CN116041008A - 一种淤泥质固废资源化利用方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淤泥质固废资源化利用方法及其应用，涉及的是固体废弃物的处理方法领域。本发明使用杂质分离设备将淤泥与杂质分离，得到淤泥条；向淤泥条中加入处理剂，搅拌使淤泥与处理剂充分接触，降低淤泥质固废的含水率，得到细料；再将细料、钙质添加剂、水按一定比例混合得到混合料，将混合料倒入模具中，压制成坯体；最后将坯体送入反应釜内，通入一定量的水蒸气进行水热反应，水热反应结束后得到建材制品。本方法实现了淤泥的综合利用，可直接进行建材制品利用，尤其是用于制砖。而且得到的高强度建材制品具有消纳量大，经济效益的优势。

Description

一种淤泥质固废资源化利用方法及其应用
技术领域
本发明涉及的是固体废弃物的处理方法领域，C02F11/122，尤其涉及一种淤泥质固废资源化利用方法及其应用。
背景技术
我国河流众多，水源为人们提供充足的水资源，同时也为货物运输提供了新的途径。而河流中极易堆积大量的垃圾与污泥，目前我国城市每年淤泥产生量近3000万吨，但对于淤泥的处理则表现为处置困难，目前约80％的淤泥没有稳定化处理；同时现有的淤泥处理手段简陋，绝大部分采用土地填埋、露天堆放，这些处置措施中极易出现随意处置的现象，真正实现安全处置的比例不超过15％-25％，因此对于淤泥的处置问题亟需处理。随着可持续发展战略的推进，对淤泥质固废资源的再次利用成为其中的一个方向，如将淤泥在利用于回填工程、筑堤材料、道路工程，以及建筑材料中的砖、水泥、混凝土、陶粒等。而淤泥质固废资源中的水含量较高，会严重影响其利用性能。
中国专利申请CN110104928A中提出了一种资源化处理城市淤泥的方法，加水稀释淤泥后加入改性材料从而改善淤泥性质，提升处理效率，同时处理后成品可用于制砖、陶粒等资源化利用路线。中国专利申请CN112047593A中提出了一种螺旋刮削加药混合催化氧化器及淤泥利用方法，使用切削装置将药剂混入淤泥中对淤泥进行催化氧化，处理后淤泥一部分用于制备肥料，一部分与催化剂结合形成复合催化剂。以上方法在一定程度上改良淤泥性质、从而将其用于肥料、催化剂等方面，但存在消纳量少，附加值较低，处置成本高等问题，同时无法真正实现淤泥的全流程资源化利用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种淤泥质固废资源化利用方法，包括如下步骤：
S1、将含有杂质的淤泥质固废加入杂质分离设备的污泥料箱中，启动杂质分离设备的污泥挤压结构将可通过出泥格栅的淤泥挤出，无法通过出泥格栅的杂质留在污泥料箱中，实现淤泥与杂质的分离，收集经出泥格栅挤出的淤泥条；
S2、挤出的淤泥条经淤泥混合机的进料口进入混合容器内，将处理剂通过淤泥混合机的加药口加入淤泥条中，通过搅拌组件的转动搅拌使淤泥与处理剂充分接触，降低淤泥的含水率，改变物料的状态，得到的细料经淤泥混合机的出料口排出；
S3、将细料、钙质添加剂、水按一定比例混合得到混合料，将混合料倒入模具中，压制成坯体；
S4、将坯体送入反应釜内，通入一定量的水蒸气进行水热反应，水热反应结束后得到建材制品。
步骤S1中所用的杂质分离设备可选用中国专利申请文献CN114644437A或CN115466022A中公开的杂质分离设备。
步骤S2中所用的淤泥混合机可以选用中国专利申请文献CN 115318127 A中公开的淤泥混合机。
进一步地，所述步骤S2中的处理剂，按重量份计，制备原料包括：水泥30～50份、胶凝剂20～40份、早强剂5～15份、脱水剂1～15份、分散剂1～15份、解离剂1～10份、助剂10～25份。
进一步地，所述水泥选自高铝水泥、普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、钢渣水泥其中的一种或一种以上；优选为矿渣硅酸盐水泥；进一步优选地，所述矿渣硅酸盐水泥的强度至少为42.5R。
进一步地，所述胶凝剂选自生石灰、石灰石、电石渣、方解石、贝壳类、漂白粉渣、石英、镁砂、二氧化硅中的一种或一种以上；优选为生石灰和电石渣的混合物。
进一步地，所述生石灰和电石渣的重量比为1：(1～2)；优选为1：1.5。
进一步地，所述生石灰的粒度为100～500目；优选为200-325目。
所述电石渣中氢氧化钙的含量为75～85wt％，颗粒度为100～500目，水分为0.1～0.4wt％；优选地，氢氧化钙的含量不低于80wt％，颗粒度为100-200目，水分为0.3wt％。
进一步地，所述早强剂选自脱硫石膏、硫酸钠、硫酸铝、工业石膏、天然石膏、硅微粉、氧化铝微粉、钙基膨润土、三乙醇胺、甲酸钙、尿素中的一种或一种以上；优选为脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土。
进一步地，所述早强剂是重量比为1：(1.5～2.5)：(0.8～1.5)的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土；优选为1：2：1.2。
进一步地，所述脱硫石膏细度为200～400目，抗折强度为7～10MPa；优选地，细度为250目，抗折强度为8.2MPa。
进一步地，所述硅微粉的粒度为500～1000目，莫氏硬度为4-6，热膨胀系数为(2～9)×10-61/k；优选为700～900目，莫氏硬度为4.5-5.5，热膨胀系数为6.5×10-6 1/k。
进一步地，所述钙基膨润土中蒙脱土的含量为50～90wt％，粒度为100～1000目；优选地，蒙脱土的含量为60～88wt％，粒度为200-500目。
在淤泥质固废的处理剂中加入脱硫石膏，有利于改善大掺量淤泥质固废的早期强度，还能提高其后期强度，但是其含水率较高，粘性较强，不易实现与淤泥质固废的均匀接触。本申请人发现，在上述体系中加入硅微粉和钙基膨润土，能够改善此情况。推测可能是因为，硅微粉和钙基膨润土颗粒的比表面积较大，能够吸附体系中难挥发的水分，进而降低体系中的粘度，同时其能够与助剂中的粉煤灰等物质形成协同作用，发挥了微晶核和微集料效应，更好地填充于体系形成的空间网络中，进而有助于在坯体制备时增加坯体的密实程度，从而改善所得建材制品的抗吸水性和抗压强度。本申请人意外发现，当脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土的重量比为1：(1.5～2.5)：(0.8～1.5)时，可获得更好的建材制品性能。
进一步地，所述脱水剂为聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉、聚甲基丙烯酸氢其中的一种或一种以上；优选为聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉。
进一步地，所述脱水剂是重量比为1：(0.7～2)的聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉；优选为1：1.5。
进一步地，所述聚丙烯酰胺选自阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、非离子聚丙烯酰胺中的一种或一种以上；优选为阳离子聚丙烯酰胺。
进一步地，所述阳离子聚丙烯酰胺的分子量为1000～2000万，离子度为10～75；优选地，分子量为1200万，离子度为10～70。
进一步地，所述羧甲基淀粉的表观粘度≤0.5，取代度≤1.5；优选地，表观粘度≤0.4，取代度≤0.8。
本申请中通过加入聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉能够有效去除体系中水分，特别是选择阳离子聚丙烯酰胺，由阳离子单体和丙烯酰胺共聚形成线性高分子聚合物，表观粘度≤0.5，取代度≤1.5的羧甲基淀粉复配使用，在其他添加剂的协同作用下，能够起到优异的吸附作用，同时在坯体中可表现出一定的粘结性，能够进一步增加所得物料的初始强度，进而提升反应后制品强度。
进一步地，所述分散剂选自焦磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、聚乙二醇、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸丁酯中的一种或一种以上；优选为三聚磷酸钠和氧化聚乙烯蜡。
进一步地，所述分散剂是重量比为1：(2～3)的三聚磷酸钠和氧化聚乙烯蜡；优选为1：2.5。
进一步地，所述解离剂选自硫酸钠、硫酸铝、氢氧化钠、氯化钠、碳酸钠、三乙醇胺、偏硅酸钠、水玻璃、氧化钙其中的一种或一种以上；优选为硫酸铝、三乙醇胺和水玻璃的混合。
进一步地，所述解离剂是重量比为1：(1～2)：(0.2～0.9)的硫酸铝、三乙醇胺和水玻璃；优选为1：1.7：0.5。
进一步地，所述助剂选自粉煤灰、矿渣、煤矸石、再生骨料、滑石粉、混凝土粉末、纸浆渣、偏高岭土、瓷土、火山灰土、稻壳灰、炭黑其中的一种或一种以上；优选为粉煤灰、偏高岭土和炭黑的混合物。
进一步地，所述助剂是重量比为1：(1.5～2.5)：(3～5)的粉煤灰、再生骨料和炭黑；优选为1：2：4。
进一步地，所述粉煤灰中三氧化铝的含量为35～45wt％，二氧化硅含量为40～55w％，粒度为300～500目；优选地，三氧化铝的含量为40.2wt％，二氧化硅含量为50w％，粒度为325目。
进一步地，所述再生骨料选自A型、B型、LC 5.0型、LC 7.5型中的一种或一种以上；优选为A型；进一步优选地，所述A型再生骨料的干表面密度≤650kg/m3，抗压强度≥0.5MPa；优选地，干表面密度度≤600kg/m3，抗压强度≥1.5MPa。
进一步地，所述炭黑的粒度为100～400目；优选为200-325目。
在上述体系中加入电石渣能够显著提升制品反应活性，但是电石渣自身的含水量较高，过多的掺入易导致体系含水率过高，导致后端混合料含水率较高，无法保证产品压制成型，因此限制了其加入量。而本申请人意外发现，将粉煤灰、再生骨料与炭黑混合加入上述体系，不仅能够与生石灰协同作用，更进一步降低由于生石灰而引起的膨胀开裂，而添加的炭黑能够促进土壤稳定剂内部对于太阳光的吸收作用，进而降低土壤稳定剂内外温度差，加快水分的吸收和蒸发作用，特别是当粉煤灰、偏高岭土和炭黑的重量比为1：(1.5～2.5)：(3～5)时，还能更好地提高土壤稳定剂的强度、抗裂性、抗冻性。
进一步地，所述处理剂的添加量为淤泥质固废的0.5-5wt％。
进一步地，所述S3中钙质添加剂可以是生石灰、水泥、电石渣、氢氧化钙中的一种或者多种，压制成坯体的压力为5-100MPa。
进一步地，所述S4中水热反应的压力为1-2MPa，水热反应的时间为2-12h。
本发明第二方面提供了一种淤泥质固废资源化利用方法在建材制品中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供了从淤泥与杂质的分离，到淤泥干化处理，到成型再到制成建材制品的淤泥质固废资源化利用的整体解决方案，推动大宗淤泥质固废处置问题，得到具有高强度、高性价比的资源化产品，极大地降低了建材制品的成本，形成淤泥全流程处置方案，真正实现了淤泥的资源化利用。
(2)本发明通过向淤泥中添加处理剂，释放了淤泥固体颗粒中的自由水分，降低物料含水率，进一步改良了淤泥质固废的性质，从而实现淤泥的综合利用，经处理后的淤泥质固废可直接进行建材制品利用。
(3)本发明通过采用多种物质复配，以取固结剂、胶凝剂、早强剂、脱水剂、分散剂、解离剂的相互作用下，将物料分散，解析出水分，促进泥石分离挤压并进一步降低物料含水率，将物料分散为较为松散的细料，使得处理后的淤泥质固废更易进行综合利用，结合药剂改性与水热工艺，进一步提高了制品的水热活性以及水热反应程度，进而提升了试块产品性能。
(4)本发明所得物料与石灰、水按一定比例混合得到混合料，采用水热工艺能够将处理后的淤泥经过反应转化为高强度建材制品，具有高强度和优异的耐抗冻性能，该技术具有消纳量大，经济效益的优势，不仅实现了淤泥的高值高效利用，还降低了工厂化生产运行成本，有利于淤泥质固废制备建材制品的工程化推广。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种淤泥质固废资源化利用方法及其应用的整体解决方案，具体包括如下步骤：
制备处理剂：
处理剂按重量份计，制备原料包括：水泥30份、胶凝剂20份、早强剂5份、脱水剂3份、分散剂1份、解离剂2份、助剂10份。
其中，水泥是强度为42.5R的矿渣硅酸盐水泥；
胶凝剂是重量比为1：1的生石灰和电石渣，其中，生石灰的粒度为325目，电石渣中氢氧化钙的含量为80wt％，颗粒度为300目，水分为0.3wt％。
早强剂是重量比为1：1.5：1.5的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土，脱硫石膏细度为250目，抗折强度为8.2MPa，硅微粉的粒度为800目，莫氏硬度为5，热膨胀系数为6.5×10-61/k，钙基膨润土中蒙脱土的含量为75wt％，粒度为400目。
脱水剂是重量比为1：0.7的聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉，聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，离子度为40，羧甲基淀粉的表观粘度≤0.4，取代度≤0.8。
分散剂是重量比为1：2的三聚磷酸钠和氧化聚乙烯蜡。
解离剂是重量比为1：1：0.9的硫酸铝、三乙醇胺和水玻璃。
助剂是重量比为1：1.5：5的粉煤灰、再生骨料和炭黑，粉煤灰中三氧化铝的含量为40.2wt％，二氧化硅含量为50w％，粒度为325目，再生骨料为A型，A型再生骨料的干表面密度度≤600kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，炭黑的粒度为325目。
处理剂采用如下方法制备而成：将水泥、胶凝剂、早强剂、脱水剂、分散剂、解离剂、助剂混合后粉磨至平均粒径达到0.1mm以下即可。
淤泥质固废资源化利用方法，包括如下步骤：
S1、将含有杂质的淤泥质固废加入杂质分离设备的污泥料箱中，启动杂质分离设备的污泥挤压结构将可通过出泥格栅的淤泥挤出，无法通过出泥格栅的杂质留在污泥料箱中，实现淤泥与杂质的分离，收集经出泥格栅挤出的淤泥条；
S2、挤出的淤泥条经淤泥混合机的进料口进入混合容器内，将所制备的处理剂通过淤泥混合机的加药口加入淤泥条中，通过搅拌组件的转动搅拌使淤泥与处理剂充分接触，降低淤泥的含水率，改变物料的状态，得到的细料经淤泥混合机的出料口排出；
S3、取上述处理后的细料70％配合再生骨料20％、石灰10％混合，添加适当的水控制体系含水率为18％并得到混合料，然后将混合料送入消解系统消解40分钟；消解后的物料送入机械成型系统，在模具中压制形成坯体，压实压力为11.5MPa，压制得到砖型为200mm*95mm*53mm的坯体；
S4、将坯体送入反应釜内，通入水蒸气，在1MPa压力下进行水热反应10h，水热反应结束后，待反应釜温度降至50℃时打开反应釜，无需养护即得到建材制品。
步骤S1中所用的杂质分离设备可选用中国专利申请文献CN114644437A或CN115466022A中公开的杂质分离设备。
步骤S2中所用的淤泥混合机可以选用中国专利申请文献CN 115318127 A中公开的淤泥混合机。
实施例2
制备处理剂：
处理剂按重量份计，制备原料包括：水泥50份、胶凝剂40份、早强剂12份、脱水剂15份、分散剂10份、解离剂10份、助剂25份。
其中，水泥是强度为42.5R的矿渣硅酸盐水泥；
胶凝剂是重量比为1：2的生石灰和电石渣，其中，生石灰的粒度为325目，电石渣中氢氧化钙的含量为80wt％，颗粒度为300目，水分为0.3wt％。
早强剂是重量比为1：2.5：0.8的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土，脱硫石膏细度为250目，抗折强度为8.2MPa，硅微粉的粒度为800目，莫氏硬度为5，热膨胀系数为6.5×10-61/k，钙基膨润土中蒙脱土的含量为75wt％，粒度为400目。
脱水剂是重量比为1：2的聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉，聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，离子度为40，羧甲基淀粉的表观粘度≤0.4，取代度≤0.8。
分散剂是重量比为1：3的三聚磷酸钠和氧化聚乙烯蜡。
解离剂是重量比为1：2：0.2的硫酸铝、三乙醇胺和水玻璃。
助剂是重量比为1：2.5：3的粉煤灰、再生骨料和炭黑，粉煤灰中三氧化铝的含量为40.2wt％，二氧化硅含量为50w％，粒度为325目，再生骨料为A型，A型再生骨料的干表面密度度≤600kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，炭黑的粒度为325目。
处理剂采用如下方法制备而成：将水泥、胶凝剂、早强剂、脱水剂、分散剂、解离剂、助剂混合后粉磨至平均粒径达到0.1mm以下即可。
淤泥质固废资源化利用方法，包括如下步骤：
S1、将含有杂质的淤泥质固废加入杂质分离设备的污泥料箱中，启动杂质分离设备的污泥挤压结构将可通过出泥格栅的淤泥挤出，无法通过出泥格栅的杂质留在污泥料箱中，实现淤泥与杂质的分离，收集经出泥格栅挤出的淤泥条；
S2、挤出的淤泥条经淤泥混合机的进料口进入混合容器内，将所制备的处理剂通过淤泥混合机的加药口加入淤泥条中，通过搅拌组件的转动搅拌使淤泥与处理剂充分接触，降低淤泥的含水率，改变物料的状态，得到的细料经淤泥混合机的出料口排出；
S3、取上述处理后的细料70％配合再生骨料20％、石灰10％混合，添加适当的水控制体系含水率为18％并得到混合料；然后将混合料送入消解系统消解40分钟；消解后的物料送入机械成型系统，在模具中压制形成坯体，压实压力为11.5MPa，压制得到砖型为200mm*95mm*53mm的坯体；
S4、将坯体送入反应釜内，通入的水蒸气，在1MPa压力下进行水热反应10h，水热反应结束后，待反应釜温度降至50℃时打开反应釜，无需养护即得到建材制品。
步骤S1中所用的杂质分离设备可选用中国专利申请文献CN114644437A或CN115466022A中公开的杂质分离设备。
步骤S2中所用的淤泥混合机可以选用中国专利申请文献CN 115318127 A中公开的淤泥混合机。
实施例3
制备处理剂：
处理剂按重量份计，制备原料包括：水泥40份、胶凝剂30份、早强剂10份、脱水剂10份、分散剂7份、解离剂5份、助剂18份。
其中，水泥是强度为42.5R的矿渣硅酸盐水泥；
胶凝剂是重量比为1：1.5的生石灰和电石渣，其中，生石灰的粒度为325目，电石渣中氢氧化钙的含量为80wt％，颗粒度为300目，水分为0.3wt％。
早强剂是重量比为1：2：1.2的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土，脱硫石膏细度为250目，抗折强度为8.2MPa，硅微粉的粒度为800目，莫氏硬度为5，热膨胀系数为6.5×10-61/k，钙基膨润土中蒙脱土的含量为75wt％，粒度为400目。
脱水剂是重量比为1：1.5的聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉，聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺的分子量为1200万，离子度为40，羧甲基淀粉的表观粘度≤0.4，取代度≤0.8。
分散剂是重量比为1：2.5的三聚磷酸钠和氧化聚乙烯蜡。
解离剂是重量比为1：1.7：0.5的硫酸铝、三乙醇胺和水玻璃。
助剂是重量比为1：2：4的粉煤灰、再生骨料和炭黑，粉煤灰中三氧化铝的含量为40.2wt％，二氧化硅含量为50w％，粒度为325目，再生骨料为A型，A型再生骨料的干表面密度度≤600kg/m3，抗压强度≥1.5MPa，炭黑的粒度为325目。
处理剂采用如下方法制备而成：将水泥、胶凝剂、早强剂、脱水剂、分散剂、解离剂、助剂混合后粉磨至平均粒径达到0.1mm以下即可。
淤泥质固废资源化利用方法，包括如下步骤：
S1、将含有杂质的淤泥质固废加入杂质分离设备的污泥料箱中，启动杂质分离设备的污泥挤压结构将可通过出泥格栅的淤泥挤出，无法通过出泥格栅的杂质留在污泥料箱中，实现淤泥与杂质的分离，收集经出泥格栅挤出的淤泥条；
S2、挤出的淤泥条经淤泥混合机的进料口进入混合容器内，将所制备的处理剂通过淤泥混合机的加药口加入淤泥条中，通过搅拌组件的转动搅拌使淤泥与处理剂充分接触，降低淤泥的含水率，改变物料的状态，得到的细料经淤泥混合机的出料口排出；
S3、取上述处理后的细料70％配合再生骨料20％、石灰10％混合，添加适当的水控制体系含水率为18％并得到混合料；
S4、然后将粉混后的物料送入消解系统消解40分钟；消解后的物料送入机械成型系统；在模具中压制形成坯体，压实压力为11.5MPa，压制得到砖型为200mm*95mm*53mm的坯体；
S5、将坯体送入反应釜内，通入水蒸气，在1MPa压力下进行水热反应10h，水热反应结束后，待反应釜温度降至50℃时打开反应釜，无需养护即得到建材制品。
步骤S1中所用的杂质分离设备可选用中国专利申请文献CN114644437A或CN115466022A中公开的杂质分离设备。
步骤S2中所用的淤泥混合机可以选用中国专利申请文献CN 115318127 A中公开的淤泥混合机。
实施例4
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的胶凝剂是重量比为1：0.5的生石灰和电石渣。
实施例5
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的胶凝剂是重量比为1：3的生石灰和电石渣。
实施例6
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的早强剂是重量比为1：0：1.2的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土。
实施例7
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的早强剂是重量比为1：2：0的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土。
实施例8
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的早强剂是重量比为0：2：1.2的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土。
实施例9
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的脱水剂是重量比为1：0.3的聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉。
实施例10
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的脱水剂是重量比为1：2.5的聚丙烯酰胺和羧甲基淀粉。
实施例11
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的助剂是重量比为1：2：2的粉煤灰、再生骨料和炭黑。
实施例12
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的助剂是重量比为1：2：6的粉煤灰、再生骨料和炭黑。
对比例1
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的凝胶剂是重量比为1：0的生石灰和电石渣。
对比例2
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的凝胶剂是重量比为0：1的生石灰和电石渣。
对比例3
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的早强剂是重量比为1：0：0的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土。
对比例4
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的助剂是重量比为1：2：0的粉煤灰、再生骨料和炭黑。
对比例5
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的助剂是重量比为1：0：4的粉煤灰、再生骨料和炭黑。
对比例6
本实施例与实施例3基本相同，不同之处为：本实施例所用的助剂是重量比为0：2：4的粉煤灰、再生骨料和炭黑。
性能测试
1、抗压强度：根据GBT4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》测得；
2、吸水率：根据GBT4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》测得；
抗压强度测试：
抗压强度按照GBT4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》测得，测试试块自然气干24h后测定强度。
一、试验步骤
1.测量每个试件连接面或受压面的长、宽尺寸各两个，分别取其平均值，精确至1mm。
2.分别将10块试件平放在加压板的中央，垂直于受压面加荷，应均匀平稳，不得发生冲击或振动。加荷速度为(5士0.5)kN/s，直至试件破坏为止，分别记录最大破坏荷载F(单位为N)。
二、试验结果计算
1.按照以下公式分别计算10块砖的抗压强度值，精确至0.1MPa。
Figure BDA0004005529290000121
式中fmc—抗压强度(MPa)；
F—最大破坏荷载(N)；
L—受压面(连接面)的长度(mm)；
B—受压面(连接面)的宽度(mm)。
计算三-五个试块抗压强度的平均值。如果所测得的几个值与它们平均值的差不大于15％，则用该平均值作为抗压强度；如果有某个值与平均值之差大于15％，应将此值舍去，以其余的值计算平均值。
吸水率测试：
1.将试件浸入15℃～25℃的水中,水面应高出试件20mm以上,24h后将其分别移到水桶中,称出试件的悬浸质量m1,精确至0.005kg；
2称取试件的悬浸质量将磅秤置于平稳的支座上,在支座的下方与磅秤中线重合处放置水桶。在磅秤底盘上放置吊架,用铁丝把试件悬挂在吊架上,此时试件应离开水桶的底面且全部浸泡在水中。将磅秤读数减去吊架和铁丝的质量,即为悬浸质量m1；
3.将试件从水中取出,放在铁丝网架上滴水1min,再用拧干的湿布拭去内、外表面的水,立即称其饱和面干状态的质量m2,精确至0.005kg；
4.将试件放入电热鼓风干燥箱内,在105℃±5℃温度下至少干燥24h,然后每间隔2h称量一次,直至两次称量之差不超过后一次称量的0.2％为止；
5.待试件在电热鼓风干燥箱内冷却至与室温之差不超过20℃后取出,立即称其绝干质量m,精确至0.005kg。
Figure BDA0004005529290000122
w——试件的吸水率，％；
m1——试件的饱和面干状态的质量，单位为千克(kg)；
m——试件的绝干质量，单位为千克(kg)。
具体测试结果见表1
表1实施例及对比例性能测试结果
抗压强度 吸水率
实施例1 18.32 17.32
实施例2 17.21 16.21
实施例3 19.32 14.32
实施例4 16.19 19.19
实施例5 17.07 19.07
实施例6 14.72 22.72
实施例7 15.59 20.59
实施例8 17.21 18.21
实施例9 16.09 20.09
实施例10 17.89 18.39
实施例11 15.67 21.67
对比例12 16.82 19.82
对比例1 13.91 23.91
对比例2 11.86 26.86
对比例3 13.93 23.93
对比例4 14.76 22.76
对比例5 15.43 20.43
对比例6 13.56 23.56
本申请实施例1-3的制品均具有较高的抗压强度和较低的吸水率，满足免烧砖应用要求。
实施例4的抗压强度下降，吸水率上升，强度下降是由于其中电石渣的比例较低，过低的电石渣掺比无法使生石灰与电石渣发挥良好的胶凝性，无法与生石灰形成良好的协同作用，使水化反应活性受到抑制；吸水率上升则是由于药剂较差的胶凝性导致制备的试块内部无法紧密贴合，导致试块孔隙较大，吸水率明显上升。实施例5同样出现抗压强度下降和吸水率上升的问题，强度下降是由于药剂中电石渣的比例则过高，较少生石灰无法发挥良好的吸水效果，使得颗粒间水分较多，水分在制品内部形成较多孔隙，从而使制品水热后强度迅速下降；同时颗粒周围水分太多，其与钙质成分接触较低，水热程度低，产品中未反应的原料较多，其较高的吸水性能使得产品的吸水率提高。
与实施例3进行对比，实施例6和实施例7中产品的抗压强度下降，吸水率上升，这可能由于硅微粉与钙基膨润土配合使用，其颗粒的比表面积大，其加入后使得淤泥质固废的分散程度大，当其未加入硅微粉或钙基膨润土时，药剂混合后的原料分散程度低，其无法与钙质添加剂充分接触，使得产品水热反应不均匀，导致产品的强度较低，且由于药剂无法使得淤泥质固废分散均匀，药剂对淤泥质固废的降水效果较差，使得产品含有较多的水分，孔隙较多，产品的吸水率较多。实施例8得到的产品的抗压强度降低以及吸水率上升，这可能由于未使用石膏，石膏可与体系内水分以及铝质成分发生反应，生成的产物可填充在颗粒周围，增强最终产品的抗压强度，同时孔隙的减少使得产品的吸水率下降。
实施例9、10中，实施例9制品抗压强度下降、吸水率上升主要是由于羧甲基淀粉的掺量较低，一方面羧甲基淀粉自身粘性较好，掺入体系后可提升体系粘度可一定程度提高制品密实度，另一方面羧甲基淀粉与聚丙烯酰胺存在协同作用可进一步增强体系粘性同时降低物料水分使得物料分散状态提升，过少的掺入一方面使得粘结性下降，另一方面无法与聚丙烯酰胺形成协同作用导致脱水效果下降，较差的物料状态使得反应活性降低，体系密度度较低因此导致制品强度下降，吸水率上升；实施10中强度下降是由于其中羧甲基淀粉的比例过高，过高的掺入导致体系粘度过高，物料出现堆积现象导致分散状态不佳，同时物料内部的堆积使聚丙烯酰胺无法发挥效果，脱水效果变差无法起到脱水吸附增强体系粘结性及密实度的效果从而导致制品水化反应活性受到抑制；强度下降，吸水率上升。
实施例11、12中，实施例11制品抗压强度下降、吸水率上升主要是炭黑的比例的降低，过少的炭黑无法借助对阳光的吸收发挥均化水分的作用，导致物料内部水分分散不均，配料后整体状态较差这直接导致制品内部反应程度不一，体系孔隙上升，从而导致强度下降吸水率上升；实施12中强度下降是由于其中炭黑的比例过高，过高的掺入使得体系对于水分的吸收过高，体系内部蒸发过快，配置后物料水分较少，而水化反应需要水分参与，过低的水分难以满足水化反应所需从而导致制品强度下降，蒸发水分遗留的孔隙则导致制品吸水率迅速上升。
对比例1中制品抗压强度下降，吸水率上升；这是由于胶凝剂全部使用生石灰，虽然生石灰对于水分的吸收较为明显，但过多的掺量导致制品膨胀明显，产品内部存在微小膨胀裂纹，使得产品的抗压强度下降；其吸水率上升则是因为体系内部的膨胀使得孔隙率迅速提升，导致吸水率迅速上升。
对比例2中制品抗压强度下降，吸水率上升；这是由于胶凝剂全部使用电石渣，电石渣的主要成分为氢氧化钙，本身并不具有降低体系含水率的效果，对于水分的吸收效果较差，导致体系水分过高，过多的水分导致水热反应不充分，产品的抗压强度较低，同时过多的水分导致产品内孔隙较多，致使产品吸水率上升显著。
对比例3中制品抗压强度下降，吸水率上升；这是由于未使用硅微粉和钙基膨润土，导致体系分散效果较差，胶凝材料一方面无法充分降水，另一方面后期物料混合时，原料与钙质添加剂混合不均匀，产品内部反应程度不均匀，导致产品的抗压强度较低，同时反应不充分，产品部分位置依然为未反应的淤泥质固废，其较高的吸水率导致产品吸水率较高。
对比例4-6的制品的抗压强度都相对下降，吸水率上升；这说明助剂影响改性后物料的状态，影响后端水热反应程度，导致产品的抗压强度降低，同时由于产品反应程度较低，产品中的孔隙度较高，导致吸水率上升。

Claims (10)

1.一种淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将含有杂质的淤泥质固废加入杂质分离设备的污泥料箱中，启动杂质分离设备的污泥挤压结构将可通过出泥格栅的淤泥挤出，无法通过出泥格栅的杂质留在污泥料箱中，实现5淤泥与杂质的分离，收集经出泥格栅挤出的淤泥条；
S2、挤出的淤泥条经淤泥混合机的进料口进入混合容器内，将处理剂通过淤泥混合机的加药口加入淤泥条中，通过搅拌组件的转动搅拌使淤泥与处理剂充分接触，降低淤泥的含水率，改变物料状态，得到的细料经淤泥混合机的出料口排出；
S3、将细料、钙质添加剂、水按一定比例混合得到混合料，将混合料倒入模具中，压制0成坯体；
S4、将坯体送入反应釜内，通入一定量的水蒸气进行水热反应，水热反应结束后得到建材制品。
2.根据权利要求1所述的淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，所述步骤S2中的处理剂，按重量份计，制备原料包括：水泥30～50份、胶凝剂20～40份、早强剂5～15份、5脱水剂1～15份、分散剂1～15份、解离剂1～10份、助剂10～25份。
3.根据权利要求2所述的淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，所述水泥选自高铝水泥、普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、钢渣水泥其中的一种或一种以上。
4.根据权利要求2所述的淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，所述早强剂选自脱硫石膏、硫酸钠、硫酸铝、工业石膏、天然石膏、硅微粉、氧化铝微粉、钙基膨润土、三乙0醇胺、甲酸钙、尿素中的一种或一种以上。
5.根据权利要求2所述的淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，所述早强剂为重量比1：(1.5～2.5)：(0.8～1.5)的脱硫石膏、硅微粉和钙基膨润土。
6.根据权利要求4或5所述的淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，所述硅微粉的粒度为500～1000目，莫氏硬度为4-6，热膨胀系数为(2～9)×10-6 1/k；
5所述钙基膨润土中蒙脱土的含量为50～90wt％，粒度为1000～2000目。
7.根据权利要求1所述的淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，所述脱水剂为聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉、聚甲基丙烯酸氢其中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，所述分散剂选自焦磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、聚乙二醇、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸丁酯中的一种或一种以上。
9.根据权利要求1所述的淤泥质固废资源化利用方法，其特征在于，所述助剂选自粉煤灰、各类矿渣、煤矸石、再生骨料、滑石粉、混凝土粉末、纸浆渣、偏高岭土、瓷土、火山灰土、稻壳灰、炭黑其中的一种或一种以上。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的淤泥质固废资源化利用方法在建材制品中的应用。
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