CN116003093A - 一种淤泥质固废再生建材制品及其制备方法和装置 - Google Patents
一种淤泥质固废再生建材制品及其制备方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116003093A CN116003093A CN202310003341.3A CN202310003341A CN116003093A CN 116003093 A CN116003093 A CN 116003093A CN 202310003341 A CN202310003341 A CN 202310003341A CN 116003093 A CN116003093 A CN 116003093A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid waste
- sludge
- building material
- silt
- material product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000004566 building material Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 15
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims abstract description 14
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 5
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 13
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims description 13
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 12
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 11
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 5
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 claims description 4
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012258 stirred mixture Substances 0.000 claims description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000005034 decoration Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 46
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P pentacalcium;dioxido(oxo)silane;hydron;tetrahydrate Chemical compound [H+].[H+].O.O.O.O.[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O MKTRXTLKNXLULX-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- MQWCQFCZUNBTCM-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butyl-6-(3-tert-butyl-2-hydroxy-5-methylphenyl)sulfanyl-4-methylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C)=CC(SC=2C(=C(C=C(C)C=2)C(C)(C)C)O)=C1O MQWCQFCZUNBTCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011456 concrete brick Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000006052 feed supplement Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012257 stirred material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种淤泥质固废再生建材制品及其制备方法和装置，属于固体废弃物资源化利用领域。制备方法包括：投加3w.t.％的石灰与淤泥质固废混合焖料；将焖料预处理后的淤泥质固废、建筑垃圾再生骨料和钙质添加剂依次输送至搅拌机中搅拌，得到含水率20％‑25％的混合料；将混合料输送至消解仓进行消解反应；消解后的物料经粉碎混合系统破碎混匀后输送至胚料中转搅拌罐，得到含水率为16％‑18％的胚料；将胚料定量投加至液压成型机模具，经压制成型得到生坯；将生坯送入蒸压釜中，经蒸压反应得到淤泥质固废再生建材制品。本发明所采用配方简单，无需另行使用外加剂，仅通过精准控制坯料含水率、骨料粉料混合比例、静压成型压力等方式即可制备出质量符合要求的产品。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种淤泥质固废再生建材制品及其制备方法和装置。本发明中的主要原材料为城市建筑和市政、水利清淤、半干法(湿法)制砂石骨料等工程和生产活动中产生量巨大且处置消纳矛盾非常突出的淤泥质固废，涉及固体废弃物资源化利用领域。
背景技术
淤泥质固废是主要成分为细粒、黏粒等泥质成分为主的一系列高含水、高粘性的固体废弃物。根据来源可分为三大类：①建筑、桥梁、桩基、地下盾构隧道工程及其他非开挖地下工程施工中所产生的工程弃土和泥浆；②江河、湖泊、水库、港口等水体沉积物疏浚、清淤工程所产生的泥水混合物，即淤泥；③排水管道清理过程中因重力沉降、附着、截留等原因在管道中沉积下来形成的污泥；④砂石骨料半干法(湿法)生产线剩余的脱水泥饼。其共同的特征包括：天然含水率高于液限(通常超过60％)、天然孔隙比大于1.0、天然重度大于15kN/m3、比重大于2.7、黏粒细粒含量组分超过40％等，整体性质表现为工程性能差、后端处理处置途径少等特点。同时，在城市可利用土地资源越来越稀少的现实情况下，其产生规模之巨大已成为侵占大量土地、造成安全隐患、破坏城市环境进而制约城市社会经济发展的一个严重影响因素。
因此，对淤泥质固废进行批量化利用，实现“变废为宝”是缓解其消纳处置矛盾、节约土地资源、保护城市环境、促进循环经济发展的有效途径。上述淤泥质固废主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、K2O、Na2O等，主要矿物成分由石英、黏土类矿物、长石类矿物组成，另含少量的碳酸盐，微量的硫酸盐、磷酸盐及有机物。经进一步处理可作为硅质原料用于生产硅酸盐类建材制品，包括再生墙砖、砌块等。
目前，利用淤泥质固废生产再生建材制品的研究和工程化应用尚为数不多，且主要集中在烧结体系和水泥胶凝体系两大类。烧结体系能耗及碳排放高、排放的污染物治理成本大且易造成二次污染，在东南沿海地区既有设施已被限制生产运营，且基本禁止新建该类项目。水泥胶凝体系主要原材料中因水泥掺量较大，单位产品碳排放强度大，不符合国家相关产业政策，且产品强度低、耐久性差。此外，烧结体系和水泥胶凝体系产品都存在淤泥质固废掺比极低的问题，对较大规模处置消纳淤泥质固废的效益不明显。因此，开发产品质量优良、生产绿色环保、工艺简单易行的再生建材制品是对淤泥质固废进行批量、高值资源化利用的重要方式。
中国专利《一种以工程泥浆为主要原料的烧结砖的制备方法》(申请号：CN202110757080.5)公布了一种以工程泥浆、粉煤灰和絮凝剂为原料混合通过焙烧制得建材制品的方法。但该技术需要根据工程泥浆的含水率通过严格计算确定粉煤灰等其他各物料的配比，且需要进行较长时间的密封陈化和干燥才能进行焙烧，制备工艺过程复杂、单位产品能耗高。中国专利《一种黏土地层盾构改良渣土环保型免烧砖及制备方法》(申请号：CN201911021709.9)提供了一种将盾构改良渣土与水泥、机制砂、生活垃圾焚烧物、液体土壤固化剂、粉状硅酸钠为原料，拌和均匀后压制成型并经过28d自然养护制备建材制品的方法。但该技术中各固体原料的质量配比复杂，压制成型压力要求高(20-25MPa)，生产周期过长，且采用自然养护制备的产品耐久性较差。
发明内容
鉴于以上技术存在的问题，本发明提供了一种淤泥质固废再生墙体材料及其制备方法和装置。本发明生产工艺简单、碳排放低，大掺量(单位产品质量掺比70％以上)利用以工程弃土和泥浆为代表的淤泥质固废、建筑垃圾再生骨料等常见的固体废弃物和小比例(10％以内)钙质添加剂为主要原辅材料，所制得的淤泥质固废再生砖可以取代传统烧结砖和水泥混凝土砖，能有效克服现有技术中淤泥质固废利用率低、产品强度等级低、产品质量不稳定、生产能耗及碳排放高的问题。
本发明所采用的具体技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种淤泥质固废再生建材制品，包括淤泥质固废70w.t.％-80w.t.％、建筑垃圾再生骨料15w.t.％-20w.t.％和钙质添加剂5w.t.％-10w.t.％。
作为优选，所述淤泥质固废是指工程渣土和泥浆、淤泥、污泥中的一种或多种；淤泥质固废的化学成分包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、K2O和Na2O，其中SiO2、Al2O3和CaO含量之和≥50w.t.％；淤泥质固废的矿物成分包括石英、黏土类矿物和长石类矿物；有机质含量≦10w.t.％。
作为优选，所述建筑垃圾再生骨料包括装修垃圾和/或拆除垃圾经破碎、筛分及整形得到的碎石和/或卵石，粒径范围0.60-7.00mm，压碎值≦10％。
作为优选，所述钙质添加剂包括消石灰、生石灰、电石渣中的一种或多种，其有效钙含量≥80％，细度满足在0.080mm方孔筛中的筛余量≦15％。
第二方面，本发明提供了一种淤泥质固废再生建材制品的制备方法，具体如下：
S1：投加3w.t.％的石灰与淤泥质固废混合焖料，以降低淤泥质固废的含水率并使其脱塑；
S2：将经步骤S1预处理后的淤泥质固废、建筑垃圾再生骨料和钙质添加剂依次输送至搅拌机中搅拌，得到含水率在20％-25％之间的混合料；
S3：将搅拌均匀的混合料进行消解反应处理，以激发淤泥质固废中惰性SiO2、Al2O3等成分的活性，进一步增强混合料中各物料的均匀度；消解后的物料经粉末混合系统破碎搅拌后输送至胚料中转搅拌罐，得到含水率在16％-18％之间的胚料；
S4：将所述胚料定量投加至液压成型机模具，经压制成型得到生坯；
S5：将所述生坯送入蒸压釜中，经蒸压反应得到淤泥质固废再生建材制品。
作为优选，所述淤泥质固废采自东南沿海地区海相淤泥质软弱粘弃土，含水率≦40％。
作为优选，所述消解反应处理时间为1-2h。
作为优选，所述胚料中转搅拌罐内设有用于检测含水率的电流检测器。
作为优选，所述步骤S4的加载压力为7-15Mpa。
作为优选，所述蒸压反应条件为：升温前釜内温度不超过100℃，升温1h至温度150-200℃、压力1.0MPa，恒温恒压保持4-6h，随后降温1-2h。
第三方面，本发明提供了一种用于实现第二方面任一所述制备方法的装置，包括用于混合焖料的预处理装置、用于得到混合料的搅拌机、用于进行消解反应的消解仓、用于破碎混匀的粉碎混合系统、用于实现胚料定量投加、含水率自动调整及防止骨料离析的胚料中转搅拌罐、用于压制成型的液压成型机和用于进行蒸压反应的蒸压釜。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
1)本发明的主要特点单位建材制品中淤泥质固废掺比超过70w.t.％，对大掺量资源化利用淤泥质固废及大规模工业化应用具有重要意义；
2)由于淤泥质固废中含有大量的惰性SiO2、Al2O3及其他矿物成分，通过1-2h的消解反应可激发其活性，与钙质添加剂反应生成的支撑产品强度的目标矿物5CaO·6SiO2·5H2O(Tobermorite)晶体更致密、耐久性更好；
3)本发明所采用物料配方简单，除所述淤泥质固废、建筑垃圾再生骨料和钙质添加剂等常规原料外，无需另行使用外加剂，仅通过精准控制坯料含水率、骨料粉料混合比例、静压成型压力等方式即可制备出质量符合要求的产品；
4)通过蒸压的方式使生坯在6-8h内完成反应，得到所需强度的淤泥质固废再生建材制品，整个工艺流程不超过12h，极大提高了工业化生产的效率；
5)利用本发明的技术方案进行工业化生产的(建筑渣土、泥浆)蒸压砖经有资质的第三方检测机构测试，抗压强度、软化系数、抗冻性能等指标均满足相关国家、地方或行业标准，合格率高达98％，已顺利通过相关主管部门审查，取得新型墙体材料产品认定证书。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程图；
图2为实施例中产品强度随淤泥质固废(温州市建筑渣土)掺比的变化；
图3为实施例中产品强度随钙质添加剂(石灰)掺比的变化；
图4为实施例中产品强度随蒸压反应温度的变化；
图5为实施例中产品强度随蒸压反应时间的变化。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
本发明提供了一种淤泥质固废再生建材制品，该产品主要包括淤泥质固废70w.t.％-80w.t.％、建筑垃圾再生骨料15w.t.％-20w.t.％和钙质添加剂5w.t.％-10w.t.％。作为本发明的一种优选方式，上述三种组分在淤泥质固废再生建材制品中的质量百分比之和为100w.t.％，即产品中仅包括这三种组分。
在实际应用时，淤泥质固废可以采用工程渣土和泥浆、淤泥、污泥中的一种或多种，无需进行前端分类。具体的，淤泥质固废的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、K2O和Na2O等，其中SiO2、Al2O3和CaO含量之和≥50w.t.％；淤泥质固废的主要矿物成分为石英、黏土类矿物和长石类矿物等；有机质含量≦10w.t.％。建筑垃圾再生骨料可以采用装修垃圾和/或拆除垃圾经破碎、筛分及整形得到的碎石和/或卵石，粒径范围0.60-7.00mm，压碎值≦10％。钙质添加剂可以采用消石灰、生石灰、电石渣中的一种或多种，其有效钙含量≥80％，细度满足在0.080mm方孔筛中的筛余量≦15％。
如图1所示，为本发明提供的一种淤泥质固废再生建材制品的制备方法，具体如下：
(1)预处理：投加3w.t.％的石灰与淤泥质固废混合焖料，以降低淤泥质固废的含水率并使其脱塑。
在实际应用时，淤泥质固废可以采用东南沿海地区海相淤泥质软弱粘弃土，该种淤泥质固废不仅满足上述物化性质，且经所述预处理后其含水率适中(≦40％)。
(2)配料搅拌：测试淤泥质固废含水率，换算为干重通过计量秤斗计量称取经步骤(1)预处理后的淤泥质固废、建筑垃圾再生骨料和钙质添加剂，随后依次输送至强制式搅拌机中进行搅拌处理，使搅拌后的混合料含水率控制在20％-25％。
(3)消解粉混：将搅拌均匀的混合料输送至消解仓进行1-2h的消解反应，激发淤泥质固废中惰性SiO2、Al2O3等成分的活性，并进一步增强混合料中各物料的均匀度。将消解后的物料经粉混系统破碎搅拌后输送至胚料中转搅拌罐，并控制胚料的含水率在16％-18％。
(4)压制成型：利用胚料中转搅拌罐将胚料定量投加至液压成型机模具中，经压制成型得到生坯，加载压力优选采用7-15Mpa。
在实际使用时，通过胚料中转搅拌罐内的电流检测器检测电流大小来调节含水率，当电流在规定范围之间时，坯料含水率符合压制要求；当电流大于规定范围上限时，说明坯料含水率过低，则从补水口自动补水；当电流小于规定范围下限时，说明坯料含水率仍过高，则从补料口自动加干料进行调节。
(5)蒸压反应：将压制成型的生坯送入蒸压釜中，活性被激发的SiO2、Al2O3与钙质添加剂中所含Ca(OH)2发生反应得到的不溶于水的水化硅酸钙与水化铝酸钙将淤泥质固废颗粒充分胶结起来，同时SiO2与钙质添加剂中所含CaO及水发生化学反应生成目标矿物5CaO·6SiO2·5H2O(Tobermorite)，在此过程中骨料起骨架支撑作用供反应生成的水化硅酸钙、水化铝酸钙及5CaO·6SiO2·5H2O(Tobermorite)附着，即得到淤泥质固废再生建材成品。具体的，蒸压反应条件优选为：升温前釜内温度不超过100℃，升温1h至温度150-200℃、压力1.0MPa，恒温恒压保持4-6h，随后降温1-2h。
实施例
首先，选取温州市某建筑工程地下开挖产生的工程渣土(海相淤泥质软弱粘弃土)进行XRF化学成分分析，得到的各氧化物组成如表1所示。
表1温州市工程渣土原料的化学组成分析
| 组分 | <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> | <![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> | <![CDATA[K<sub>2</sub>O]]> | CaO |
| 质量百分比(％) | 52.2 | 17.9 | 9.5 | 4.5 | 2.8 |
选取石灰作为钙质添加剂，选取建筑垃圾破碎筛分后得到碎料作为骨料，均满足本发明提出的钙质添加剂及建筑垃圾再生骨料的参数要求。
按照石灰10w.t.％，建筑垃圾再生骨料20w.t.％，温州市工程渣土分别按50w.t.％、60w.t.％、70w.t.％、80w.t.％进行配比，按照本发明所提出的制备方法和装置制得再生建材制品，采用《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542)所规定的方法进行抗压强度测试，结果如图2所示。从图中可以看出，温州市工程渣土掺比80w.t.％时，产品的抗压强度仍能达到MU10等级要求。
按照温州市工程渣土70w.t.％，建筑垃圾再生骨料20w.t.％，石灰5w.t.％、10w.t.％、15w.t.％、20w.t.％、25w.t.％、30w.t.％进行配比，按照本发明所提出的制备方法和装置制得再生建材制品，采用《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542)所规定的方法进行抗压强度测试，结果如图3所示。从图中可以看出，石灰掺比降低至5w.t.％时，产品的抗压强度仍能满足MU10等级要求。
按照温州市工程渣土70w.t.％，建筑垃圾再生骨料20w.t.％，石灰10w.t.％进行配比，蒸压反应温度分别按100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃，按照本发明所提出的制备方法和装置制得再生建材制品，采用《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542)所规定的方法进行抗压强度测试，结果如图4所示。从图中可以看出，蒸压反应温度为160℃时，产品的抗压强度满足MU10等级要求。
按照温州市工程渣土70w.t.％，建筑垃圾再生骨料20w.t.％，石灰10w.t.％进行配比，蒸压反应时间分别按4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h，按照本发明所提出的制备方法和装置制得再生建材制品，采用《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542)所规定的方法进行抗压强度测试，结果如图5所示。从图中可以看出，蒸压反应时间为6h时，产品的抗压强度满足MU10等级要求。
本发明采用静压成型，坯料的含水率会直接影响生坯的成型效果，含水率过低坯料可塑性差，得到的生坯物料松散，外观缺陷严重，含水率过高则会导致坯料在受压过程中与模具粘结力较大，出现较为严重的粘模和脱模困难的问题。同时，成型压力的大小也会对产品质量产生影响，压力过小无法提升产品的干密度导致强度较低，成型压力过大则容易造成产品出现裂纹和分层现象。此外，本发明采用中转搅拌罐动态定量投入坯料至压机模具的方式，可有效避免建筑垃圾再生骨料与淤泥质固废粉料产生分层离析，保证单批次产品中骨料和粉料的比例，提高产品质量的稳定性。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种淤泥质固废再生建材制品，其特征在于，包括淤泥质固废70w.t.％-80w.t.％、建筑垃圾再生骨料15w.t.％-20w.t.％和钙质添加剂5w.t.％-10w.t.％。
2.根据权利要求1所述的一种淤泥质固废再生建材制品，其特征在于，所述淤泥质固废是指工程渣土和泥浆、淤泥、污泥、脱水泥饼中的一种或多种；淤泥质固废的化学成分包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、K2O和Na2O，其中SiO2、Al2O3和CaO含量之和≥50w.t.％；淤泥质固废的矿物成分包括石英、黏土类矿物和长石类矿物，有机质含量≤10w.t.％。
3.根据权利要求1所述的一种淤泥质固废再生建材制品，其特征在于，所述建筑垃圾再生骨料包括装修垃圾和/或拆除垃圾经破碎、筛分及整形得到的碎石和/或卵石，粒径范围0.60-7.00mm，压碎值≤10％。
4.根据权利要求1所述的一种淤泥质固废再生建材制品，其特征在于，所述钙质添加剂包括消石灰、生石灰、电石渣中的一种或多种，其有效钙含量≥80％，细度满足在0.080mm方孔筛中的筛余量≤15％。
5.一种淤泥质固废再生建材制品的制备方法，其特征在于，具体如下：
S1：投加3w.t.％的石灰与淤泥质固废混合焖料，以降低淤泥质固废的含水率并使其脱塑；
S2：将经步骤S1预处理后的淤泥质固废、建筑垃圾再生骨料和钙质添加剂依次输送至搅拌机中搅拌，得到含水率在20％-25％之间的混合料；
S3：将搅拌均匀的混合料进行消解反应处理1-2h，以激发淤泥质固废中惰性SiO2、Al2O3成分的活性，同时进一步增强混合料中各物料的均匀度；消解后的物料经粉碎混合系统破碎混匀后输送至胚料中转搅拌罐，得到含水率在16％-18％之间的胚料；
S4：将所述胚料定量投加至液压成型机模具，经压制成型得到生坯；
S5：将所述生坯送入蒸压釜中，经蒸压反应得到淤泥质固废再生建材制品。
6.根据权利要求5所述的一种淤泥质固废再生建材制品的制备方法，其特征在于，所述淤泥质固废采自东南沿海地区海相淤泥质软弱粘弃土，经步骤S1预处理后含水率≤40％。
7.根据权利要求5所述的一种淤泥质固废再生建材制品的制备方法，其特征在于，所述胚料中转搅拌罐内设有用于检测含水率的电流检测器。
8.根据权利要求5所述的一种淤泥质固废再生建材制品的制备方法，其特征在于，所述步骤S4的加载压力为7-15Mpa。
9.根据权利要求5所述的一种淤泥质固废再生建材制品的制备方法，其特征在于，所述蒸压反应条件为：升温前釜内温度不超过100℃，升温1h至温度150-200℃、压力1.0MPa，恒温恒压保持4-6h，随后降温1-2h。
10.一种用于实现权利要求5～9任一所述制备方法的装置，其特征在于，包括用于混合焖料的预处理装置、用于得到混合料的搅拌机、用于进行消解反应的消解仓、用于破碎混匀的粉碎混合系统、用于实现定量投加、含水率自动调整及防止骨料离析的胚料中转搅拌罐、用于压制成型的液压成型机和用于进行蒸压反应的蒸压釜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310003341.3A CN116003093A (zh) | 2023-01-03 | 2023-01-03 | 一种淤泥质固废再生建材制品及其制备方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310003341.3A CN116003093A (zh) | 2023-01-03 | 2023-01-03 | 一种淤泥质固废再生建材制品及其制备方法和装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116003093A true CN116003093A (zh) | 2023-04-25 |
Family
ID=86036957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310003341.3A Pending CN116003093A (zh) | 2023-01-03 | 2023-01-03 | 一种淤泥质固废再生建材制品及其制备方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116003093A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105837144A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-08-10 | 上海市建筑科学研究院(集团)有限公司 | 一种非承重淤砂蒸压灰砂砖及其制备方法 |
| CN113045119A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-29 | 上海海顾新材料科技有限公司 | 一种具有生物亲和性的淤泥基生态护岸基质材料及其制备方法 |
-
2023
- 2023-01-03 CN CN202310003341.3A patent/CN116003093A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105837144A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-08-10 | 上海市建筑科学研究院(集团)有限公司 | 一种非承重淤砂蒸压灰砂砖及其制备方法 |
| CN113045119A (zh) * | 2021-03-17 | 2021-06-29 | 上海海顾新材料科技有限公司 | 一种具有生物亲和性的淤泥基生态护岸基质材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112125633B (zh) | C30级全固废混凝土及其制备方法 | |
| CN106830777B (zh) | 生活垃圾焚烧残渣制备的再生回填混凝土及其应用 | |
| CN103951327B (zh) | 一种废弃烧结砖粉免烧陶粒及制备方法 | |
| CN103833298B (zh) | 护坡材料及其制备方法 | |
| CN101608483B (zh) | 一种磷石膏复合蒸压砖及其制备方法 | |
| CN103553492A (zh) | 一种以聚合氯化铝废渣和赤泥为主料的免烧砖及其制备方法 | |
| CN104710118B (zh) | 陶瓷砖抛光泥建筑垃圾基充填材料及其制备方法 | |
| CN107253847A (zh) | 一种利用海洋废弃淤泥制备环保人造砂石的方法 | |
| CN101805161B (zh) | 钻井固体废弃物制免烧砖胶结剂 | |
| CN114349437B (zh) | 一种高含水淤泥/工程渣土制备路用材料的方法 | |
| CN111253094A (zh) | 一种地质聚合物凝胶材料及其应用 | |
| CN105601135A (zh) | 一种利用赤泥和粉煤灰制备地质聚合物材料的方法 | |
| CN103708748A (zh) | 一种填海造地用改性磷石膏材料 | |
| CN103193431A (zh) | 石英尾砂蒸压加气混凝土砌块及其制备方法 | |
| CN115215597A (zh) | 一种盾构渣浆碱激发再生砂浆及其制备方法和应用 | |
| CN106830792A (zh) | 掺有废砖和再生利用粗骨料的混凝土及其制备方法 | |
| CN110642560A (zh) | 一种电解锰渣非烧结砖及其制备方法 | |
| CN110218036A (zh) | 利用废弃混凝土制备再生混凝土的方法 | |
| CN114163174A (zh) | 一种固废基改性胶结材料及其应用 | |
| CN113087487A (zh) | 一种电石渣粉煤灰稳定赤泥煤矸石集料路面基层施工工艺 | |
| CN115353336B (zh) | 一种碱激发免烧废渣土砖用再生砂浆及其制备方法和应用 | |
| CN107698182A (zh) | 一种污淤泥环保型胶凝材料及其制备方法 | |
| CN112456952A (zh) | 一种基于废弃窖泥的生土建筑材料及其制备方法和应用 | |
| CN111574168A (zh) | 一种硅锰水淬渣混凝土 | |
| CN114085054B (zh) | 一种利用多源固废制备功能型透水材料的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |