[發(fā)明專利]一種常壓固化江河淤積泥沙為建筑材料的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110255761.8
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102431081A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 景鎮(zhèn)子;周磊;劉政科
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: B28B3/00
• 分類號: B28B3/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發(fā)明屬于無機廢棄物資源化利用領域，具體涉及一種常壓固化江河淤積泥沙為建筑材料的方法。?

背景技術

江河泥沙淤積是一個全世界范圍的環(huán)境問題。以黃河為例，大量泥沙淤積，在下游河段內(nèi)，平均河床已高出地面9~15米，最高處已達22米，并以10cm/年的速度繼續(xù)使河床抬高，成為舉世聞名的“地上懸河”。江河淤泥給環(huán)境以及人類社會造成了巨大的破壞，對其淤積泥沙進行資源利用，不但可以解決河床的抬高又可變廢為寶。

傳統(tǒng)的泥沙利用主要是利用燒成法，即利用高溫窯爐對泥沙進行燒結(jié)以達到制品強度提高的目的。其缺點是耗能高并破壞環(huán)境。國外也提出了一種低溫（150-200℃）水熱技術固化廢棄物的方法。該方法雖然可以大大降低能耗，節(jié)約能源，但是由于固化過程必須在高溫高壓下進行，故需要高壓釜作為反應環(huán)境。反應釜造價高，使得設備一次性投資大大提高，另外使用高溫高壓反應釜也需要高額的維護和技術的支撐。另外，使用高壓釜時其生產(chǎn)過程為一間歇過程（即進料-升溫加壓-降溫減壓-取樣），使得生產(chǎn)工藝漫長，產(chǎn)品成本高昂以及能量消耗相對高等，故大大限制了該技術的推廣。如果生產(chǎn)過程為常壓時，其反應過程就會大大簡化，不但不使用反應釜使得生產(chǎn)過程可實現(xiàn)連續(xù)性，而且生產(chǎn)成本會大大下降。

中國專利《一種利用黃河泥沙制成的免燒磚及其生產(chǎn)方法》（公開日2008年09月03日，公開號CN101255045）提出一種利用泥沙制備免燒磚的技術。此專利通過添加沸石粉，水泥，有機膠粉等原料，然后進行養(yǎng)護，泥沙利用率為50%-70%。該制備方法原料成本較高，制備周期較長（養(yǎng)護需數(shù)十天），工藝繁瑣，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在節(jié)約能源，提高黃河泥沙利用率和簡化固化過程的前提下，提出一種更為簡便的常壓固化江河淤積泥沙為建筑材料的方法。

本發(fā)明提出的常壓固化江河淤積泥沙為建筑材料的方法，利用原料預處理，堿激發(fā)技術以提高淤積泥沙反應活性，常壓100℃的反應條件下將江河泥沙固化為具有高強度的建筑材料的方法，具體步驟如下：

選用黃河泥沙作為江河泥沙原料，在650~850℃下進行煅燒，以及進行研磨預處理并過篩，然后加入熟石灰和堿激發(fā)劑溶液，混合均勻后，壓制成型；再將脫模后的試樣，在溫度為100℃的飽和蒸氣壓下（常壓）處理1~72h，即得到所需產(chǎn)品；其中：熟石灰的加入量為黃河泥沙質(zhì)量的5%~30%，減激發(fā)劑溶液的加入量為黃河泥沙質(zhì)量的5~20%。

本發(fā)明中，所述過篩的篩目為60~400目，對應粒徑為0.246~0.038mm。

本發(fā)明中，所述減激發(fā)劑溶液為0.5~4mol/L的NaOH、Na₂SO₄或Na₂SiO₃中任一種。

本發(fā)明的特點在于：對江河淤積泥沙進行煅燒和研磨預處理，加入堿激發(fā)劑提高反應活性，制備出高強度的建筑材料。固化溫度為100℃，因為不需高溫高壓反應容器生產(chǎn)工藝大大簡便，耗能低，泥沙利用率70~95%。

本發(fā)明利用原料預處理和堿激發(fā)技術將江河泥沙資源化再利用，成功解決常溫固化的難題，制備高強建筑材料，可用于墻地磚、廣場磚、路面磚以及江河護堤材料等方面。該技術既可以利用廢棄物，又可以大大減少使用資源，極大地減少對環(huán)境的負荷。

附圖說明

圖1：江河泥沙常溫固化制備建筑材料的工藝流程。

圖2：煅燒溫度對材料的抗折強度的影響。

圖3：研磨預處理對材料的抗折強度的影響。

圖4：NaOH堿激發(fā)劑的含量(%)對材料的抗折強度變化的影響。

圖5：NaOH堿激發(fā)劑的濃度對材料的抗折強度變化的影響。

圖6：不同堿激發(fā)劑對材料的抗折強度的影響。

圖7：不同熟石灰添加量對材料的抗折強度的影響。

圖8：在添加NaOH條件下固化處理前后材料的物相變化。

圖9：在添加NaOH條件下固化處理前后材料的物相變化的定量分析。

圖10：固化處理前后材料的FESEM形貌變化。其中：(a)為處理前，(b)為處理后。

圖11：連續(xù)式制備工藝概念示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。

實施例1：