一种建筑弃土成分快速分析及复配调控方法技术

本发明专利技术涉及一种建筑弃土成分快速分析及复配调控方法，分析方法包括：首先通过平铺直取的方式储取建筑弃土并混合，得到预均化原料，之后将其破碎、研磨、烘干、筛分后，再与水及消解剂混合并进行消解，所得的消解产物经过滤、中和、稀释后，作为待测溶液进行XRF检测，即得到建筑弃土的化学组成及含量；复配调控方法包括：通过将分析方法用于评价建筑弃土代替黏土作为烧结砖原料的适用性，并根据评价结果获得烧结砖原料的配方。与现有技术相比，本发明专利技术中的分析方法具有可操作性强、重复性高、检测速度快、可同时检测多种矿物元素含量等优点，并结合复配调控方法使建筑弃土转化为规整均衡的制砖原料，实现建筑废土的资源化利用。

A fast analysis and compound control method of construction waste soil composition

【技术实现步骤摘要】
一种建筑弃土成分快速分析及复配调控方法
本专利技术属于建筑材料与环境工程
，涉及一种建筑废弃渣土资源化利用的技术，尤其涉及一种建筑弃土成分快速分析及复配调控方法，具体涉及一种弃土化学组成的快速测定系统及以弃土为主要成分的烧结砖原料的复配调控技术。
技术介绍
近年来，随着城市现代化进程的飞速发展，万丈高楼拔地而起，堆积如山的建筑垃圾的处理成为阻碍城市建设的一大难题，普通的焚烧、填埋等处理方法已无法满足建筑废弃物的增长速度，占用了大量的人力、土地资源，对生态环境平衡也造成了极大的威胁，建筑弃土的资源化利用问题亟待解决。烧结砖起源于数千年前的中国，是一种取材方便、价格低廉、耐久性佳、制作工艺简单的建筑材料，烧结多孔砖还有优异的保温隔热性能，从古至今我国在该
的应用一直走在世界的前端。然而实际工程中，由于黏土主要取材于耕地，早期的传统制砖方法又须耗费大量黏土，导致农村耕地被大量破坏，土地资源遭到浪费，农业发展受到制约。在此背景下，需要找寻一种成分与黏土相近的资源，以部分甚至完全替代黏土作为烧结砖的主要原料。建筑渣土的主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，与黏土化学组成类似，理论上作为黏土的替代原料是可行的。然而各类建筑工程弃土来源广泛、组成分散，且大多未经分类处理、品质较差，作为合格的原料进行烧结前还需经过成分筛分、级配调整、原料复配等大量处理，才能满足成品砖的质量要求。土的化学组成是指土的矿物成分中各无机化学元素(如Si、Al、Fe、Ca、Mg等)的比例，是评价渣土代替黏土用作烧结砖原料可行性的重要指标。确定土的化学组成一般采用传统的化学分析方法(如：比色法)，结果较为稳定，但由于传统化学反应法一次只能测定一种元素，且样本不可重复使用，该方法测试耗时长、重复性较差。此外，由于弃土成分复杂，样本提取困难，实际操作时很难避免多成分反应造成的质量损失，影响检测结果。X射线荧光分析法(XRF)基于莫塞莱定律(Moseley’slaw)、布拉格定律(Bragg’slaw)和朗伯-比尔定律(Berr-Lambert’slaw)，是一种根据X射线照射样品后产生的特征X射线荧光的波长与强度进行化学成分定性、定量分析的方法。具有检测范围广、测试周期短、可重复性高、可实现无损分析、不破坏样品等优点，可用于各种固、液相物质的无机成分分析，目前广泛应用于药品杂质鉴定、金属与合金材料分析等领域，在水泥生产过程的质量控制中也有所应用。然而目前XRF法在建筑弃土成分识别方面应用仍较少。由于其检测精度较大程度地依赖于样本代表性与消解完全性，适用于建筑弃土成分X射线荧光分析的试样制备方法亟待提出。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种建筑弃土成分快速分析及复配调控方法，通过探讨X射线荧光光谱分析法对于定量分析弃土化学成分的适用性，从而提供一种规范的测定方法，以评估弃土的化学性质指标，并对各烧结原料掺量提出调控理论，进而满足弃土烧结再利用的现实需求。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种适用于建筑弃土化学组成的分析方法，包括以下步骤：1)预均化处理：通过“平铺直取”的方式储取建筑弃土原料，即堆放来源不同的建筑弃土形成上下平行堆叠的等厚料层，取土时垂直料层方向从上到下一次性切取所有层，并放入高速搅拌机中混合均匀，保证取样原料的组分均匀，得到预均化原料；2)前处理：将步骤1)中的预均化原料剔除石灰石、花岗岩等明显的大块岩石，再依次经过均匀破碎、初步研磨、在100-110℃下烘干至恒重、于干燥器中冷却至室温、筛分过程后，得到前处理原料；3)微波消解：将步骤2)中的前处理原料与去离子水混合润湿后，再与酸性消解剂混合，并置于消解仪中进行消解，促进悬浮颗粒溶解，并得到消解产物；4)稀释定容：将步骤3)中的消解产物依次经过滤、中和、蒸馏水清洗、稀释过程后，得到澄清、透明的待测溶液；5)XRF检测：将步骤4)中的待测溶液密封于X射线荧光光谱仪样品槽中，启动仪器检测程序进行XRF检测，得到建筑弃土的化学组成及含量。进一步地，步骤2)中，所述的筛分过程中，所用的筛网的孔径不大于2mm。进一步地，步骤3)中，所述的前处理原料与水及酸性消解剂混合前，先与助磨剂混合并进行精细研磨，使所得细化土样的细度不大于75μm；所述的助磨剂为45-55wt％的三乙醇胺水溶液；所述的助磨剂的用量为0.1mL/0.3-0.5g前处理原料。作为优选的技术方案，所述的精细研磨过程在专业粉磨器具，如牌号为5R4121的雷蒙磨粉机中进行。进一步地，步骤3)中，所述的水的加入量为2mL/0.3-0.5g前处理原料；所述的酸性消解剂为硝酸与盐酸的混合液；所述的酸性消解剂的加入过程具体为先加入盐酸混合均匀后，再加入硝酸；所述的盐酸的加入量为6mL/0.3-0.5g前处理原料；所述的硝酸的加入量为2mL/0.3-0.5g前处理原料。所述的盐酸及硝酸的纯度均为分析纯。作为优选的技术方案，步骤3)中，在保证取样普遍性的前提下，前处理原料的取用量应尽可能减少，以提高消解程度与消解效率。进一步地，步骤3)中，消解过程具体为：3-1)在105-115℃、0.8-1.2MPa下，以900-1100W的微波功率消解4-6min，得到初消解产物；3-2)将步骤3-1)中的初消解产物在115-125℃、1.8-2.2MPa下，以700-900W的微波功率消解7-9min，得到再消解产物；3-3)将步骤3-2)中的再消解产物在145-155℃、2.8-3.2MPa下，以500-700W的微波功率消解9-12min，即得到消解产物。进一步地，步骤4)中，所述的中和过程在pH试纸或pH计的酸碱度同步监测的状态下进行，所用的中和剂为0.1-0.3mol/L的NaOH溶液；所述的中和剂的加入量为8-12mL；所述的待测溶液定容体积根据前处理原料的用量确定，即50mL待测溶液/0.3-0.5g前处理原料。一种基于上述分析方法的土料复配调控方法，包括：通过将上述分析方法，结合已公布的关于烧结砖性能的标准《烧结普通砖》(GB/T5101-2017)作为建筑弃土原料质量评价理论，用于评价建筑弃土代替黏土作为烧结砖原料的适用性，并根据评价结果获得烧结砖原料的配方。其中，建筑弃土代替黏土作为烧结砖原料的适用性的评价方法还包括以下评价指标：物理指标：评估建筑弃土粒度分布、分形特征；粒形以比表面积较大的毛糙椭圆粒/圆粒为佳，长径比接近1为佳；化学指标：评估建筑弃土各主要无机化学成分含量与标准烧结砖原料成分的相似度，标准烧结砖原料成分含量的合理范围包括SiO2(55-75％)、Al2O3(10-20％)、Fe2O3(3-10％)、CaO(0-5％)并且有害物质MgO、SO3宜控制在3％以内；当SiO2的含量超出上述合理范围时会导致原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于建筑弃土化学组成的分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n1)预均化处理：通过平铺直取的方式储取建筑弃土原料，并均匀混合，得到预均化原料；/n2)前处理：将步骤1)中的预均化原料依次经过破碎、研磨、烘干、筛分过程后，得到前处理原料；/n3)微波消解：将步骤2)中的前处理原料与水及酸性消解剂混合，并置于消解仪中进行消解，得到消解产物；/n4)稀释定容：将步骤3)中的消解产物依次经过滤、中和、稀释过程后，得到待测溶液；/n5)XRF检测：将步骤4)中的待测溶液进行XRF检测，得到建筑弃土的化学组成及含量。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于建筑弃土化学组成的分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)预均化处理：通过平铺直取的方式储取建筑弃土原料，并均匀混合，得到预均化原料；
2)前处理：将步骤1)中的预均化原料依次经过破碎、研磨、烘干、筛分过程后，得到前处理原料；
3)微波消解：将步骤2)中的前处理原料与水及酸性消解剂混合，并置于消解仪中进行消解，得到消解产物；
4)稀释定容：将步骤3)中的消解产物依次经过滤、中和、稀释过程后，得到待测溶液；
5)XRF检测：将步骤4)中的待测溶液进行XRF检测，得到建筑弃土的化学组成及含量。


2.根据权利要求1所述的一种适用于建筑弃土化学组成的分析方法，其特征在于，步骤2)中，所述的筛分过程中，所用的筛网的孔径不大于2mm。


3.根据权利要求1所述的一种适用于建筑弃土化学组成的分析方法，其特征在于，步骤3)中，所述的前处理原料与水及酸性消解剂混合前，先与助磨剂混合并进行精细研磨，使所得细化土样的细度不大于75μm；
所述的助磨剂为45-55wt％的三乙醇胺水溶液。


4.根据权利要求1所述的一种适用于建筑弃土化学组成的分析方法，其特征在于，步骤3)中，所述的水的加入量为2mL/0.3-0.5g前处理原料；
所述的酸性消解剂为硝酸与盐酸的混合液；
所述的酸性消解剂的加入过程具体为先加入盐酸混合均匀后，再加入硝酸；
所述的盐酸的加入量为6mL/0.3-0.5g前处理原料；
所述的硝酸的加入量为2mL/0.3-0.5g前处理原料。


5.根据权利要求1所述的一种适用于建筑弃土化学组成的分析方法，其特征在于，步骤3)中，消解过程具体为：
3-1)在105-115℃、0.8-1.2MPa下，以900-1100W的微波功率消解4-6min，得到初消解产物；
3-2)将步骤3-1)中的初消解产物在115-...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建庄，王紫玥，郝潞岑，高琦，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31