[发明专利]一种常压固化江河淤积泥沙为建筑材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机废弃物资源化利用领域，具体涉及一种常压固化江河淤积泥沙为建筑材料的方法。 

背景技术

江河泥沙淤积是一个全世界范围的环境问题。以黄河为例，大量泥沙淤积，在下游河段内，平均河床已高出地面9~15米，最高处已达22米，并以10cm/年的速度继续使河床抬高，成为举世闻名的“地上悬河”。江河淤泥给环境以及人类社会造成了巨大的破坏，对其淤积泥沙进行资源利用，不但可以解决河床的抬高又可变废为宝。

传统的泥沙利用主要是利用烧成法，即利用高温窑炉对泥沙进行烧结以达到制品强度提高的目的。其缺点是耗能高并破坏环境。国外也提出了一种低温（150-200℃）水热技术固化废弃物的方法。该方法虽然可以大大降低能耗，节约能源，但是由于固化过程必须在高温高压下进行，故需要高压釜作为反应环境。反应釜造价高，使得设备一次性投资大大提高，另外使用高温高压反应釜也需要高额的维护和技术的支撑。另外，使用高压釜时其生产过程为一间歇过程（即进料-升温加压-降温减压-取样），使得生产工艺漫长，产品成本高昂以及能量消耗相对高等，故大大限制了该技术的推广。如果生产过程为常压时，其反应过程就会大大简化，不但不使用反应釜使得生产过程可实现连续性，而且生产成本会大大下降。

中国专利《一种利用黄河泥沙制成的免烧砖及其生产方法》（公开日2008年09月03日，公开号CN101255045）提出一种利用泥沙制备免烧砖的技术。此专利通过添加沸石粉，水泥，有机胶粉等原料，然后进行养护，泥沙利用率为50%-70%。该制备方法原料成本较高，制备周期较长（养护需数十天），工艺繁琐，产品质量不稳定。

发明内容

本发明的目的是在节约能源，提高黄河泥沙利用率和简化固化过程的前提下，提出一种更为简便的常压固化江河淤积泥沙为建筑材料的方法。

本发明提出的常压固化江河淤积泥沙为建筑材料的方法，利用原料预处理，碱激发技术以提高淤积泥沙反应活性，常压100℃的反应条件下将江河泥沙固化为具有高强度的建筑材料的方法，具体步骤如下：

选用黄河泥沙作为江河泥沙原料，在650~850℃下进行煅烧，以及进行研磨预处理并过筛，然后加入熟石灰和碱激发剂溶液，混合均匀后，压制成型；再将脱模后的试样，在温度为100℃的饱和蒸气压下（常压）处理1~72h，即得到所需产品；其中：熟石灰的加入量为黄河泥沙质量的5%~30%，减激发剂溶液的加入量为黄河泥沙质量的5~20%。

本发明中，所述过筛的筛目为60~400目，对应粒径为0.246~0.038mm。

本发明中，所述减激发剂溶液为0.5~4mol/L的NaOH、Na₂SO₄或Na₂SiO₃中任一种。

本发明的特点在于：对江河淤积泥沙进行煅烧和研磨预处理，加入碱激发剂提高反应活性，制备出高强度的建筑材料。固化温度为100℃，因为不需高温高压反应容器生产工艺大大简便，耗能低，泥沙利用率70~95%。

本发明利用原料预处理和碱激发技术将江河泥沙资源化再利用，成功解决常温固化的难题，制备高强建筑材料，可用于墙地砖、广场砖、路面砖以及江河护堤材料等方面。该技术既可以利用废弃物，又可以大大减少使用资源，极大地减少对环境的负荷。

附图说明

图1：江河泥沙常温固化制备建筑材料的工艺流程。

图2：煅烧温度对材料的抗折强度的影响。

图3：研磨预处理对材料的抗折强度的影响。

图4：NaOH碱激发剂的含量(%)对材料的抗折强度变化的影响。

图5：NaOH碱激发剂的浓度对材料的抗折强度变化的影响。

图6：不同碱激发剂对材料的抗折强度的影响。

图7：不同熟石灰添加量对材料的抗折强度的影响。

图8：在添加NaOH条件下固化处理前后材料的物相变化。

图9：在添加NaOH条件下固化处理前后材料的物相变化的定量分析。

图10：固化处理前后材料的FESEM形貌变化。其中：(a)为处理前，(b)为处理后。

图11：连续式制备工艺概念示意图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：