水率很高，含有的污染物成分复杂，直接用于填海造陆，底泥中的污染物容易在海水环境下扩散，对海洋生态环境及周围土壤土质造成破坏；将河湖底泥用来制砖，说明河湖底泥具有很好的建筑材料利用基础，而有关河湖底泥应用于陶粒制备方面的报道鲜有，目前国内的陶粒制备方法还是以烧结法为主，采用的材料主要也是页岩和粘土，随着国家对矿产和土地资源的日益重视，开发制备陶粒的新原料已是一种趋势，考虑到河湖底泥有制砖的基础，为进一步拓宽河湖底泥在建筑领域的应用同时开发陶粒新的制备原料，可以通过制备性能优异的环保建筑陶粒来拓宽河湖底泥的应用。
发明内容
本发明专利的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备工艺简单，不需要大量能耗，成本低，效果好，性价比高的河湖底泥陶粒制备的方法。
为实现上述目的，本发明专利所提供的技术方案为：一种河湖底泥陶粒制备的方法，其原料包括：河湖底泥、水泥、氢氧化钠、石膏、粉煤灰、水玻璃，河湖底泥陶粒制备的方法包括以下步骤：
S1：将挖来的河湖底泥风干，再进行110℃烘干至底泥含水率低于4%，烘干后的底泥采用破碎机进行破碎，破碎成小块的干底泥块经过粉磨机磨成粉末状，过100目筛，筛得粉状河湖底泥；
S2：物料配比：以质量计，分别称取上述S1中的粉状河湖底泥60~65份、水泥4~6份、氢氧化钠4~6份、石膏4~6份、粉煤灰15~20份、水玻璃4~6份；
S3搅拌混匀：将上述S2中的物料进行搅拌混匀，再加35%的水使其成泥团；
S4造粒机造粒：将上述S3中的泥团用挤压机挤压成圆柱泥条，再用制粒机将泥条制成河湖底泥陶粒初成品；
S5预热处理：将上述S4中的湿的河湖底泥初成品置于回转窑预热；
S6烧结陶粒：将上述S5中预热后的河湖底泥陶粒进行煅烧，煅烧完成后，通过自然冷却后得到河湖底泥陶粒成品。
优选的，所述挤压机挤压成圆柱泥条的直径为5~8毫米，制粒机制成的河湖底泥陶粒初成品的长度为5~8毫米。
优选的，所述预热温度为250~380℃，预热时间为15~25分钟。
优选的，煅烧温度为1000~1050℃，煅烧时间为15分钟。
本发明中的有益效果为：
1、本发明开发一种新的河湖底泥制备陶粒的方法，不仅为河湖底泥的处置提供一种方法，解决其难以处理的难题，而且实现了河湖底泥资源化；
2、本发明的陶粒制备配方可以制得河湖底泥免烧陶粒，相对于目前常用的烧结法制备陶粒而言，本发明陶粒制备过程添加部分水泥作为陶粒骨架固化剂，进一步提高了陶粒的筒压强度，延长了陶粒使用寿命，同时对河湖底泥中的重金属物质起到一个稳定化作用；
3、本发明对河湖底泥进行风干、烘干、破碎、研磨、过筛和水化反应处理等，可以有效去除原始河湖底泥中的水分和病菌等微生物，同时加入氢氧化钠为系统提供一个碱性条件，可以使得河湖底泥中的金属与硅铝形成具有胶凝性的硅酸盐产物，使金属稳定化；
4、本发明的河湖底泥陶粒可以用作城镇和工业水处理领域当做水处理滤料领域，用作培养园林花卉的土壤基质领域，也可以用于建筑屋顶保温隔热层及屋顶绿化陶粒层蓄水排水系统领域等，可以为企业带来实际的经济效益。
附图说明
图1为本发明专利的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合所有附图对本发明专利作进一步说明，本发明专利的较佳实施例为：参见附图1，本实施例所述的一种河湖底泥陶粒制备的方法，其特征在于，其原料包括：河湖底泥、水泥、氢氧化钠、石膏、粉煤灰、水玻璃，河湖底泥陶粒制备的方法包括以下步骤：
S1：将挖来的河湖底泥风干，再进行110℃烘干至底泥含水率低于4%，烘干后的底泥采用破碎机进行破碎，破碎成小块的干底泥块经过粉磨机磨成粉末状，过100目筛，筛得粉状河湖底泥；
S2：物料配比：以质量计，分别称取上述S1中的粉状河湖底泥62份、水泥5份、氢氧化钠5份、石膏5份、粉煤灰18份、水玻璃5份；
S3搅拌混匀：将上述S2中的物料进行搅拌混匀，再加35%的水使其成泥团；
S4造粒机造粒：将上述S3中的泥团用10Mpa挤压机挤压成直径为7毫米的圆柱泥条，再用制粒机将泥条制成长度为7毫米的河湖底泥陶粒初成品；
S5预热处理：将上述S4中的湿的河湖底泥初成品置于回转窑预热，预热温度为300℃，预热时间为20分钟；
S6烧结陶粒：将上述S5中预热后的河湖底泥陶粒进行煅烧，煅烧温度为1030℃，煅烧时间为15分钟，煅烧完成后，通过自然冷却后得到河湖底泥陶粒成品。
本发明的机理：本发明采用河湖底泥为主要原料，通过风干、破碎、研磨和过筛得到河湖底泥粉状原料，以水泥作为河湖底泥陶粒骨架固化剂、氢氧化钠和石膏作为激发剂、粉煤灰和水玻璃作为粘结剂和成孔剂，且粉煤灰可以作为河湖底泥煅烧失料的补充料，按一定比例将上述物料进行配制，再将其加入强力搅拌机进行搅拌，搅拌充分后加水使其成团状，通过挤压造粒机制得粒径为5至8毫米左右的湿河湖底泥陶粒初成品，再经过高温预热及煅烧工艺得到河湖底泥陶粒，自然冷却后即可得到成品陶粒。河湖底泥的主要成分为SiO2（43%~70%）、Al2O3（10%~18%），Fe2O3（4%~8%）、CaO（1%~5%）、K2O（1%~1.87%）、MgO（0.6%~1%）等，在氢氧化钠和石膏作为激发剂的作用下，河湖底泥水化后的主要结晶相为SiO2和钙铁辉石，通过在该体系中添加Ca2+，再加入粉煤灰和水玻璃溶液，调节该体系处于一个合适的碱性环境下，使得河底底泥中的硅铝铁成分与钙形成具体凝胶性的硅酸盐产物，增强了陶粒成品初期的稳定性和强度，在此基础上对湿陶粒进行预热处理，除去湿陶粒中的水分及其他不耐热易分解物的杂质，再经过高温煅烧过程使陶粒内部的硅酸盐等物质分解产生气体，使得陶粒内部孔隙结构增加，且1000~1050℃温度下，陶粒不会发生熔融现象，陶粒的体积略有膨胀，降低了陶粒密度，在本身就有部分水泥作为陶粒骨架固化剂的条件下，煅烧可以进一步的提高陶粒的筒压强度，有利于维持陶粒在实际使用过程中保持结构和功能的稳定性，延长陶粒的使用寿命。根据发明内容中所述的一种河湖底泥陶粒制备的方法制备得到的河湖底泥陶粒经过筒压强度测试得到其筒压强度为15.35MPa，测试其吸水率为29.6%左右。
以上所述之实施例只为本发明专利之较佳实施例，并非以此限制本发明专利的实施范围，故凡依本发明专利之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种河湖底泥陶粒制备的方法，其特征在于，其原料包括：河湖底泥、水泥、氢氧化钠、石膏、粉煤灰、水玻璃，河湖底泥陶粒制备的方法包括以下步骤：
S1：将挖来的河湖底泥风干，再进行110℃烘干至底泥含水率低于4%，烘干后的底泥采用破碎机进行破碎，破碎成小块的干底泥块经过粉磨机磨成粉末状，过100目筛，筛得粉状河湖底泥；
S2：物料配比：以质量计，分别称取上述S1中的粉状河湖底泥60~65份、水泥4~6份、氢氧化钠4~6份、石膏4~6份、粉煤灰15~20份、水玻璃4~6份；
S3搅拌混匀：将上述S2中的物料进行搅拌混匀，再加35%的水使其成泥团；
S4造粒机造粒：将上述S3中的泥团用挤压机挤压成圆柱泥条，再用制粒机将泥条制成河湖底泥陶粒初成品；
S5预热处理：将上述S4中的湿的河湖底泥初成品置于回转窑预热；
S6烧结陶粒：将上述S5中预热后的河湖底泥陶粒进行煅烧，煅烧完成后，通过自然冷却后得到河湖底泥陶粒成品。
2.根据权利要求1所述的一种河湖底泥陶粒制备的方法，其特征在于，所述河湖底泥陶粒制备的原材料为粉状河湖底泥60~65份、水泥4~6份、氢氧化钠4~6份、石膏4~6份、粉煤灰15~20份、水玻璃4~6份。
3.根据权利要求1所述的一种河湖底泥陶粒制备的方法，其特征在于，所述挤压机挤压成圆柱泥条的直径为5~8毫米，制粒机制成的河湖底泥陶粒初成品的长度5~8毫米。
4.根据权利要求1所述的一种河湖底泥陶粒制备的方法，其特征在于，所述预热温度为250~380℃，预热时间为15~25分钟。
5.根据权利要求1所述的一种河湖底泥陶粒制备的方法，其特征在于，煅烧温度为1000~1050℃，煅烧时间为15分钟。
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