CN117602855A - 一种基于不同温度下利用黄河淤泥制人造骨料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于不同温度下利用黄河淤泥制人造骨料的方法;其目的在于提供了一种基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料及其制备方法,以解决改善现有黄河淤泥处理方法,用于代替沙石骨料及解决黄河淤泥的资源化利用问题,并对温度的精细化控制,优化造粒工艺的成品质量的控制。
Description
技术领域
本发明为制备人造细骨料代替天然砂、机制砂在建筑领域中使用,属于建筑材料技术领域,具体涉及一种基于不同温度下利用黄河淤泥制人造骨料的方法。
背景技术
受地质影响,黄河在成河的运动过程中,就有水土流失、泥沙堆积的现象发生,要追溯的话,得追到史前时期了。经过这么多年的变迁,黄河里的淤泥越来越多,迄今,已经高出了地面10米,成了妥妥的悬河。
砂石骨料是国家基础设施建设用量最大、且不可或缺的材料,随着我国基础建设的迅猛发展,“砂石供应不足”问题也变得越来越紧迫。我国作为世界上最大的砂石生产国与消费国,据统计,每年基础建设需要约100亿吨的砂石骨料。如此大规模的需求,仅靠矿山开采来满足,必将造成有限自然资源的过度消耗,破坏生态环境的可持续发展。寻求绿色可替代砂石骨料迫在眉睫。
经考察,黄河淤泥大部分是砂等无机物,在过去的各项研究表明,黄河淤泥的各项性质决定其无法在建筑工程中使用,本发明利用胶凝材料遇水硬化的化学性质,通过造粒技术将黄河淤泥与其他工业固废如粉煤灰、矿渣粉等结合,制备出能够满足建筑工程使用的低成本人造细骨料,其各项性质经检测得知,能够满足我国《建设用砂》GB/T 14684-2022的要求,能够代替天然砂、机制砂在建筑领域中使用。且基于黄河淤泥的人造骨料具有多种优点,首先它可以替代天然骨料,使环境得到更好的保护。其次,该产品体积稳定,强度高,不易磨损,可以广泛应用于公路,桥梁,码头,水利等建设领域。最重要的是,基于黄河淤泥的人造骨料的生产成本较低,对当地经济发展是一种积极的促进作用。总之,基于黄河淤泥的人造骨料可以为建设领域提供经济、环保、高效的解决方案。
现有的黄河泥沙制骨料技术已有学者在研究和实验,该技术利用天然的黄河泥沙实现变废为宝,能够节能环保,具有广阔的应用价值。
现有的应用过程中存在的问题是:过程控制工艺的参数控制不够精准,特别是造粒过程中,温度是影响骨料成型成品质量的重要因素,骨料的硬度、耐磨程度、其后续与其他材料混合时的牢固程度都受其影响。
即使现有的制骨料时能够通过实验具有优选的原料工艺参数作为指导,然而,由于工艺过程众多不确定因素的影响,精细化的控制的问题仍然影响着成品的优良率,如何实时精准的控制温度提高优良率是本申请解决的技术问题。市场有着不同参数产品的需要,因此,在不同温度区间内满足不同参数的骨料成品需求的同时,如何能够优化区间内的温度控制稳定性,如何在工艺过程中优化参数,精准控制过程参数,特别是温度的控制,对于成品骨料来说尤其重要,是亟待解决的技术问题。本申请为解决这一问题,对温度的精细化控制,优化造粒工艺的成品质量的控制。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明的目的在于提供了一种基于不同温度下利用黄河淤泥制人造骨料的方法,以解决改善现有黄河淤泥处理方法,用于代替沙石骨料及解决黄河淤泥的资源化利用问题,并对温度的精细化控制,优化造粒工艺的成品质量的控制。
(二)技术方案
一种基于不同温度下利用黄河淤泥制人造骨料的方法,包括:(1)首先称取黄河淤泥粉末55%~65%,接着称取所需相应的普通硅酸盐水泥5%~13%、硫铝酸盐水泥1.0%~4.5%、粉煤灰10%~20%、矿渣粉5%~10%和聚羧酸固体减水剂1.5g~3g,然后先混合黄河淤泥和相应的粉料倒入滚筒造粒机干拌1-2min,再向里面喷洒一定量的水(每5千克的黄河淤泥按所需温度不同分别加入0.8~1.2kg的水)至没有灰尘飘出,接着按20-45HZ转20-35min,期间使用红外线测温仪实时测量造粒机搅拌仓内温度,通过提高转速升温,或通过降低转速和加水降温。(2)每次造粒完成后,将骨料倒出后,一定要及时清理造粒机的筒底和筒壁,再进行下次造粒。(3)对上述产出的骨料胚体进行养护,分一部分自然养护28d,另一部分标准养护28d,每次的养护标记号批次和日期,以便后续试验的进行,最终得到不同温度制备的黄河淤泥的人造细骨料相应的抗压强度。
优选地,所选的普通硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥P.O42.5,所选硫铝酸盐水泥为42.5级的硫铝酸盐水泥。
优选地,根据上述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料,所选的粉煤灰为二级及其以上粉煤灰。
优选地,根据上述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料,所添加的水量,根据所需的温度不同,加水量为0.8kg~1.2kg不等。
优选地,使用手持式红外线测温仪实时测量造粒机搅拌仓内温度,并通过提高转速实现升温,或通过降低转速和加水实现降温,保持造粒机搅拌仓内的温度稳定。
优选地,根据上述在不同温度下制备的基于黄河淤泥的人造骨料,所述聚羧酸固体减水剂的减水率为35%~45%。
优选地,根据上述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料,从滚筒造粒机出料后,分为自然养护和标准养护两种养护方法,完成后测抗压强度,比较得出是否养护方式对其抗压强度有过大影响。
为了更精准的控制温度,提出了一种用于黄河泥沙骨料的造粒工艺的温度控制系统,包括数据存储模块,分析对比模块,智能控制模块,调整修正模块,传感模块。
数据存储模块包括多个数据库,用于存储多次的实验造粒和工艺造粒的参数,形成造粒数据可视化分析图;数据库包括实验数据库、标准数据库、备选数据库;
分析对比模块包括计算模块,将实时造粒的参数与数据存储模块中的数据库参数进行实时对比,形成实时造粒的数据预测分析图以及以及计算实时的造粒数据差值;
智能控制模块,建立控制模型,包括建立标准数据模型,将上述差值与标准数据模型进行对比,未达到调整的运行阈值指标则根据数据库的参数控制造粒继续运行,达到需要调整的阈值指标则进行通过智能控制模块分类控制,直到满足继续运行阈值指标;
智能控制模块分类控制包括:调整控制模块,运算模块;
基于智能控制模块分类控制下,调整修正模块用于调整阈值指标的数据模型或调整标准数据模型;
传感模块用于传输造粒工艺过程中,实时不同位置、不同工况下的各项参数。
根据上述的温度控制系统的运行方法:包括以下步骤:
S1:正式造粒前,建立实验造粒数据库:将准备造粒的泥沙及其混合物各项参数以及环境温度参数、设备初始温度参数、混合物温度参数、冷却或加温介质的初始温度参数,记录并存储于造粒数据库;
S11:启动实验造粒工艺,利用传感模块实时监测工艺过程的各项温度数据,绘制实时温度曲线;S12:造粒结束后,检测造粒成品的质量并评价记录,将工艺运行过程中的数据一并导入数据库;S13:选择不同初始参数的原料,调整不同初始设备参数,重复多次上述实验造粒过程,并将成品质量为优的造粒数据导入标准数据库;其他则导入备选数据库;对于该部分实验造粒数据库内的数据,划分不同的温度区间,对于不同温度区间的数据分类管理;
S2:启动正式工艺造粒时,首先确定该次目标造粒的温度区间,根据目标温度区间数据,匹配标准数据库的温度数据,开始启动工艺造粒,记录实时造粒时的各项温度数据,同时将数据传输到标准数据库进行比对,选出与标准数据库初始参数最为接近的一组进行实时对比和计算。
S21:计算在同一运行时间点实际造粒温度T实时,以及实验造粒温度T实验,计算两者差值;Xn=|T实时n-T实验n|/Tn实验.n为第n运行点个运行时间点,n为整数,大于1;定义第一温度差值增量为:|Xn+1 -Xn|/Xn,第二温度差值增量为:|Xn -Xn-1|/Xn-1,温度差值增量速度:Xtn=|Xn+1-Xn|/t; 其中,t为相邻时间点的间隔时间,第一温度差值增量与第二温度差值增量值之比为第一调整参数J,设定第一调整参数阈值为M,第二调整参数阈值为Q,以及标准数据调整阈值P,若J>M,且Xtn>Q则执行调整策略S3;否则,则继续运行造粒工艺;
S3:计算第三调整参数St,St=|Xtn+1-Xtn|/t,第三调整参数阈值S,若St>=S,则执行直接调温方案,若St<S,则执行间接调温方案;在此过程中,若J<M,或Xtn<Q,则继续造粒;
S4:运行造粒工艺结束后,将过程中每一时间点的参数数据存储到总的数据库,根据温度变化数据绘制实际温度变化曲线;检测造粒成品的质量并评价记录,若质量为优,则无需调整和修正该组数据,将该组数据存至标准数据库;若质量为其他,则使用调整修正模块执行S5修正处理;
S5:将实际温度变化曲线与所选中的实验温度变化曲线进行对比,选择温度差值较大的时间点,调整标准阈值为P;该组数据存入备选数据库以作为以后造粒过程的数据参考;
S6:确定新一次目标造粒的温度区间开始工艺造粒,整理标准数据库的数据,根据该次目标造粒的温度区间,重新开始S2步骤;重复多次,直到制备所需的不同温度数据下的骨料。
优选地,增量速度的表示是在一段时间内增量的大小。
优选地,M,Q,P,S是自定义值,依据实验造粒数据库中数据分析以及调整修正的需要调整。
优选地,各项温度数据包括原料的温度,造粒机内壁温度,外壁温度,环境温度,加水或其他料体的温度。
优选地,调整标准阈值P为正或负,即M+P或M-P,Q+P或Q-P作为模型调整的标准;该处数据的选择可参考数据库内的数据进行调整。
优选地,直接调方案包括:搅拌、直接接触时(直接加水)加温或降温手段;间接调温方法包括:夹套式加温或降温,例如在设备外侧设置的夹套式腔体,在其内部注入相应的介质,利用介质换热实现温度的调控。
优选地,对于加水降温的环节,还包括记录加水前后温度变化、物料粘度与加水比例、加水量的数据。
优选地,在实时的调温过程中,还包括控制器通过分析对比模块将实时数据与备选数据库数据进行对比的步骤,如果连续N个时间点值的温度变化的数据与该数据库中某一组数据相吻合时,利用S5步骤调整后的标准阈值执行温度调整。
优选地,将准备造粒的泥沙及其混合物各项参数包括泥沙物料以及其它混合物的湿度、粘度数据。
优选地,不同位置、不同工况下的各项参数,指的是在实验阶段、工艺造粒阶段造粒机内压力、温度、湿度参数,以及造粒机上部、中部、下部不同位置处的造粒机内压力、温度、湿度参数。
优选地,针对造粒机不同位置处的设置不同的调温设备,即对于上部、中部、下部位置设置的调温管线密度不同,按照上部、中部、下部的位置顺序密度逐渐减小。
(二)有益效果
1、本发明采用的黄河淤泥的添加量达到55%~65%,掺混量较大,有利于处理黄河淤泥大量堆积的情况,有利于黄河淤泥的快速利用,同时添加的其他工业固废,如粉煤灰、矿渣粉等目前用途少,堆积严重,对粉煤灰、矿渣粉等也是提供了一种很好的再利用途径。
2、本发明基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料是运用黄河淤泥进行加工处理后制成的人造骨料。目前,该方面的研究已经得到了国家的大力支持和鼓励。基于黄河淤泥的人造骨料具有多种优点,首先它可以替代天然骨料,使环境得到更好的保护。其次,该产品体积稳定,强度高,不易磨损,可以广泛应用于公路,桥梁,码头,水利等建设领域。最重要的是,基于黄河淤泥的人造骨料的生产成本较低,对当地经济发展是一种积极的促进作用。
3、.本发明基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料及其制备方法,将黄河淤泥,粉煤灰和矿渣粉等进行混合处理,且加入减水剂不影响强度,最后对滚筒造粒机的转速进行控制,一方面改变了造粒机搅拌仓内的温度,在不同温度下造粒可以改变人造细骨料的粒径,另一方面可以提高骨料的成品率和成品的质量,同时能够满足不同参数需要的场景,实现黄河淤泥的规模化、资源化利用,使黄河淤泥和其他工业固废转化成生产领域的原材料,达到减污、利废、节能的目的,最终实现生产效益、环境效益、经济效益和社会效益的统一。
4、本发明基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料及其制备方法,有良好的经济效应,经过计算得出每吨价格在90元~110元。且在生产过程中不需要高温、高压等特殊要求,耗能少,比较环保。经河南省建科院工程检测有限公司检测后发现本产品各项性能指标均满足《建设用砂》GB/T 14684-2022要求,且价格成本低廉,能够作为细骨料代替天然砂或机制砂在建筑工程中使用,间接减少了骨料开采对环境的破坏,为黄河淤泥的处理提供了一种绿色环保的新方案。
5、利用温度控制系统实现对不同温度区间内温度的控制,实现在不同温度区间下的精细的控制,能够减少在同一温度区间内温度差异对于骨料成品的影响,保证实际运行温度在选定运行温度区间的基础上,利用精细化的控制,优化实际运行过程中温度的控制,提高成品的优良率。
(三)附图说明
图1为制备的基于黄河淤泥的人造骨料。
具体实施方式
一种基于不同温度下利用黄河淤泥制人造骨料的方法,包括:(1)首先称取黄河淤泥粉末55%~65%,接着称取所需相应的普通硅酸盐水泥5%~13%、硫铝酸盐水泥1.0%~4.5%、粉煤灰10%~20%、矿渣粉5%~10%和聚羧酸固体减水剂1.5g~3g,然后先混合黄河淤泥和相应的粉料倒入滚筒造粒机干拌1-2min,再向里面喷洒一定量的水(每5千克的黄河淤泥按所需温度不同分别加入0.8~1.2kg的水)至没有灰尘飘出,接着按20-45HZ转20-35min,期间使用红外线测温仪实时测量造粒机搅拌仓内温度,通过提高转速升温,或通过降低转速和加水降温。(2)每次造粒完成后,将骨料倒出后,一定要及时清理造粒机的筒底和筒壁,再进行下次造粒。(3)对上述产出的骨料胚体进行养护,分一部分自然养护28d,另一部分标准养护28d,每次的养护标记号批次和日期,以便后续试验的进行,最终得到不同温度制备的黄河淤泥的人造细骨料相应的抗压强度。
优选地,所选的普通硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥P.O42.5,所选硫铝酸盐水泥为42.5级的硫铝酸盐水泥。
优选地,根据上述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料,所选的粉煤灰为二级及其以上粉煤灰。
优选地,根据上述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料,所添加的水量,根据所需的温度不同,加水量为0.8kg~1.2kg不等。
优选地,使用手持式红外线测温仪实时测量造粒机搅拌仓内温度,并通过提高转速实现升温,或通过降低转速和加水实现降温,保持造粒机搅拌仓内的温度稳定。
优选地,根据上述在不同温度下制备的基于黄河淤泥的人造骨料,所述聚羧酸固体减水剂的减水率为35%~45%。
优选地,根据上述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料,从滚筒造粒机出料后,分为自然养护和标准养护两种养护方法,完成后测抗压强度,比较得出是否养护方式对其抗压强度有过大影响。
另外,为了更精准的控制温度,本发明中还涉及一种温度控制系统,包括数据存储模块,分析对比模块,智能控制模块,调整修正模块,传感模块。
数据存储模块包括多个数据库,用于存储多次的实验造粒和工艺造粒的参数,形成造粒数据可视化分析图;数据库包括实验数据库、标准数据库、备选数据库;
分析对比模块包括计算模块,将实时造粒的参数与数据存储模块中的数据库参数进行实时对比,形成实时造粒的数据预测分析图以及以及计算实时的造粒数据差值;
智能控制模块,建立控制模型,包括建立标准数据模型,将上述差值与标准数据模型进行对比,未达到调整的运行阈值指标则根据数据库的参数控制造粒继续运行,达到需要调整的阈值指标则进行通过智能控制模块分类控制,直到满足继续运行阈值指标;
智能控制模块分类控制包括:调整控制模块,运算模块;
基于智能控制模块分类控制下,调整修正模块用于调整阈值指标的数据模型或调整标准数据模型;
传感模块用于传输造粒工艺过程中,实时不同位置、不同工况下的各项参数。
根据上述的温度控制系统的运行方法:包括以下步骤:
S1:建立实验造粒数据库:将准备造粒的泥沙及其混合物各项参数以及环境温度参数、设备初始温度参数、混合物温度参数、冷却或加温介质的初始温度参数,记录并存储于造粒数据库;
S11:启动造粒工艺,利用传感模块实时监测工艺过程的各项温度数据,绘制实时温度曲线;S12:造粒结束后,检测造粒成品的质量并评价记录,将工艺运行过程中的数据一并导入数据库;S13:选择不同初始参数的原料,调整不同初始设备参数,重复多次上述实验造粒过程,并将成品质量为优的造粒数据导入标准数据库;其他则导入备选数据库;对于该部分实验造粒数据库内的数据,划分不同的温度区间,对于不同温度区间的数据分类管理;
S2:确定该次目标造粒的温度区间开始工艺造粒,根据目标温度区间数据,匹配标准数据库的温度数据,开始启动工艺造粒,记录实时造粒时的各项温度数据,同时将数据传输到标准数据库进行比对,选出与标准数据库初始参数最为接近的一组进行实时对比和计算。
S21:计算在同一运行时间点实际造粒温度T实时,以及实验造粒温度T实验,计算两者差值;Xn=|T实时n-T实验n|/Tn实验.n为第n运行点个运行时间点,n为整数,大于1;定义第一温度差值增量为:|Xn+1 -Xn|/Xn,第二温度差值增量为:|Xn -Xn-1|/Xn-1,温度差值增量速度:Xtn=|Xn+1-Xn|/t; 其中,t为相邻时间点的间隔时间,第一温度差值增量与第二温度差值增量值之比为第一调整参数J,设定第一调整参数阈值为M,第二调整参数阈值为Q,以及标准数据调整阈值P,若J>M,且Xtn>Q则执行调整策略S3;否则,则继续运行造粒工艺;
S3:计算第三调整参数St,St=|Xtn+1-Xtn|/t,第三调整参数阈值S,若St>=S,则执行直接调温方案,若St<S,则执行间接调温方案;在此过程中,若J<M,或Xtn<Q,则继续造粒;
S4:运行造粒工艺结束后,将过程中每一时间点的参数数据存储到总的数据库,根据温度变化数据绘制实际温度变化曲线;检测造粒成品的质量并评价记录,若质量为优,则无需调整和修正该组数据,将该组数据存至标准数据库;若质量为其他,则使用调整修正模块执行S5修正处理;
S5:将实际温度变化曲线与所选中的实验温度变化曲线进行对比,选择温度差值较大的时间点,调整标准阈值为+P或-P;即M+P或M-P,Q+P或Q-P作为模型调整的标准;该组数据存入备选数据库以作为以后造粒过程的数据参考;
S6:确定新一次目标造粒的温度区间开始工艺造粒,整理标准数据库的数据,根据该次目标造粒的温度区间,重新开始S2步骤;重复多次,直到制备所需的不同温度数据下的骨料。
优选的,直接调方案包括:搅拌、直接接触时(直接加水)加温或降温手段;间接调温方法包括:夹套式加温或降温,例如在设备外侧设置的夹套式腔体,在其内部注入相应的介质,利用介质换热实现温度的调控。
在实时的调温过程中,还包括控制器通过分析对比模块将实时数据与备选数据库数据进行对比的步骤,如果连续N个时间点值的温度变化的数据与该数据库中某一组数据相吻合时,利用S5步骤调整后的标准阈值执行温度调整。
将准备造粒的泥沙及其混合物各项参数包括泥沙物料以及其它混合物的湿度、粘度数据。
不同位置、不同工况下的各项参数,指的是在实验阶段、工艺造粒阶段造粒机内压力、温度、湿度参数,以及造粒机上部、中部、下部不同位置处的造粒机内压力、温度、湿度参数。
本实施例提供的基于在不同温度下制备的黄河淤泥制造的人造细骨料包括黄河淤泥和其他固废材料及水。按照重量百分比计,黄河淤泥占55%-65%,调整材料25%-35%,水占10%左右;调整材料包括普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、聚羧酸固体减水剂和矿渣粉,其中粉煤灰为二级粉煤灰及其以上,聚羧酸固体减水剂的减水率为35%~45%,所选的普通硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥P.O42.5,所选硫铝酸盐水泥为42.5级的硫铝酸盐水泥。细致配比为黄河淤泥粉末55%~65%,接着称取所需相应的普通硅酸盐水泥5%~13%、硫铝酸盐水泥1.0%~4.5%、粉煤灰10%~20%、矿渣粉5%~10%和聚羧酸固体减水剂1.5g~3g,添加水的量为黄河淤泥质量的1/6~1/5。
按照上述的基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造骨料中成分配比,通过以下实施例对本发明做进一步说明。
实施例1:
本发明实施例1所述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造细骨料,控制造粒机转速及加水量将造粒温度控制在30℃~40℃,可用手持式红外线测温仪实时测量,原料以质量百分含量表示,其原料组成为:普通硅酸盐水泥11%、硫铝酸盐水泥3%、粉煤灰17%、矿渣粉9%和黄河淤泥粉料60%;另外,每5kg的黄河淤泥粉料加水0.8~1.2kg和聚羧酸固体减水剂3g。
实施例2:
本发明实施例2所述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造细骨料,控制造粒机转速及加水量将造粒温度控制在40℃~50℃,可用手持式红外线测温仪实时测量,原料以质量百分含量表示,其原料组成为:普通硅酸盐水泥11%、硫铝酸盐水泥3%、粉煤灰17%、矿渣粉9%和黄河淤泥粉料60%;另外,每5kg的黄河淤泥粉料加水0.8~1.2kg和聚羧酸固体减水剂3g。
实施例3:
本发明实施例3所述基于在不同温度下制备的黄河淤泥的人造细骨料,控制造粒机转速及加水量将造粒温度控制在50℃~60℃,可用手持式红外线测温仪实时测量,原料以质量百分含量表示,其原料组成为:普通硅酸盐水泥11%、硫铝酸盐水泥3%、粉煤灰17%、矿渣粉9%和黄河淤泥粉料60%;另外,每5kg的黄河淤泥粉料加水0.8~1.2kg和聚羧酸固体减水剂3g。
实施例4:
本发明实施例4所述基于不同温度下制备的黄河淤泥的人造细骨料,控制造粒机转速及加水量将造粒温度控制在30℃~40℃,可用手持式红外线测温仪实时测量,原料以质量百分含量表示,其原料组成为:普通硅酸盐水泥12%、硫铝酸盐水泥4%、粉煤灰15%、矿渣粉6%和黄河淤泥粉料63%;另外,每5kg的黄河淤泥粉料加水0.8~1.2kg和聚羧酸固体减水剂3g。
其中上述实施例的温度控制系统的运行方法所控制的温度,能够将实际温度控制和锁定在选定温度区间。
实施例5:
本发明实施例1所述基于不同温度下制备的黄河淤泥的人造细骨料的制备方法,其制备方法详细步骤如下:
a、先通过筛网过滤黄河淤泥,将符合要求的黄河淤泥挑出来;
b、按照实例1中所述人造细骨料的配比比例称取各种原材料;
c、将称取的除水之外的其它原料加入造粒机,启动造粒机,转速调至20HZ左右保持2min;然后加入称取的水至舱内无粉尘,将造粒机转速调至40HZ左右,保持旋转15~30min,用手持式红外线测温仪实时监测温度,将温度通过加水控制在30℃~40℃,然后出料;出料后采用自然养护和标准养护两种方式养护28d,得到产品人造细骨料;
d、经检测,标准养护下人造细骨料细度模数为2.7左右,测试10粒骨料的单颗粒抗压强度得出平均抗压强度为20.02MPa,且最低强度为18.52MPa,最高强度为21.52MPa;自然养护下,本实施例制备所得人造细骨料细度模数为2.7左右,测试10粒骨料的单颗粒抗压强度得出平均抗压强度为18.42MPa,且最低强度为17.34MPa,最高强度为19.49MPa。
优选地,在造粒过程中,即运行上述包括温度控制系统的温度控制方法,将实际运行温度控制在选定温度区间的基础上,进一步优化和提高成品的优良率。
实施例6:
本发明实施例2所述基于不同温度下制备的黄河淤泥的人造细骨料的制备方法,其制备方法详细步骤如下:
a、先通过筛网过滤黄河淤泥,将符合要求的黄河淤泥挑出来;
b、按照实例2中所述人造细骨料的配比比例称取各种原材料;
c、将称取的除水之外的其它原料加入造粒机,启动造粒机,转速调至20HZ左右保持2min;然后加入称取的水至舱内无粉尘,将造粒机转速调至50HZ左右,保持旋转15~30min,用手持式红外线测温仪实时监测温度,将温度通过加水控制在40℃~50℃,然后出料;出料后采用自然养护和标准养护两种方式养护28d,得到产品人造细骨料;
d、经检测,标准养护下人造细骨料细度模数为2.5左右,测试10粒骨料的单颗粒抗压强度得出平均抗压强度为19.21MPa,且最低强度为18.20MPa,最高强度为20.21MPa;自然养护下,本实施例制备所得人造细骨料细度模数为2.5左右,测试10粒骨料的单颗粒抗压强度得出平均抗压强度为17.31MPa,且最低强度为16.03MPa,最高强度为18.59MPa。
优选地,还包括e步骤,即运行上述包括温度控制系统的温度控制方法,将实际运行温度控制在选定温度区间的基础上,进一步优化和提高成品的优良率。
实施例7:
本发明实施例3所述基于不同温度下制备的黄河淤泥的人造细骨料的制备方法,其制备方法详细步骤如下:
a、先通过筛网过滤黄河淤泥,将符合要求的黄河淤泥挑出来;
b、按照实例3中所述人造细骨料的配比比例称取各种原材料;
c、将称取的除水之外的其它原料加入造粒机,启动造粒机,转速调至20HZ左右保持2min;然后加入称取的水至舱内无粉尘,将造粒机转速调至60HZ左右,保持旋转15~30min,用手持式红外线测温仪实时监测温度,将温度通过加水控制在50℃~60℃,然后出料;出料后采用自然养护和标准养护两种方式养护28d,得到产品人造细骨料。
经检测,标准养护下人造细骨料细度模数为2.3左右,测试10粒骨料的单颗粒抗压强度得出平均抗压强度为16.02MPa,且最低强度为15.04MPa,最高强度为17.00MPa;自然养护下,本实施例制备所得人造细骨料细度模数为2.3左右,测试10粒骨料的单颗粒抗压强度得出平均抗压强度为15.42MPa,且最低强度为14.34MPa,最高强度为16.49MPa。
优选地,还包括d步骤,即运行上述包括温度控制系统的温度控制方法,将实际运行温度控制在选定温度区间的基础上,进一步优化和提高成品的优良率。
实施例8:
本发明实施例4所述基于不同温度下黄河淤泥的人造细骨料的制备方法,其制备方法详细步骤与实例5相同,不同在于普通硅酸盐水泥12%、硫铝酸盐水泥4%、粉煤灰15%、矿渣粉6%和黄河淤泥63%,各种粉料的配比不同。
经检测,标准养护下人造细骨料细度模数为2.6左右,测试10粒骨料的单颗粒抗压强度得出平均抗压强度为19.02MPa,且最低强度为17.96MPa,最高强度为20.08MPa;自然养护下,本实施例制备所得人造细骨料细度模数为2.6左右,测试10粒骨料的单颗粒抗压强度得出平均抗压强度为16.77MPa,且最低强度为15.11MPa,最高强度为17.36MPa。
本发明单颗不同温度下制备的黄河淤泥人造细骨料的抗压强度为14.34~21.52MPa,强度已远超天然砂与机制砂,完全能够满足《建设用砂》GB/T 14684-2022的要求。
Claims (10)
1.一种基于不同温度下利用黄河淤泥制人造骨料的方法,其特征在于,包括下述步骤:(1)先通过筛网过滤掉黄河淤泥中较大的杂质,再将黄河淤泥敲碎成粉末状在进行一次过滤,得到需要的黄河淤泥;(2)将黄河淤泥与各个相应的粉料,包括普通硅酸盐水泥5%~13%、硫铝酸盐水泥1.0%~4.5%、粉煤灰10%~20%、矿渣粉5%~10%和聚羧酸固体减水剂1.5g~3g;依次倒入造粒机内先进行搅匀1-2min,根据所需温度不同向向造粒机内喷洒相应的水并调整转速,再进行搅拌20~30min,得到相应的骨料胚体;滚筒造粒机的倾斜角度为25°~30°,将所有粉料倒入造粒机内,将转速调至15-20HZ保持1-2min,将粉料混合均匀,然后向造粒机内喷洒水至无粉尘冒出,调转速为20-45HZ左右保持20-35min后出料,其中,针对不同所需温度,分别运行造粒,在造粒的过程中通过温度控制方法分别对其进行控制;(3)对得到的黄河淤泥制造的骨料进行养护,用标准养护和自然养护两种方式来养护,最终得到相应的人造细骨料。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括一种温度控制系统,包括数据存储模块,分析对比模块,智能控制模块,调整修正模块,传感模块;
数据存储模块包括多个数据库,用于存储多次的实验造粒和工艺造粒的参数,形成造粒数据可视化分析图;数据库包括实验数据库、标准数据库、备选数据库;
分析对比模块包括计算模块,将实时造粒的参数与数据存储模块中的数据库参数进行实时对比,形成实时造粒的数据预测分析图以及计算实时的造粒数据差值;
智能控制模块,建立控制模型,包括建立标准数据模型,将上述差值与标准数据模型进行对比,未达到调整的运行阈值指标则根据数据库的参数控制造粒继续运行,达到需要调整的阈值指标则进行通过智能控制模块分类控制,直到满足继续运行阈值指标;
智能控制模块分类控制包括:调整控制模块,运算模块;
基于智能控制模块分类控制下,调整修正模块用于调整阈值指标的数据模型或调整标准数据模型;
传感模块用于传输造粒工艺过程中,实时不同位置、不同工况下的各项参数。
3.根据权利要求1所述方法,所述温度控制方法包括以下步骤:
S1:正式造粒前,建立实验造粒数据库:将准备造粒的泥沙及其混合物各项参数以及环境温度参数、设备初始温度参数、混合物温度参数、冷却或加温介质的初始温度参数,记录并存储于造粒数据库,对数据进行处理和分类管理;
S2:启动正式工艺造粒时,首先确定该次目标造粒的温度区间,根据目标温度区间数据,匹配标准数据库的温度数据,开始启动工艺造粒,实时记录造粒时的各项温度数据,同时将数据传输到标准数据库进行比对,选出与标准数据库初始参数最为接近的一组进行实时对比和计算;并通过实时比较实际造粒温度与数据库内的参考温度数据,计算温度差值,根据温度差值变化的趋势执行调整策略;
S3:计算第三调整参数St,St=|Xtn+1-Xtn|/t,第三调整参数阈值S,若St>=S,则执行直接调温方案,若St<S,则执行间接调温方案;在此过程中,若J<M,或Xtn<Q,则继续造粒;
S4:运行造粒工艺结束后,将过程中每一时间点的参数数据存储到总的数据库,根据温度变化数据绘制实际温度变化曲线;检测造粒成品的质量并评价记录,若质量为优,则无需调整和修正该组数据,将该组数据存至标准数据库;若质量为其他,则使用调整修正模块执行S5修正处理;
S5:将实际温度变化曲线与所选中的实验温度变化曲线进行对比,选择温度差值较大的时间点,调整标准阈值为P;该组数据存入备选数据库以作为以后造粒过程的数据参考;
S6:确定新一次目标造粒的温度区间开始工艺造粒,整理标准数据库的数据,根据该次目标造粒的温度区间,重新开始S2步骤;重复多次,直到制备所需的不同温度数据下的骨料。
4.根据权利要求3所述方法,其中步骤S1还包括:S11:启动实验造粒工艺,利用传感模块实时监测工艺过程的各项温度数据,绘制实时温度曲线;S12:造粒结束后,检测造粒成品的质量,以抗压强度为评价标准,并评价记录,将工艺运行过程中的数据一并导入数据库;S13:选择不同初始参数的原料,调整不同初始设备参数,重复多次上述实验造粒过程,并将成品质量为优的造粒数据导入标准数据库;其他则导入备选数据库;对于该部分实验造粒数据库内的数据,划分不同的温度区间,对于不同温度区间的数据分类管理。
5.根据权利要求3所述的方法,其中步骤S2还包括:S21:计算在同一运行时间点实际造粒温度T实时,以及实验造粒温度T实验,计算两者差值;Xn=|T实时n-T实验n|/Tn实验.n为第n运行点个运行时间点,n为整数,大于1;定义第一温度差值增量为:|Xn+1 -Xn|/Xn,第二温度差值增量为:|Xn -Xn-1|/Xn-1,温度差值增量速度:Xtn=|Xn+1-Xn|/t; 其中,t为相邻时间点的间隔时间,第一温度差值增量与第二温度差值增量值之比为第一调整参数J,设定第一调整参数阈值为M,第二调整参数阈值为Q,以及标准数据调整阈值P,若J>M,且Xtn>Q则执行调整策略S3;否则,则继续运行造粒工艺。
6.根据权利要求3所述的方法,所述直接调方案包括:搅拌、直接接触式加温或降温手段;间接调温方法包括:夹套式加温或降温;还包括分类调整方法,针对造粒机不同位置处的设置不同的调温设备。
7.根据权利要求5所述的方法,在实时的调温过程中,还包括控制器通过分析对比模块将实时数据与备选数据库数据进行对比的步骤,如果连续N个时间点值的温度变化的数据与该数据库中某一组数据相吻合时,利用S5步骤调整后的标准阈值执行温度调整。
8.根据权利要求3所述的方法,将准备造粒的泥沙及其混合物各项参数包括泥沙物料以及其它混合物的湿度、粘度数据。
9.根据权利要求3所述的方法,所述不同位置、不同工况下的各项参数,指的是在实验阶段、工艺造粒阶段造粒机内压力、温度、湿度参数,以及造粒机上部、中部、下部不同位置处的造粒机内压力、温度、湿度参数。
10.根据权利要求1所述的方法,矿渣粉主要来源为冶金炉渣,占粉料的5%~10%,所述聚羧酸固体减水剂1.5g~3g,把聚羧酸固体减水剂直接融入水中喷入滚筒造粒机中,且所述聚羧酸固体减水剂的减水率为35~45%。
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