一种河道淤泥人造集料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种河道淤泥人造集料及其制备方法。该人造集料具备以下特点：一是成分梯度上包含内核

【技术实现步骤摘要】
一种河道淤泥人造集料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种利用河道淤泥作为主要原料采用挤出成型法制备免烧结人造集料的方法，属于轻结构混凝土用人造集料领域。

技术介绍

[0002]长江流域河道淤泥是一种在长江流域河段内尤其是中下游地段内大量淤积的无法固结的细软颗粒。其成分极其复杂包括无机非矿，生物残体，有机沉淀和含铁镁胶体等十多余种成分。作为一种常见的固体垃圾，河道污泥的淤积具有多种危害，以长三角地区为例，这些污泥往往导致水体黑臭，严重影响当地渔业和农业发展，此外它们还会抬高河床位置，使得汛期危险系数提高，甚至在关键地形淤积，影响大型船只正常通航，大大折损江南水网的航运价值。为了应对这一严峻问题，各级政府在国家战略的号召下多次组织开展清淤工程项目，这些项目每年产生数以千万吨的淤泥带来严重的环境压力。以长江流域下游的太湖为例，太湖总面积超过2500km3，平均淤积深度超过0.5m，仅2007政府发布《太湖水污染治理方案》一个项目就产生3000万m3淤泥。
[0003]面对堆积如山的开挖河道淤泥，如何更好的处置成为了一个迫在眉睫的问题。常用的方法包括填埋堆放、农业利用或者作为建筑原料等都存在很大的局限性，如直接填埋堆放占地面积过大，极其容易造成二次污染；用做农田肥料或者湿地回填，淤泥的需求量太少，处理周期太长；作为建筑原料，目前的烧结墙体砖或者烧胀集料能耗较高，不符合国家节能战略。因此，我们亟需一种更加值得推广的淤泥资源化利用方式来解决目前大量产生的河道淤泥给环境带来的巨大压力。
[0004]近年来，新型建筑材料技术的提出为河道淤泥的高效资源化利用带来的崭新的解决思路。大量前期研究表明，脱水处理后的河道淤泥的矿物成分与风化产生的粘土有诸多相似之处。河道淤泥的产生是河流上游山体矿物风化、地表沙石风化细颗粒随雨水冲刷在下游沉积，或者河床中的岩石沙砾长期被水流冲刷侵蚀的结果，该过程的产物本质为粘土，因此河道淤泥在制备新型建筑材料方面具有极高的利用价值。粘土类矿物本身具有的特性也使得其原料塑性指数大，粘结性好，适合工业造粒成球。目前大量的相关研究主要集中于利用河道淤泥制备新型墙体烧结砖，或者代替页岩等制备烧结集料等，这些方法都能在一定程度上解决淤泥利用问题，但其能耗过高、尾气排放污染严重等问题限制了产品推广应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种河道淤泥人造集料及其制备方法。
[0006]一种河道淤泥人造集料及其制备方法，首先将原料钙硅比控制在0.18～0.32；其次所用河道淤泥经初步压滤脱水至含水率为40
±
2％，成型过程无需额外加水，具体配比按人造集料质量百分比计，水泥：河道淤泥：石英尾矿：粉煤灰＝10～15：55～70：9～25：6～10，其中，碳酸钠按人造集料质量1.0～3.0％以外加方式掺入，包含以下六个步骤：
[0007]第一步：
[0008]按配合比将干燥的石英尾矿、粉煤灰和外掺剂碳酸钠混合后置于球磨机中研磨，细度达到300目筛余小于15％，由此得到河道淤泥的干性激发剂；
[0009]第二步：
[0010]将水泥、河道淤泥(压滤脱水后)和干性激发剂三种主要原料混合后置入专门搅拌粘性物料的槽式混合机中，充分搅拌10～15min，该过程无需额外加水，混合物料将逐渐进入可塑状态；
[0011]第三步：
[0012]将搅拌完成的可塑物料倒入旋转挤压造粒机中，物料从直径10cm的漏板模具中缓慢挤出，经由外部旋转叶片打断后，获得5
‑
10mm长的圆柱段体并落入位于下游持续旋转的盘式成球机中；
[0013]第四步：
[0014]将磨细钢渣粉与第三步旋转造粒机挤出的圆柱段体共同加入旋转的盘式成球机中，该过程需适当调控钢渣的添加量，磨细钢渣粉的掺加量依圆柱段体滚动出水量而定，具体范围控制在相对人造集料质量的6％～10％，持续加入钢渣粉直至集料的壳层完全成型，并继续滚动至转变为规则的圆球形，接着滚动5～10min，待到集料表面光滑且无粘连，料球粒径为5～15mm 时完成造粒过程；
[0015]第五步：
[0016]将上述包壳后的淤泥集料放置阴凉处自然养护；
[0017]第六步：
[0018]将自然养护后的物料置于蒸压釜中，在温度180～200℃、饱和蒸汽压1.0～1.5MPa的条件下连续水热合成反应8～10h，使之内部钙硅铝水四元体系反应生成高温水化相托贝莫来石(TOB) 以及水石榴石，即可得到所述人造集料。
[0019]较佳的，第三步中，挤出圆柱段体的跌落高度不得高于1m，可由斜长型料槽连接至旋转的盘式成球机中。
[0020]较佳的，第五步中，将包壳后的物料放置阴凉处自然养护24h。
[0021]较佳的，粉煤灰为国家一级粉煤灰；石英尾矿为石英砂磁选工艺产生的粒径小于0.125mm 的尾砂；水泥为普通硅酸盐水泥，标号PⅡ52.5；磨细钢渣粉为磨细转炉钢渣粉末，细度要求为300目，筛余小于15％。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0023](1)河道淤泥中除方石英外还含有斜绿泥石、白云母、伊利石等大量其他矿物。这些矿物都属于典型的粘土质矿物，具有粘土独特的表面吸附性与吸水膨胀性，其塑性指数超过12，具有十分良好的成球可塑性，本专利技术提出的人造集料制备工艺可工业化程度高；(2)本专利技术所述淤泥人造集料其形状为规则球型，球度较高，粒径集中分布在10～15mm之间。相比于形状不规则的建筑用碎石，球形的集料可以有效改善混凝土受压时的应力集中问题。该集料在混凝土中受力处于各项均匀状态，极限载荷大大提高，而碎石则容易在尖角棱边处形成应力集从而受到多向剪切力，混凝土强度表现反而下降；(3)本专利技术所述淤泥人造集料所用原料均为工业固废或者尾矿，其获取成本较为低廉，同时也为解决固废堆积的问题开辟了崭新思路；(4)本专利技术所述淤泥人造集料采用槽式混合机塑性捏合、挤出造粒、
钢渣粉吸水造壳，形成核壳结构，其表层的结构修饰具有两大优点。一是改善了单个集料的受力结构，将点应力均匀分散为面应力有效防止集料受力劈裂问题，从而提高了集料本身筒压强度，二是提供一个活性表面，混凝土基体与集料之间产生牢固的界面结合力，从而消除了混凝土的界面薄弱区；(5)本专利技术所述淤泥人造集料在粘土质材料的合成体系中，摒弃了传统的烧结工艺，采用了蒸压合成工艺，并成功制备出了符合国家轻集料规范的人造淤泥集料。该工艺的改进使得本专利技术生产能耗极大降低，在理论能量转换率下，合成相同质量的人造集料，蒸压工艺相比烧结工艺可减少能耗80％，符合国家节能减排，绿色可持续的长久发展战略；(6)本专利技术所述淤泥人造集料性能十分优异。其表观密度低于1900kg/m3，堆积密度低于1000kg/m3，筒压强度均在16～22MPa之间。2h吸水率5～10％，冻融循环质量损失均小于5％，坚固性测试结果参照GB14685
‑
2011《建设用卵石、碎石》评定为国家I类标准。(7)本专利技术所述淤泥人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种河道淤泥人造集料的制备方法，其特征在于，原料按人造集料质量百分比计，水泥：河道淤泥：石英尾矿：粉煤灰 = 10~15：55~70：9~25：6~10，其中，碳酸钠按人造集料质量1.0~3.0%以外加方式掺入，包含以下六个步骤：第一步：按配合比将干燥的石英尾矿、粉煤灰和碳酸钠混合后置于球磨机中研磨，细度达到300目筛余小于15%，得到河道淤泥的干性激发剂；第二步：将水泥、河道淤泥和干性激发剂三种主要原料混合后置入槽式混合机中，充分搅拌10~15min；第三步：将第二步搅拌完成的物料倒入旋转挤压造粒机中，物料经缓慢挤出，获得一定长度的圆柱段体并落入位于下游持续旋转的盘式成球机中；第四步：将磨细钢渣粉与第三步的圆柱段体共同加入旋转的盘式成球机中，磨细钢渣粉用量为人造集料质量的6%~10%，持续加入钢渣粉直至集料的壳层完全成型，并继续滚动至转变为规则的圆球形，接着滚动5~10min，待到集料表面光滑且无粘连，料球粒径为5~15mm时完成造粒过程；第五步：将上述包壳后的淤泥集料放置阴凉处自然养护；第六步：将自然养护后的物料置于蒸压釜中，在温度180~...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔崇，沈亚超，崔晓昱，
申请(专利权)人：浙江中劲环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：