CN115872710A - 一种高性能淤泥无机人造石及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能淤泥无机人造石及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)将湿润的淤泥过筛去除杂质；(2)对淤泥陈化处理；(3)将淤泥进行脱水干燥；(4)对淤泥进行粉碎处理得到淤泥粉料；(5)将淤泥放入1200℃的马弗炉中煅烧得到煅烧后的具有一定活性的淤泥；(6)在煅烧后的淤泥粉料中添加钢渣、激发剂等材料制备淤泥无机人造石。本发明利用废弃的河道淤泥制得的无机人造石具有性能稳定、成本低、低碳环保等显著特点；同时对淤泥进行高温煅烧热激发及碱激发复合处理，极大地激发了淤泥的活性，能有效地提升了淤泥无机人造石性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种高性能淤泥无机人造石及其制备方法。
背景技术
无机人造石是由天然碳酸、石英、建筑垃圾或尾矿料与色料、水泥和其它助剂所组成，经过负压真空、高频振动成型，常温养护的生产方法加工而成的板材。其质地坚硬、结构致密具有其他装饰材料无法比拟的耐磨、耐压、防渗透等特性。由于无机人造石质地自然、无辐射、无有机挥发物，受到广大消费者的喜爱。现有的无机人造石企业通过在市场上购买加工好的钙砂或石英砂来制作板材，其生产成本相对较高，也加速了对自然资源的索取和对环境的污染破坏。而利用河道中废弃的淤泥经处理后替代加工的钙砂或石英砂制备无机人造石，不但降低了生产成本，又可以减少废弃淤泥对环境造成的污染，节省大量的处理费用，又可以减少建筑业发展对天然砂石资源的消耗，保护自然环境，促进建筑行业的绿色、可持续发展，兼具良好的经济、环保和社会效益。
由于淤泥质软土孔隙比大、变形大、含水量高等特点，水泥在淤泥土中水化物不稳定，固化土强度低导致制备的无机人造石强度低。钢铁尾渣是炼钢过程中的副产品，2019年我国因炼钢产生的钢渣超过30亿t，我国钢渣的利用率低于20％，因此大量钢渣的堆放造成了严重的土地占用、环境污染与资源浪费，提高钢渣资源化利用效率迫在眉睫。采用高温煅烧热激发和碱激发对淤泥进行复合激发处理，以及通过碱激发对钢渣进行激发处理，能有效地提升淤泥无机人造石的性能，对淤泥无机人造石的生产和应用有着重要意义。
发明内容
本发明提供一种高性能淤泥无机人造石及其制备方法，以解决废弃淤泥污染环境的问题。
本发明涉及的淤泥无机人造石的制备方法，具体技术方案如下：
步骤(1)：将湿润的淤泥过筛去除杂质；
步骤(2)：对淤泥陈化处理；
步骤(3)：将淤泥进行脱水干燥；
步骤(4)：对淤泥进行粉碎处理得到淤泥粉料；
步骤(5)：将淤泥放入马弗炉中煅烧得到煅烧后的具有一定活性的淤泥；
步骤(6)：在煅烧后的淤泥粉料中添加钢渣、激发剂等材料加入无机人造石常规材料中制备淤泥无机人造石。优选地，例如：
步骤(61)、首先将水泥、颜料、钙砂及步骤(5)中得到的煅烧后淤泥粉料投入搅拌机中搅拌均匀，再将在水中搅拌均匀好的激发剂、乳液、减水剂以及增韧剂一起搅拌，总搅拌时间为5-10min，搅拌完毕后得到均匀混合料；
步骤(62)、然后将混合料置于模具中在真空状态下压制成型，真空度为-0.095MPa，压机保压时间为120-180s，压机压力为10-15MPa；
步骤(63)、接着将成型后的毛板放置在温度为20-40℃、湿度≥95％的环境中养护24h，毛板养护24h后脱模进行密闭喷淋养护，养护环境温度控制在20-40℃，湿度控制在95％以上，养护时间为14-28d；
步骤(64)、养护完毕后对产品进行定厚打磨抛光处理。
进一步的限定，步骤(1)中，淤泥为废弃的河道淤泥。
进一步的限定，步骤(2)中，淤泥陈化时间为7-14d。
进一步的限定，步骤(3)中，淤泥干燥温度不低于100℃。
进一步的限定，步骤(4)中，淤泥粉碎后得到的粉料的粒度大于100目。
进一步的限定，步骤(5)中，淤泥热激发的煅烧温度至少为1200℃，煅烧时间为1-2h。
进一步的限定，步骤(6)中，所述激发剂为NaOH、Ca(OH)2和Na2SO4的一种或两种混合而成。
进一步的限定，步骤(6)中，所述钢渣的氧化钙含量大于40％，细度大于100目。
采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：
(1)将河道的淤泥及工业废弃钢渣重新利用于无机人造石中，这不仅可以减少对环境的污染，又可以减少在建筑行业发展过程中对天然砂石等资源的消耗，保护了自然环境，促进建筑行业的绿色、可持续发展，具有良好的经济、环境和社会效益；
(2)采用高温煅烧热激发和碱激发对淤泥进行复合激发处理，以及通过碱激发对钢渣进行激发处理，极大地激发了淤泥和钢渣的活性，能有效地提升淤泥无机人造石的性能，对淤泥无机人造石的生产和应用有着重要意义。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下结合具体实施案例，进一步详细说明本发明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
一种高性能淤泥无机人造石，由以下按质量百分比计的原材料组成：水泥20％，钙砂17％，淤泥40％，钢渣10％，颜料3％，水1％，减水剂1％，增韧剂5％，激发剂3份；本实施例中，水泥为普通白色52.5硅酸盐水泥；钙砂为4-16目；淤泥大于100目；颜料为红色、黑色和黄色无机颜料；减水剂为聚羧酸减水剂；增韧剂为丁苯乳液；激发剂为NaOH。
高性能淤泥无机人造石的制备：首先将水泥、颜料、钙砂、钢渣及步骤(5)中得到的煅烧后淤泥粉料投入搅拌机中搅拌均匀，再将在水中搅拌均匀好的激发剂、增韧剂及减水剂的混合溶液投入搅拌机中一起搅拌，搅拌完毕后得到均匀混合料；总搅拌时间为5min。将均匀混合料在真空状态下压制成型，真空度为-0.095MPa，压机保压时间为120s，压机压力为12MPa；接着将成型后的毛板放置在温度为20℃、湿度≥95％的环境中养护24h，毛板养护24h后脱模进行密闭喷淋养护，养护环境温度控制在20℃，湿度控制在95％以上，养护时间为14d；毛板养护一定时间后脱模继续进行养护，养护完毕后对产品进行定厚打磨抛光处理，得到再生人造石。
同时将不掺钢渣及激发剂的淤泥以相同配合比制备尾矿人造石作为对照组。
参考规范《合成石材试验方法》(GB/T 35160.2-2017)及(GB/T35160.3-2017)，对养护28d各组高性能淤泥无机人造石试块进行压缩和弯曲强度测试，其压缩和弯曲强度分别为63.2MPa和9.2Mpa。测得的普通淤泥无机人造石的压缩和弯曲强度分别为50.3MPa和7.2Mpa。压缩和弯曲强度分别提升了25.6％和27.8％。
实施例2
一种高性能淤泥无机人造石，由以下按质量百分比计的原材料组成：水泥22％，钙砂15％，淤泥40％，钢渣10％，颜料3％，水1％，减水剂1％，增韧剂5％，激发剂3份；本实施例中，水泥为普通白色52.5硅酸盐水泥；钙砂为4-16目；淤泥大于100目；颜料为红色、黑色和黄色无机颜料；减水剂为聚羧酸减水剂；增韧剂为丁苯乳液；激发剂为Ca(OH)2。
高性能淤泥无机人造石的制备：首先将水泥、颜料、钙砂、钢渣及步骤(5)中得到的煅烧后淤泥粉料投入搅拌机中搅拌均匀，再将在水中搅拌均匀好的激发剂、增韧剂及减水剂的混合溶液投入搅拌机中一起搅拌，搅拌完毕后得到均匀混合料；总搅拌时间为5min。将均匀混合料在真空状态下压制成型，真空度为-0.095MPa，压机保压时间为120s，压机压力为12MPa；接着将成型后的毛板放置在温度为20℃、湿度≥95％的环境中养护24h，毛板养护24h后脱模进行密闭喷淋养护，养护环境温度控制在20℃，湿度控制在95％以上，养护时间为14d；毛板养护一定时间后脱模继续进行养护，养护完毕后对产品进行定厚打磨抛光处理，得到再生人造石。
同时将不掺钢渣及激发剂的淤泥以相同配合比制备尾矿人造石作为对照组。
参考规范《合成石材试验方法》(GB/T 35160.2-2017)及(GB/T35160.3-2017)，对养护28d各组高性能淤泥无机人造石试块进行压缩和弯曲强度测试，其压缩和弯曲强度分别为61.1MPa和9.1Mpa。测得的普通淤泥无机人造石的压缩和弯曲强度分别为52.4MPa和7.7Mpa。压缩和弯曲强度分别提升了16.6％和18.2％。
实施例3
一种高性能淤泥无机人造石，由以下按质量百分比计的原材料组成：水泥25％，钙砂22％，淤泥30％，钢渣10％，颜料3％，水1％，减水剂1％，增韧剂5％，激发剂3份；本实施例中，水泥为普通白色52.5硅酸盐水泥；钙砂为4-16目；淤泥大于100目；颜料为红色、黑色和黄色无机颜料；减水剂为聚羧酸减水剂；增韧剂为丁苯乳液；激发剂为Ca(OH)2和Na2SO4。
高性能淤泥无机人造石的制备：首先将水泥、颜料、钙砂、钢渣及步骤(5)中得到的煅烧后淤泥粉料投入搅拌机中搅拌均匀，再将在水中搅拌均匀好的激发剂、增韧剂及减水剂的混合溶液投入搅拌机中一起搅拌，搅拌完毕后得到均匀混合料；总搅拌时间为5min。将均匀混合料在真空状态下压制成型，真空度为-0.095MPa，压机保压时间为120s，压机压力为12MPa；接着将成型后的毛板放置在温度为20℃、湿度≥95％的环境中养护24h，毛板养护24h后脱模进行密闭喷淋养护，养护环境温度控制在20℃，湿度控制在95％以上，养护时间为14d；毛板养护一定时间后脱模继续进行养护，养护完毕后对产品进行定厚打磨抛光处理，得到再生人造石。
同时将不掺钢渣及激发剂的淤泥以相同配合比制备尾矿人造石作为对照组。
参考规范《合成石材试验方法》(GB/T 35160.2-2017)及(GB/T35160.3-2017)，对养护28d各组高性能淤泥无机人造石试块进行压缩和弯曲强度测试，其压缩和弯曲强度分别为72.3MPa和10.3Mpa。测得的普通淤泥无机人造石的压缩和弯曲强度分别为60.1MPa和8.1Mpa。压缩和弯曲强度分别提升了20.3％和27.2％。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤(1)：将湿润的淤泥过筛去除杂质；
步骤(2)：对淤泥陈化处理；
步骤(3)：将淤泥进行脱水干燥；
步骤(4)：对淤泥进行粉碎处理得到淤泥粉料；
步骤(5)：将淤泥放入马弗炉中煅烧得到煅烧后的具有一定活性的淤泥；
步骤(6)：在煅烧后的淤泥粉料中添加钢渣、激发剂材料，及无机人造石常规材料，制备淤泥无机人造石。
2.根据权利要求1所述的一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，淤泥为废弃的河道淤泥。
3.根据权利要求1所述的一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，淤泥陈化时间为7-14d。
4.根据权利要求1所述的一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，淤泥干燥温度不低于100℃。
5.根据权利要求1所述的一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，淤泥粉碎后得到的粉料的粒度大于100目。
6.根据权利要求1所述的一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，淤泥热激发的煅烧温度至少为1200℃，煅烧时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于，所述激发剂为NaOH、Ca(OH)2和Na2SO4的一种或两种混合而成。
8.根据权利要求1所述一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于，所述钢渣的氧化钙含量大于40％，细度大于100目。
9.根据权利要求1所述的一种高性能淤泥无机人造石的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中，其制备过程为：
步骤(61)、首先将水泥、颜料、钙砂及步骤(5)中得到的煅烧后淤泥粉料投入搅拌机中搅拌均匀，再将在水中搅拌均匀好的激发剂、乳液、减水剂以及增韧剂一起搅拌，总搅拌时间为5-10min，搅拌完毕后得到均匀混合料；
步骤(62)、然后将混合料置于模具中在真空状态下压制成型，真空度为-0.095MPa，压机保压时间为120-180s，压机压力为10-15MPa；步骤(63)、接着将成型后的毛板放置在温度为20-40℃、湿度≥95％的环境中养护24h，毛板养护24h后脱模进行密闭喷淋养护，养护环境温度控制在20-40℃，湿度控制在95％以上，养护时间为14-28d；步骤(64)、养护完毕后对产品进行定厚打磨抛光处理。
10.一种高性能淤泥无机人造石，其特征在于，使用权利要求1-9任意一项所述的制备方法而获得。
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Non-Patent Citations (1)
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| SHENG JIANG等: ""Effect of calcination pretreatment on mechanical properties of alkali-activated artificial stone incorporating Yellow River silt"", JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, vol. 364, pages 1 - 11 * |
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