[發(fā)明專利]一種以河道底泥為原材料的陶粒制備方法

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• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113105169A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 陸胤;許曉路;趙永綱;葉明立;毛玉琴
• 申請（專利權）人: 浙江樹人學院（浙江樹人大學）
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B38/08;C04B41/85;C04B111/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明提供了一種以河道底泥為原材料的陶粒制備方法，該方法通過向河道底泥中添加可被激發(fā)的固態(tài)粉體廢棄物(如粉煤灰、礦渣和火山灰等)和強堿材料(如生石灰、氫氧化鈉等)等物質(zhì)制得余土，并進行多級造粒，再采用通過快硬、早強、低孔隙率的硫鋁酸鹽水泥基材料對多級造粒獲得的陶粒表面進行裹殼，從而制得具有內(nèi)部多孔、外殼結構致密的硫鋁酸鹽水泥裹殼陶粒，以降低免燒陶粒在有害金屬遷移和臭氣揮發(fā)方面的負面影響，同時提高單顆陶粒的抗壓強度。本發(fā)明方法能耗低、無尾氣污染，設備投入低，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)工藝易控制，具有良好的工業(yè)化前景。

技術領域

本發(fā)明屬于水處理技術領域，特別涉及一種以河道底泥為原材料的陶粒制備方法。

背景技術

隨著城市開發(fā)進程加大、人口密集度高，河流污染負荷重、缺乏清潔水源補給，致使水環(huán)境容量較小，導致過去十幾年發(fā)生河流黑臭、生態(tài)退化等一系列流域水環(huán)境問題。在積極防控污染物進入河道的同時，由污染底泥造成的河道內(nèi)源性污染也需重視。

河道底泥中沉積的大量有機質(zhì)、氮磷營養(yǎng)鹽和重金屬，是產(chǎn)生黑臭水體的重要原因。水體中重金屬污染物不易降解，經(jīng)過轉化后絕大部分進入底泥。由河道清淤疏浚所產(chǎn)生的大量底泥，以及高額的運輸、處置費用，是開展黑臭水體整治的城市共同面臨的重大難題。底泥的資源化利用形式，現(xiàn)有主要包含土地利用、填方材料、建筑材料和水處理材料，但重金屬含量超標嚴重制約了底泥在土地及填方材料中的利用。已有的研究表明典型黑臭底泥的主要成分為弱堿性的大粒徑無機砂質(zhì)，重金屬含量雖高但不易浸出。重金屬固化處理后的底泥性質(zhì)可能隨著其所處的環(huán)境因素發(fā)生改變，使重金屬等有害物質(zhì)從固化體中再次釋放到環(huán)境，給生態(tài)環(huán)境及人類健康帶來巨大風險。同時，通用型重金屬固化劑，如水泥等，添加量通常較大，成本較高。而粉煤灰、礦渣等工業(yè)廢棄物在作為膠凝材料時同樣具有重金屬固化能力。因此，研究河道底泥理化特征及重金屬固化穩(wěn)定化機理，發(fā)展成熟可靠且成本低廉的底泥重金屬固化穩(wěn)定化技術路線，從而實現(xiàn)以廢治廢，是實現(xiàn)河道底泥資源化利用的重要途徑。

由于河湖底泥中含有大量可構成陶粒主要成分的Al₂O₃和SiO₂，因此，利用河湖底泥制備陶粒，是其資源化利用、消納的有效途徑。目前，煅燒是陶粒制備的主要方式之一。很多實驗結果表明，采用煅燒炭化工藝制備的陶粒具有強度高、孔隙率高、無有機物污染、重金屬固化程度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。但根據(jù)政府有關“劃定高污染燃料禁燃區(qū)”的相關規(guī)定，煤制品等高污染燃料在很多一線城市內(nèi)無法作為煅燒用燃料，煅燒方式在燃料來源、清潔能源成本方面存在一定限制。同時，燒制過程能源消耗大，廢氣排放量大，需復雜的尾氣回收處理裝置，提高了輕質(zhì)陶粒的生產(chǎn)成本。與炭燒制陶法相比，以底泥為原材料，結合底泥重金屬固化/穩(wěn)定化方法，采用免燒方法制備陶粒，具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼耍_發(fā)一種以免燒法為基本制備方法、以河道底泥為原材料的底泥陶粒制備技術，并優(yōu)化不同路徑下的制備工藝，是快速消納河道黑臭底泥，實現(xiàn)河道底泥制備陶粒技術推廣的重要基礎。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種以河道底泥為原材料的陶粒制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的。底泥陶粒通過以下方法制備得到：

(1)余土制備。向河道底泥中添加可被激發(fā)的固態(tài)粉體廢棄物和強堿材料等物質(zhì)，底泥、固態(tài)粉體廢棄物和強堿材料的質(zhì)量份配比為90～100份:10～30份:1～2份。反應10～30min后，用板框壓濾機進行壓濾脫水，使其含水率將至40％以下，形成泥餅(余土)。

(2)余土多級造粒。按上述方案，將余土在粉碎攪拌機中充分粉碎、攪拌，用粉碎機粉碎至100目，獲得粒徑在1～3mm之間的初級底泥顆粒。隨后以1～2份水玻璃溶液作為粘接劑，以15～20份初級底泥顆粒為原料，分段加入，在滾動造粒機上進行二次造粒，形成粒徑在8～10mm的具有較多孔洞的二級底泥顆粒。