CN114956636A - 一种建筑废弃泥浆活化方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑废弃泥浆再利用技术领域，公开了一种建筑废弃泥浆活化方法及其应用，活化方法为：对废弃泥浆进行干燥脱水处理；对干燥后的废弃泥浆物料进行煅烧，然后急冷即得。本发明的废弃泥浆在脱水烘干后煅烧时，矿物的结晶状态因Si‑O、Al‑O键断裂，向无定型矿物转变；无定型矿物能够与水泥的水化产物发生火山灰反应，具体为：煅烧废弃泥浆中Si‑O、Al‑O与水泥水化产物作用，形成二次水化产物；此外，溶剂矿物中的CaO与断键后的Si‑O、Al‑O结合形成无定型硅酸钙、铝酸钙，可水化产生早期、后期强度，对水泥强度有促进作用，能够减少熟料用量的同时，达到与普通硅酸盐水泥相似的早期与后期强度，与LC3水泥更佳的早期强度，产生良好性能与减碳效益。
Description
技术领域
本发明涉及建筑废弃泥浆再利用技术领域，公开了一种建筑废弃泥浆活化方法及其应用。
背景技术
随着我国城市化进程的不断加快，高层、超高层建筑、高速道路、大型桥梁等土木工程的建设得到快速发展。但施工过程中产生了大量的废弃泥浆、淤泥、渣土等建筑垃圾，处理不当会造成环境污染及资源浪费，目前已引起相关部门和研究机构的高度重视。尤其是废弃泥浆是建筑工程中量大、污染环境严重和难以处理的建筑垃圾之一。
建筑泥浆的组成成分以无机物为主，主要包括水分、黏性土颗粒、粉砂等，其化学成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等矿物质，主要特征表现在：无机物含量大，成分较为固定，含水率较低，比重较市政污泥大，快速沉淀较为困难，因此一般的絮凝剂对其絮凝效果不明显。
现行的处理方式是将泥浆运到郊外使其自然干化，这种处理方式原始落后、效率低、费用高，运输过程中常因泥浆的漏洒而污染市容；有的建筑工地趁监管漏洞，将建筑泥浆偷排乱排，造成了非常严重的后果因此。而且现有的废弃泥浆处理还停留在主要针对废弃泥浆的固液分离处理阶段，较少关注经分离后泥浆的再利用。如何简单、低碳、无害化处理建筑工程废弃泥浆，成为社会发展的迫切关注的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑废弃泥浆活化方法及其应用，能够减少水泥熟料的用量同时，达到与普通硅酸盐水泥相似的强度发展和比LC3水泥更佳的早期强度，产生良好的减碳效益与性能。
为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：
一种建筑废弃泥浆活化方法，包括如下步骤：
S1、对废弃泥浆进行干燥脱水处理；
S2、对干燥后的废弃泥浆物料进行煅烧，然后在空气中急冷。
进一步地，步骤S2中煅烧温度为600-800℃，经保温20-360min后急冷至室温。
为实现上述技术效果，本发明还提供了一种建筑废弃泥浆活化方法在制备低碳水泥中的应用，包括如下步骤：
S1、对废弃泥浆进行干燥脱水处理；
S2、对干燥后的废弃泥浆物料进行煅烧，然后冷却至室温；
S3、取煅烧冷却后的废弃泥浆物料、普通硅酸盐熟料、石膏，经混合粉磨后得到低碳水泥。
进一步地，步骤S2中煅烧温度为600-800℃，经保温20-360min后冷却至室温。
进一步地，将步骤S3中的混合物粉磨至比表面积大于等于350m2/kg，得到低碳水泥。
进一步地，步骤S3中按重量份取煅烧冷却后的废弃泥浆物料10-40份、普通硅酸盐熟料40-80份、石膏3-7份，经混合粉磨后得到低碳水泥。
进一步地，还掺入有1-30份的石灰石。
与现有技术相比，本发明所具备的有益效果是：
1.本发明的废弃泥浆在脱水烘干后煅烧时，弃土中丰富的溶剂氧化物在高温作用下可以使泥浆硅铝质矿物的Si-O、Al-O键快速断裂，矿物的结晶状态因Si-O、Al-O键断裂，向无定型矿物转变；此类无定型矿物能够与水泥水化产物发生火山灰反应形成二次水化产物，对水泥熟料产生强度有促进作用；
2.部分Si-O、Al-O键断裂还与泥浆中的CaO在煅烧过程中结合，快速形成无定型硅酸钙与铝酸钙，其能水化，提供一定的早期与后期强度；最终，能够减少水泥熟料的用量同时，达到与普通硅酸盐水泥相似的强度发展和比LC3水泥更佳的早期强度，产生良好的减碳效益与性能。
附图说明
图1为实施例3中经700℃煅烧保温后获得的活化废弃泥浆的XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种建筑废弃泥浆活化方法，包括如下步骤：
S1、对废弃泥浆进行干燥脱水处理；
S2、对干燥后的废弃泥浆物料进行煅烧，然后在空气中急冷。
在本实施例中，建筑废弃泥浆富含大量弃土、少量石英，石灰石等，其中，弃土中的溶剂氧化物含量高于黏土(CaO、MgO、FeO、Fe2O3、K2O、Na2O)，其丰富的溶剂氧化物在高温作用可以使泥浆硅铝质矿物的Si-O、Al-O键快速断裂，矿物的结晶状态因Si-O、Al-O键断裂，向无定型矿物转变；此类无定型矿物能够与水泥水化产物发生火山灰反应形成二次水化产物，对水泥熟料产生强度有促进作用；此外，部分Si-O、Al-O键断裂还与泥浆中的CaO在煅烧过程中结合，快速形成无定型硅酸钙与铝酸钙，水化后提供一定的早期与后期强度；最终，能够减少水泥熟料的用量同时，达到与普通硅酸盐水泥相似的强度发展和比LC3(基于煅烧粘士和石灰石混合物的新型三元水泥)水泥更佳的早期强度，产生良好的减碳效益与性能。
本实施例中的煅烧温度为600-800℃，经保温20-360min后快速冷却至室温，本实施例中对废弃泥浆烘干后采用的是600-800℃的低温煅烧，确保弃土中矿物的Si-O、Al-O键断裂形成无定型矿物的同时，不会生成不具备活性或者活性较低的其他矿物，确保能够与普通硅酸盐水泥熟料的水化产物产生火山灰反应。
实施例2
一种建筑废弃泥浆活化方法在制备低碳水泥中的应用，包括如下步骤：
S1、对废弃泥浆进行干燥脱水处理；
S2、对干燥后的废弃泥浆物料进行煅烧，然后在空气中急冷；本实施例煅煅烧温度为600-800℃，经保温20-360min后急冷(快速冷却)至室温。
S3、取煅烧冷却后的废弃泥浆物料、普通硅酸盐熟料、石膏，经混合粉磨后得到低碳水泥。
在本实施例中，泥浆在脱水烘干并进行600-800℃的低温煅烧时，弃土中矿物的Si-O、Al-O键断裂，矿物的结晶状态因Si-O、Al-O键断裂，向无定型转变。添加熟料、石膏后制备的低碳水泥，在添加水后，熟料主要矿物水化，产生的水化产物与无定型矿物发生火山灰反应，具体为：煅烧泥浆中Si-O、Al-O与水化产物作用，形成二次水化产物，对水泥熟料产生强度有促进作用。
本实施例步骤S3中的混合物粉磨至比表面积大于等于350m2/kg，得到低碳水泥。粉磨后得到的粉料颗粒粒径分布适宜，能够确保水化反应的持续进行。
本实施例中步骤S3中按重量份取煅烧冷却后的废弃泥浆物料10-40份、普通硅酸盐熟料40-80份、石膏3-7份，经混合粉磨后得到低碳水泥。当熟料用量较低时，如低于50份，在添加水后，熟料主要矿物水化，产生的水化产物与无定型矿物发生火山灰反应，具体为：煅烧泥浆中无定型矿物与水化产物作用，形成二次水化产物，弥补因熟料不足导致的强度下降；部分Si-O、Al-O键断裂还与泥浆中的CaO在煅烧过程中结合，快速形成无定型硅酸钙与铝酸钙，水化后提供一定的早期与后期强度；最终，能够减少水泥熟料的用量同时，达到与普通硅酸盐水泥相似的强度发展和比LC3水泥更佳的早期强度，产生良好的减碳效益与性能。另外，低碳水泥中粉磨过程中掺入1-30份的石灰石，可以在石灰石作用下，部分含铝水化产物持续反应，生成新型单碳/半碳水化铝酸钙，持续增加水泥强度，进一步弥补熟料不足带来的强度损失。因此，能够进一步减少水泥用量的同时，达到与普通硅酸盐水泥相似的强度发展。
实施例3
本实施例以普通硅酸盐水泥熟料、700℃煅烧保温后获得的活化废弃泥浆(对应的XRD图如图1所示，矿物以无定型状态存在)以及石灰石、石膏作为原料混合制备低碳水泥，参照GB T 17671《水泥胶砂强度检验方法》进行水泥胶砂强度试验，低碳水泥相关配比及强度测试结果如下表1所示：
表1低碳水泥相关配比及强度
表1中数据表明：配比为通硅酸盐水泥熟料50份、700℃煅烧保温60min后的活化废弃泥浆30份、石灰石15份、石膏5份作为原料混合制备低碳水泥的强度表现较佳。
实施例4
本实施例在实施例3的基础上，选用普通硅酸盐水泥熟料50份、700℃煅烧保温60min后的活化废弃泥浆30份、石灰石15份、石膏5份作为原料混合制备低碳水泥，分别与P.O42.5R水泥、P.C42.5水泥进行水泥胶砂强度试验，相关强度数据如下表2所示：
表2不同种类水泥强度
以上强度对比数据表明：采用700℃进行的低温煅烧获得的活化废弃泥浆，掺入低用量普通硅酸盐水泥熟料中，并与石灰石、石膏混合后得到的低碳水泥，其强度发展与早强普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥的强度发展相近；因此能够减少熟料用量，产生良好的减碳效益。
需要说明的是：本实施例中的选用的低温煅烧温度为700℃，保温时间为60min，温度范围600-800℃，保温时间20-360min的煅烧制度获得的活化废弃泥浆能够产生相近似的强度发展效果。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种建筑废弃泥浆活化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对废弃泥浆进行干燥脱水处理；
S2、对干燥后的废弃泥浆物料进行煅烧，然后在空气中急冷。
2.根据权利要求1所述的一种建筑废弃泥浆活化方法，其特征在于：步骤S2中煅烧温度为600-800℃，经保温20-360min后急冷至室温。
3.一种建筑废弃泥浆活化方法在制备低碳水泥中的应用，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对废弃泥浆进行干燥脱水处理；
S2、对干燥后的废弃泥浆物料进行煅烧，然后冷却至室温；
S3、取煅烧冷却后的废弃泥浆物料、普通硅酸盐熟料、石膏，经混合粉磨后得到低碳水泥。
4.根据权利要求3所述的一种建筑废弃泥浆活化方法在制备低碳水泥中的应用，其特征在于：步骤S2中煅烧温度为600-800℃，经保温20-360min后冷却至室温。
5.根据权利要求3所述的一种建筑废弃泥浆活化方法在制备低碳水泥中的应用，其特征在于：将步骤S3中的混合物粉磨至比表面积大于等于350m2/kg，得到低碳水泥。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的一种建筑废弃泥浆活化方法在制备低碳水泥中的应用，步骤S3中按重量份取煅烧冷却后的废弃泥浆物料10-40份、普通硅酸盐熟料40-80份、石膏3-7份，经混合粉磨后得到低碳水泥。
7.根据权利要求6所述的一种建筑废弃泥浆活化方法在制备低碳水泥中的应用，其特征在于，还掺入有1-30份的石灰石。
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-
2022
- 2022-06-17 CN CN202210687829.8A patent/CN114956636A/zh active Pending
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