CN115925208B - 一种基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法及高强砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法及高强砖的制备方法，脱水方法包括，向含水率高于泥浆液限的泥浆中添加骨架材料和絮凝剂；对泥浆进行多级压力条件下的脱水；其中，所述骨架材料为硬化多丝纤维，所述硬化多丝纤维具有0.3～0.8MPa的压缩强度；所述进行多级压力条件下的脱水，在不超过所述压缩强度的压力下进行第一级脱水，在大于所述压缩强度的压力下进行第二级脱水。本发明通过压缩强度可控的硬化多丝纤维与多级压力配合的脱水方式，实现泥浆脱水程度高，泥饼含水率低；通过微生物材料与地聚物耦合的作用方式，实现泥饼最终的强度大幅度提升，实现建材化。
Description
技术领域
本发明属于泥浆资源化利用技术领域，具体涉及到一种基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法及高强砖的制备方法。
背景技术
泥水平衡顶管工程、盾构工程、河湖绞吸式疏浚工程等工程产生大量的废弃泥浆，这些废弃泥浆黏粒含量高、自重沉降较慢且可能存在污染物，若采取常规泥场堆放的方式进行处理不仅需要长时间占用大面积的土地，还会造成资源浪费及二次污染等问题。
针对该情况，对废弃泥浆快速脱水并添加固化剂进行资源化利用是较优的解决途径。但目前对泥浆的减量及资源化利用多是分步进行，在脱水阶段产生的泥饼往往含水率仍较高，难以直接进行资源化利用，仍需要对减量后的泥饼进行二次处理，这造成了泥浆处理工艺复杂低效，因此亟需开发一套一步将高含水率泥浆快速减量化同时资源化利用的方法。
目前对该方法的研究面临两个阶段的问题，在快速脱水阶段，当处理完成的泥饼仍具有较高含水率时，需要在泥饼中添加大量固化剂以保证处理后泥饼的强度，这造成了泥浆处理工艺的造价极高，因此在快速脱水阶段将泥饼含水率降至较低值极为必要；此外欲将泥饼资源化利用为高强度建材，就必须考虑到泥饼含水率对固化后泥饼强度的影响。在固化阶段，当泥饼中含水率脱至较低值后，由于水分的缺失，因此固化剂的水化作用难以保证充分发生，这对泥饼养护后的强度有极大的影响。因此为保证泥饼强度，在固化阶段找到一种能使固化剂在泥饼较低含水率下仍能保证水化作用的充分发生的方法极为重要。
针对脱水阶段需将泥浆降至较低含水率的问题，目前使用较多的方法为机械压滤法。但是由于泥浆黏土含量高、中值粒径小的特点，直接使用机械压滤对其进行处理脱水效果较差。因此常在机械压滤前对泥浆进行预处理，这其中脱水骨架由于其可形成透水通道促进泥浆脱水，且具有加筋作用有利于泥饼资源化利用等优点，在泥浆预处理阶段被广泛采用，如申请号为CN202010081076.7的发明公开。但是普通骨架虽然在脱水前期具有较快的脱水效率，但由于其不可压缩的特性，当脱水发生一段时间后骨架难以继续挤压变形，会妨碍泥浆的深度脱水，这导致脱水完成后泥饼仍需要添加大量固化剂，导致工艺造价较高。
此外针对固化阶段泥饼含水率较低难以保证固化剂水化作用充分发生的问题，目前相关的方法研究较少。已有的文献主要分为两点，一是例如申请号为CN202110076229.3的发明公开，没有考虑到将泥浆脱水阶段与固化阶段结合，只考虑到直接将水泥、地聚物等固化剂材料添加至高含水率泥浆中，利用固化剂水化胶凝作用，将泥浆改良成为流动化填土使用；二是例如申请号为CN201910458167.5的发明公开，即使考虑到将泥浆脱水与固化相结合，在泥浆脱水后的泥饼中加入固化剂以提升泥饼强度从而实现泥浆一步资源化利用，但没考虑到含水率对泥饼强度的影响。
综上所述，针对一步将高含水率快速减量化并资源化利用的方法研究中存在的问题，亟需寻找一套可控骨架材料促进泥浆深度脱水及能使固化剂在泥饼较低含水率下仍能保证水化作用的充分发生的方法，使泥浆在脱水阶段可将含水率降至较低值，同时又能保证固化阶段完成后泥饼的强度。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
本发明的其中一个目的是提供一种基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法，泥浆可以深度脱水，实现脱水程度高，泥饼含水率低。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法，包括，
向含水率高于泥浆液限的泥浆中添加骨架材料和絮凝剂；
对泥浆进行多级压力条件下的脱水；
其中，所述骨架材料为硬化多丝纤维，所述硬化多丝纤维具有0.3～0.8MPa的压缩强度；
所述进行多级压力条件下的脱水，在不超过所述压缩强度的压力下进行第一级脱水，在大于所述压缩强度的压力下进行第二级脱水。
作为本发明基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法的一种优选方案，其中：所述泥浆的干物质与所述骨架材料的质量比为100：5～10；
其中，所述硬化多丝纤维由硬化处理的纤维基材制成；所述纤维基材包括聚酯纤维、尼龙纤维、陶瓷纤维中的一种或多种。
作为本发明基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法的一种优选方案，其中：所述硬化处理的方法包括，
在共聚物涂料中添加引发剂，制成喷涂液；
将纤维基材打散后平铺并喷洒喷涂液至完全浸润；
在80～90℃温度下烘烤至纤维外形成一层共聚物层，冷却后得到硬化多丝纤维材料。
作为本发明基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法的一种优选方案，其中：所述共聚物涂料包括苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；
所述引发剂包括过氧化二碳酸脂、过氧化乙酰烷基磺酰、过氧化苯甲酰中的一种。
作为本发明基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法的一种优选方案，其中：所述泥浆的干物质与絮凝剂的质量比为10000：1～30。
本发明的另一个目的是提供一种高强砖的制备方法，包括，
向含水率高于泥浆液限的泥浆中添加骨架材料、絮凝剂和增强材料；
对泥浆进行多级压力条件下的脱水，得到泥饼；
对所述泥饼进行养护，形成高强度砖；
其中，所述骨架材料为硬化多丝纤维，所述硬化多丝纤维具有0.3～0.8MPa的压缩强度；
所述增强材料包括微生物材料和地聚物材料；
所述进行多级压力条件下的脱水，在不超过所述压缩强度的压力下进行第一级脱水，在大于所述压缩强度至2.0MPa的压力下进行第二级脱水。
作为本发明高强砖的制备方法的一种优选方案，其中：所述泥浆的干物质与所述骨架材料的质量比为100：5～10；所述泥浆的干物质与所述微生物材料的质量比为100：1～3；所述泥浆的干物质与所述地聚物材料的质量比为100：10～30。
作为本发明高强砖的制备方法的一种优选方案，其中：所述微生物材料由硝酸盐还原菌与甲酸钙按1:1～5的比例制备而成；
其中，所述还原菌包括地衣芽孢杆菌、铜绿假单孢菌中的一种或多种。
作为本发明高强砖的制备方法的一种优选方案，其中：所述地聚物材料由铝含量高的无机非金属材料构成的无机聚合物。
作为本发明高强砖的制备方法的一种优选方案，其中：所述进行养护，在标准温度、相对湿度大于95％的条件下养护28d。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过压缩强度可控的硬化多丝纤维与多级压力配合的脱水方式，实现泥浆脱水程度高，泥饼含水率低。本发明通过微生物材料与地聚物耦合的作用方式，实现泥饼最终的强度大幅度提升，实现建材化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1与对比例4、对比例5的泥浆在多级压力下脱水情况对比图。
图2为本发明实施例1与对比例7在养护过程中泥饼无侧限抗压强度的对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
如无特别说明，实施例中所采用的原料均为商业购买。
实施例1
本实施例1提供一种基于可控骨架作用的高含水率废浆，本实施例所用的泥浆，初始含水率为250％；具体步骤如下：
(1)选用废弃聚酯纤维，对废弃纤维进行硬化处理。在苯乙烯、丙烯酸酯类共聚物涂料中添加0.5％摩尔比的过氧化苯甲酰引发剂，制成喷涂液。将废弃聚酯纤维打散后平铺于板上并喷洒喷涂液，反复喷洒多遍确保喷涂液完全浸润至废弃聚酯纤维内。喷洒完成后将废弃聚酯纤维送至烘烤房内，在烘烤房内80～90℃温度下每隔10min由机器对废弃纤维振荡1min防止废弃纤维粘连，如此反复将废弃纤维烘烤5h后，废弃纤维外形成一层共聚物层；此时将废弃纤维由烘烤房取出冷却，冷却完成后制成硬化多丝纤维材料。经测试，得到的硬化多丝纤维材料的压缩强度为0.4MPa。
(2)按泥浆干物质与硬化多丝纤维重量比为100:8的比例，在泥浆中加入硬化多丝纤维材料后，再按泥浆干物质与絮凝剂干粉重量比为10000:3的比例，在泥浆中加入阴离子聚丙烯酰胺搅拌1h，得到基于可控骨架作用的高含水率废浆。
将实施例1得到的基于可控骨架作用的高含水率废浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，使用多级压滤方式进行机械脱水。在低压脱水阶段，当压滤机压力从0加至0.4Mpa，泥浆的含水率由原来的249.21％降至54.33％；当压滤机压力从0.4MPa加压至0.8MPa，泥浆的含水率由54.33％降至46.29％。在资源利用化深度脱水阶段，当压滤机压力从0.8MPa加压至2MPa，泥浆的含水率由46.29％降至35.32％；当压滤机压力从2MPa加压至5Mpa，泥浆的含水率由35.32％降至30.19％。
本实施例由于加入硬化多丝纤维材料，不仅形成透水通道，还具有加筋作用。前期脱水率效果好；在深度脱水阶段，随着压滤机的压力增加，多丝纤维外聚合物层会达到最大压缩强度，会发生破碎、骨架作用消失，不妨碍泥浆的深度脱水，其脱水效果更好。
实施例2
本实施例2提供一种基于可控骨架作用的高含水率废浆，本实施例所用的泥浆，初始含水率为150％；具体步骤如下：
(1)选用废弃尼龙纤维，对废弃纤维进行硬化处理。在甲基丙烯酸甲酯共聚物涂料中添加0.5％摩尔比的过氧化苯甲酰引发剂，制成喷涂液。将废弃聚酯纤维打散后平铺于板上并喷洒喷涂液，反复喷洒多遍确保喷涂液完全浸润至废弃聚酯纤维内。喷洒完成后将废弃聚酯纤维送至烘烤房内，在烘烤房内80～90℃温度下每隔10min由机器对废弃纤维振荡1min防止废弃纤维粘连，如此反复将废弃纤维烘烤5h后，废弃纤维外形成一层共聚物层；此时将废弃纤维由烘烤房取出冷却，冷却完成后制成硬化多丝纤维材料。经测试，得到的硬化多丝纤维材料的压缩强度为0.42MPa。
(2)按泥浆干物质与硬化多丝纤维重量比为100:10的比例，在泥浆中加入硬化多丝纤维材料后，再按泥浆干物质与絮凝剂干粉重量比为10000:3的比例，在泥浆中加入阴离子聚丙烯酰胺搅拌1h，得到基于可控骨架作用的高含水率废浆。
将实施例2得到的基于可控骨架作用的高含水率废浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，使用多级压滤方式进行机械脱水。在低压脱水阶段，当压滤机压力从0加至0.4Mpa，泥浆的含水率由原来的150％降至60.2％；当压滤机压力从0.4MPa加压至0.8MPa，泥浆的含水率由60.2％降至48.76％。在资源利用化深度脱水阶段，当压滤机压力从0.8MPa加压至2MPa，泥浆的含水率由48.76％降至38.66％；当压滤机压力从2MPa加压至5Mpa，泥浆的含水率由38.66％降至32.11％。
本实施例由于加入硬化多丝纤维材料，不仅形成透水通道，还具有加筋作用。前期脱水率效果好；在深度脱水阶段，随着压滤机的压力增加，多丝纤维外聚合物层会达到最大压缩强度，会发生破碎、骨架作用消失，不妨碍泥浆的深度脱水，其脱水效果更好。
对比例1
将实施例1中硬化多丝纤维的添加量修改为泥浆干物质与硬化多丝纤维重量比为100:2。其他步骤与实施例1相同。
将对比例1得到的泥浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，使用多级压滤方式进行机械脱水。由于添加的硬化多丝纤维比例较小，在低压脱水阶段阶段，当压滤机压力从0加至0.4MPa时,泥浆的含水率仅由原来的249.21％降至65.46％；当压滤机压力从0.4MPa加压至5.0MPa时，泥浆脱水速度也较为缓慢，脱水完成后泥饼含水率为40％，与普通原泥脱水速度相差不大，未能完成深度脱水。
与实施例1相比，本对比例1加入了较少的硬化多丝纤维，导致低压下多丝纤维骨架作用不明显、泥浆脱水速度缓慢；高压下脱水速度也较为缓慢因而未能完成深度脱水。
对比例2
将实施例1中硬化多丝纤维的添加量修改为泥浆干物质与硬化多丝纤维重量比为100:18。其他步骤与实施例1相同。
将对比例2得到的泥浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，使用多级压滤方式进行机械脱水。在低压脱水阶段阶段，当压滤机压力从0加至0.4MPa,泥浆的含水率由原来的249.21％降至55.20％；当压滤机压力从0.4MPa加压至0.8MPa，泥浆的含水率由55.20％降至44.30％。在资源利用化深度脱水阶段多丝纤维也基本完成破碎，当压滤机压力从0.8MPa加压至2MPa，泥浆的含水率由44.30％降至36.20％；当压滤机压力从2MPa加压至5Mpa，泥浆的含水率由36.20％降至31.42％。
与实施例1相比，本对比例2加入了较多的硬化多丝纤维，过量的多丝纤维并未起到进一步促进泥浆脱水的作用。在低压及高压作用下，泥浆的脱水速度并没有明显提升；而由于骨架数量过多，反而在0.8MPa至5MPa的资源化利用高压阶段，泥浆的脱水量反而较实施例1的泥浆组有所下降。
对比例3
本对比例3与实施例1的区别在于泥浆中加入的是未经硬化处理的多丝纤维，即未进行步骤(1)，将废弃聚酯纤维直接与泥浆混合，按泥浆干物质与废弃聚酯纤维重量比为100:8的比例混合均匀后，再按泥浆干物质与絮凝剂干粉重量比为10000:3的比例，在泥浆中加入阴离子聚丙烯酰胺搅拌1h，得到高含水率废浆。
将对比例3得到的泥浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，进行机械脱水。在低压脱水阶段阶段，当压滤机压力从0加至0.4MPa，泥浆的含水率由原来的250％降至73％；当压滤机压力从0.4MPa加压至0.8MPa，泥浆的含水率由73％降至61％。在资源化利用深度脱水阶段，当压滤机压力从0.8MPa加压至2MPa，淤泥的含水率由61％降至48％；当压滤机压力从2MPa加压至5Mpa，淤泥的含水率由48％降至40.22％。
本对比例加入的多丝纤维未经硬化处理，纤维起不到骨架作用，前期脱水效率一般；在深度脱水阶段，随着压滤机的压力增加，优于泥浆中细颗粒的存在，脱水效率大大降低。
对比例4
本实施例所用的泥浆，初始含水率为250％，加入阴离子聚丙烯酰胺，石膏、石墨粉等搅拌1h均匀。
将对比例4得到的泥浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，进行机械脱水。在低压脱水阶段阶段，当压滤机压力从0加至0.4MPa，泥浆的含水率由原来的249.21％降至50.38％；当压滤机压力从0.4MPa加压至0.8MPa，泥浆的含水率由50.38％降至48.63％。在资源利用话深度脱水阶段，当压滤机压力从0.8MPa加压至2MPa，泥浆的含水率由48.63％降至46.02％；当压滤机压力从2MPa加压至5Mpa，泥浆的含水率由46.02％降至44.97％。
对比例4与实施例1的泥浆在多级压力下脱水情况的对比如图1所示，本对比例由于加入石膏、石墨粉等充当普通纤维骨架，前期脱水效率高；但在深度脱水阶段，随着压滤机的压力增加，脱水进行一定时间后由于骨架材料不可压缩的特性，当脱水发生一段时间后骨架难以继续挤压变形，会妨碍泥浆的深度脱水，其最终总脱水量反不如不加任何外加剂的泥浆。
对比例5
本实施例所用的泥浆，初始含水率为250％，加入阴离子聚丙烯酰胺搅拌1h均匀。
将对比例5得到的泥浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，进行机械脱水。在低压脱水阶段阶段，当压滤机压力从0加至0.4MPa，泥浆的含水率由原来的249.21％降至71.39％；当压滤机压力从0.4MPa加压至0.8MPa，泥浆的含水率由71.39％降至62.54％。在资源化利用深度脱水阶段，当压滤机压力从0.8MPa加压至2MPa，淤泥的含水率由62.54％降至49.11％；当压滤机压力从2MPa加压至5Mpa，淤泥的含水率由49.11％降至41.62％。
对比例5与实施例1的泥浆在多级压力下脱水情况的对比如图1所示，本对比例由于没有加入任何外加剂，前期脱水率一般；在深度脱水阶段，随着压滤机的压力增加，由于泥浆中细颗粒的存在，脱水效率大大降低。
对比例6
本对比例6使用的泥浆与实施例1使用泥浆相同，泥浆含水率为250％，将实施例1得到的基于可控骨架作用的高含水率废浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，直接使用5MPa压力对其进行机械脱水。泥浆脱水速度较为缓慢，脱水完成后泥饼含水率为40％，与普通原泥脱水速度相差不大，未能完成深度脱水。本对比例未使用多级压力与硬化多丝纤维配合的脱水方式进行脱水，多丝纤维由于直接承受较大压力从而导致过早破碎，在前期未发挥骨架作用，导致脱水速度较为缓慢，且未能完成深度脱水。
实施例3
本实施例3提供一种高强砖的制备方法，本实施例所用的泥浆，初始含水率为250％；具体步骤如下：
(1)选用废弃聚酯纤维，对废弃纤维进行硬化处理。在苯乙烯、丙烯酸酯类共聚物涂料中添加0.5％摩尔比的过氧化苯甲酰引发剂，制成喷涂液。将废弃聚酯纤维打散后平铺于板上并喷洒喷涂液，反复喷洒多遍确保喷涂液完全浸润至废弃聚酯纤维内。喷洒完成后将废弃聚酯纤维送至烘烤房内，在烘烤房内80～90℃温度下每隔10min由机器对废弃纤维振荡1min防止废弃纤维粘连，如此反复将废弃纤维烘烤5h后，废弃纤维外形成一层共聚物层；此时将废弃纤维由烘烤房取出冷却，冷却完成后制成硬化多丝纤维材料。
(2)将粉煤灰、矿渣及水玻璃材料按1：1：0.05：0.00625的重量比搅拌混合均匀后制成地聚物固化剂。
(3)选用硝酸盐还原菌菌粉与甲酸钙按1:2.5的比例搅拌均匀制备成微生物干粉材料。
(4)按泥浆干物质与硬化多丝纤维重量比为100:8的比例，在泥浆中加入硬化多丝纤维材料后；再按泥浆的干物质与微生物材料的质量比为100：2的比例，在泥浆中加入微生物材料；再按泥浆的干物质与地聚物材料的质量比为100：20的比例，在泥浆中加入地聚物材料；最后按泥浆干物质与絮凝剂干粉重量比为10000:3的比例，在泥浆中加入阴离子聚丙烯酰胺搅拌1h，得到制高强砖用泥浆。
(5)将得到的制高强砖用泥浆静置10min排除上清液后用泥浆泵泵入压滤机，使用多级压滤方式进行机械脱水；第一级压力为泵送压力，使用泥浆泵将高含水率泥浆持续泵送至压滤机械排水舱中，泥浆受到初步的泵送压力开始持续脱水，直至脱水流量小于0.01g/cm2·s则视为第一级压力阶段脱水完成，关闭机械排水舱准备施加二级压力；第二级开始后，过滤机械使用低于0.4MPa的压力对泥浆进行脱水，直至脱水至流量小于0.01g/cm2·s，则视为第二级压力阶段脱水完成；随后过滤机械使用0.4～2.0MPa开始施加第三级脱水压力，在不同的脱水持续时间，分别得到含水率为40％、38％、35％和30％的泥饼。
(6)将形成的泥饼直接送入养护室，在国家标准温度(20±5)℃，相对湿度大于95％的条件下养护28d，得到高强度砖。
按照ASTM D2166/D2166M-16《粘性土的无侧限抗压强度标准试验方法》对得到的高强度砖进行抗压强度测试，测试结果显示，当泥饼含水率为40％时，无侧限抗压强度为2.1MPa；当泥饼含水率为38％时，无侧限抗压强度为3MPa；当泥饼含水率为35％时，无侧限抗压强度为3.8MPa；当泥饼含水率为30％，无线侧抗压强度为4.7MPa。
对比例7
本对比例7省略实施例3中的步骤(3)，即未向泥浆中加入微生物材料。其他步骤与实施例3相同。
所得泥饼在养护中的无侧限抗压强度与实施例3的对比如图2所示。当含水率为40％时，无侧限抗压强度为1.2MPa；当含水率为38％时，无侧限抗压强度为1.3MPa；当含水率为35％时，无侧限抗压强度为1.5MPa；当含水率为30％，无线侧抗压强度为2.0MPa。
本对比例由于未加入微生物材料，导致加入地聚物进行养护时，水化作用不能充分发生。且由于水分通过水化作用被地聚物吸收，导致泥饼内形成较多孔隙，养护后的强度明显弱于加入微生物材料后的强度。
实施例4
在实施例3的基础上，调整步骤(4)中微生物材料的添加量，泥浆的干物质与微生物材料的质量比分别调整为100:1、100:3、100:4；其他步骤与实施例3相同。
所得泥饼在养护中的无侧限抗压强度的测试结果与实施例3的对比，如表1所示。
表1
| 抗压强度(泥饼含水率30％) | |
| 100:1 | 4.1MPa |
| 100:2 | 4.7MPa |
| 100:3 | 4.2MPa |
| 100:4 | 3.6MPa |
本发明提出一步将高含水率废浆在快速减量化的同时制成高强度的建材的方法，避免高含水率泥浆减量及固化分步处理工艺的复杂低效。
本发明通过压缩强度可控的硬化多丝纤维与多级压力配合的脱水方式，在低压下硬化多丝纤维发挥骨架作用促进泥浆低压快速脱水，实现脱水迅速；高压下硬化多丝纤维屈服破坏，泥浆可以深度脱水，实现脱水程度高，泥饼含水率低。而常规的骨架材料助滤剂，如珍珠岩、硅藻土，虽然可以实现快速脱水，但高压下，颗粒不破碎，泥饼脱水程度低，最终含水率较高。
本发明通过微生物材料与地聚物耦合的作用方式，微生物材料在养护阶段反应生成水及碳酸钙，一方面填充了泥饼中的孔隙，另一方面生成水促进地聚物的持续水化，实现泥饼最终的强度大幅度提升，实现建材化。若不添加微生物材料，地聚物在低含水率的泥饼中会因缺乏水份，导致难以充分水化，强度难以达标。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法，其特征在于：包括，
向含水率高于泥浆液限的泥浆中添加骨架材料和絮凝剂；
对泥浆进行多级压力条件下的脱水；
其中，所述骨架材料为硬化多丝纤维，所述硬化多丝纤维具有0.3~0.8MPa的压缩强度；其中，所述硬化多丝纤维由硬化处理的纤维基材制成；所述纤维基材包括聚酯纤维、尼龙纤维、陶瓷纤维中的一种或多种；
所述进行多级压力条件下的脱水，在不超过所述压缩强度的压力下进行第一级脱水，在大于所述压缩强度的压力下进行第二级脱水；
其中，所述硬化处理的方法包括，
在共聚物涂料中添加引发剂，制成喷涂液；
将纤维基材打散后平铺并喷洒喷涂液至完全浸润；
在80~90℃温度下烘烤至纤维外形成一层共聚物层，冷却后得到硬化多丝纤维材料；
所述共聚物涂料包括苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；
所述引发剂包括过氧化二碳酸脂、过氧化乙酰烷基磺酰、过氧化苯甲酰中的一种。
2.如权利要求1所述的基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法，其特征在于：所述泥浆的干物质与所述骨架材料的质量比为100：5~10。
3.如权利要求1或2所述的基于可控骨架作用的高含水率废浆脱水方法，其特征在于：所述泥浆的干物质与絮凝剂的质量比为10000：1~30。
4.一种高强砖的制备方法，其特征在于：包括，
向含水率高于泥浆液限的泥浆中添加骨架材料、絮凝剂和增强材料；
对泥浆进行多级压力条件下的脱水，得到泥饼；
对所述泥饼进行养护，形成高强度砖；
其中，所述骨架材料为硬化多丝纤维，所述硬化多丝纤维具有0.3~0.8MPa的压缩强度；其中，所述硬化多丝纤维由硬化处理的纤维基材制成；所述纤维基材包括聚酯纤维、尼龙纤维、陶瓷纤维中的一种或多种；
所述增强材料包括微生物材料和地聚物材料；所述微生物材料由硝酸盐还原菌与甲酸钙按1:1~5的比例制备而成；
所述进行多级压力条件下的脱水，在不超过所述压缩强度的压力下进行第一级脱水，在大于所述压缩强度至2.0MPa的压力下进行第二级脱水；
其中，所述硬化处理的方法包括，
在共聚物涂料中添加引发剂，制成喷涂液；
将纤维基材打散后平铺并喷洒喷涂液至完全浸润；
在80~90℃温度下烘烤至纤维外形成一层共聚物层，冷却后得到硬化多丝纤维材料；
所述共聚物涂料包括苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；
所述引发剂包括过氧化二碳酸脂、过氧化乙酰烷基磺酰、过氧化苯甲酰中的一种。
5.如权利要求4所述的高强砖的制备方法，其特征在于：所述泥浆的干物质与所述骨架材料的质量比为100：5~10；所述泥浆的干物质与所述微生物材料的质量比为100：1~3；所述泥浆的干物质与所述地聚物材料的质量比为100：10~30。
6.如权利要求4或5所述的高强砖的制备方法，其特征在于：所述还原菌包括地衣芽孢杆菌、铜绿假单胞菌中的一种或多种。
7.如权利要求6所述的高强砖的制备方法，其特征在于：所述地聚物材料是由铝含量高的无机非金属材料构成的无机聚合物。
8.如权利要求4、5、7中任一项所述的高强砖的制备方法，其特征在于：所述进行养护，在标准温度、相对湿度大于95%的条件下养护28d。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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