CN102503295B - 一种河湖淤泥非烧结砖及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种河湖淤泥非烧结砖及其制备工艺，其原料组成为淤泥、生石灰、添加剂、骨料、凝固剂以及适量水等；本发明首先将淤泥进行脱水处理，然后加入添加剂以及生石灰，搅拌均匀后放置一段时间，再加入骨料、凝固剂后挤出成型，自然晾干后即形成最终产品。本发明具有有效利用资源、变废为宝、工艺可操作性强、无二次污染，形成的产品抗压、抗折强度高，使用寿命长等优点。

Description

一种河湖淤泥非烧结砖及其制备工艺

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体地说，涉及一种利用河湖淤泥为主要原料制备的非烧结砖以及具体工艺。

背景技术

淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限、天然空隙比大于或等于1.5的粘性土。当天然含水量大于液限而天然空隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土为淤泥质土。另外，建设和维护港口、保障河道的泄洪能力、确保航道畅通、增强湖泊的蓄洪能力，都要对河流、湖泊进行清淤疏浚，由此会产生大量的疏浚泥。同时，随着中国工业化、城市化进程的加快，水污染问题越来越严重，在修复、治理污染河流湖泊时，也会产生大量的疏浚泥。

淤泥具有高含水量、高孔隙比、高压缩性、低承载力的物理力学性质，水污染严重的河流湖泊中的疏浚泥还具有高污染性。目前常用的淤泥处理方法有海洋倾倒处理法、排水处理法、固化处理法、加热处理法和真空电渗及动力挤密联合处理法。海洋倾倒处理法是最简单的淤泥处理方法，就是将淤泥直接倒入海洋，由大自然来容纳并消化吸收其中的有害物质。海洋倾倒处理法简单、方便、成本低，但不可避免地会污染海水，产生悬浮物，改变海水质量，对海洋生物产生毒害效应，给海洋生态环境带来负面影响。排水处理法就是排除淤泥中所含的大量水分，解决淤泥的高含水率问题。排水处理法可以实现废物利用，但淤泥的自然干化过程十分缓慢，晾晒处理效果不佳，占用大量的土地资源，而且一旦防渗措施出现差错，渗滤液就会对堆置场附近的地下水造成二次污染。固化处理法就是在淤泥中添加固化材料，进行搅拌混合，达到固化淤泥、提高疏浚泥强度，并防止淤泥中污染物扩散的目的。固化处理淤泥，可以增加淤泥的强度，用作填方材料，并减缓淤泥中污染物的溶出速率，减小对周围环境的二次污染，但其处理效率不高，且处理成本较高，处理后仍有二次污染的可能性。加热处理法是通过加热、烧结，将淤泥脱水，转化成建筑材料。加热处理法可以实现淤泥的再生资源化，但对淤泥有一定要求，而且要建造固定的处理工厂，处理大规模淤泥的能力不足。真空电渗及动力挤密联合处理法处理淤泥，是将传统真空预压的成熟技术与新近发展起来的电渗技术相结合，在对淤泥真空电渗降水的基础上施加动力载荷，有效排出淤泥中的水分和污染物，降低淤泥的孔隙比，增加淤泥强度。具有性价比高、施工工期短等特点，对生态疏浚产生的高污染疏浚泥尤为适用。

目前常用淤泥的处理方法有海洋倾倒和堆置晾晒，这两种处理方法简单消极，不但会造成环境污染和土地浪费，而且不能充分利用淤泥。采用真空电渗及动力挤密联合处理法处理淤泥，不仅可以降低淤泥的含水量和污染物含量，使淤泥转化为对人类有益的土壤资源，而且工法造价低廉，处理效率高。

CN 101265077A涉及一种用淤泥生产节能烧结砖的工艺，该烧结砖是以河道淤泥、城市污泥、海泥等为主要原料，按一定比例添加硅质无机粘结剂，经陈化、挤出成型机挤出坯体、坯体经切割装置切割、经干燥、焙烧烧制而成。该发明大量利用淤泥，掺用量最高达到50％，节约能源、资源，有利于发展循环经济和资源综合利用。但是从该发明的技术方案可以看出，烧结砖的工艺流程中还是存在焙烧的步骤，不能做到最大程度的节能，而且制成的烧结砖抗压、抗折性能得不到保证，影响产品的使用寿命。

CN 101948295A公开了一种利用东海淤泥制砖的方法。该方法包括对东海沿岸海滩和海口滩的海淤泥和海砂同时进行采掘堆高，进行自然脱水风化，将经过风化的海淤泥和海砂按比例混合成泥料，搅拌均化，陈化，净化，细碎，制坯，干燥，焙烧等步骤。同样，该发明也不能实现最大程度的节能，而且自然脱水风化方式周期长，脱水后的淤泥水分含量并不均匀，影响产品使用的稳定性。另外，该技术方案工序比较复杂，周期较长，可操作性较差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的一些问题，针对利用淤泥制作建筑用砖过程中存在的浪费能源、工序复杂、产品质量得不到保证等问题，提出了一种组分配比合理、制作工序操作性强、抗压强度和抗折强度高、使用寿命长，同时不会产生二次污染的河湖淤泥非烧结砖以及具体的制备工艺。

本发明的目的之一在于提供一种河湖淤泥非烧结砖，按重量份数包括以下组分：

作为优选技术方案，本发明所述的非烧结砖，按重量份数包括以下组分：

本发明所述的淤泥取自河流湖泊底部经自然沉积，并经生物化学作用形成的天然底泥，或对河流湖泊进行清淤疏浚，修复、治理污染河流湖泊时产生的疏浚泥。本发明中淤泥的使用量达到60％以上，对淤泥进行充分利用，在很大程度上变废为宝，有效解决目前淤泥处理困难的问题。

本发明所述的凝固剂为水泥。水泥是粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。水泥的生产工艺，以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，喂入水泥窑中煅烧成熟料，加入适量石膏(有时还掺加混合材料或外加剂)磨细而成。在利用淤泥制作非烧结砖的过程中，水泥能够较好地将骨料与淤泥结合在一起，固化效果更好。本发明选用的水泥为硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或几种，优选硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥，进一步优选硅酸盐水泥。

本发明所述的骨料包括石子和沙子，其中，石子的重量份数为8-17，沙子的重量份数为10-13。另外，也可以选择一些工业废物作为骨料，可以更好地体现本发明废物资源化的优势。

本发明所述的添加剂能够使最终产品非烧结砖的抗压强度、抗折强度提高三倍以上，抗磨性能也大大提高，产品的使用寿命得到延长。

作为优选技术方案，本发明所述的非烧结砖，按重量份数包括以下组分：

其中，本发明所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数。

本发明所述的钙盐为氯化钙、硝酸钙、磷酸氢钙中的一种或几种。氯化钙是工业和实验室常用干燥剂，产醇、酯、醚和丙烯酸树脂时用作脱水剂用于淤泥非烧结砖制作时，可以提高非烧结砖的抗折强度，增加非烧结砖的抗寒能力。本发明优选氯化钙、硝酸钙，进一步优选氯化钙。

本发明所述的钠盐为氯化钠、硝酸钠、硫酸钠中的一种或几种。氯化钠用于制造纯碱和烧碱及其他化工产品，矿石冶炼。食品工业和渔业用于盐腌，还可用作调味料的原料和精制食盐。本发明优选氯化钠、硝酸钠，进一步优选氯化钠。

本发明所述的镁盐为氯化镁、硝酸镁或其混合物，优选氯化镁；所述的钾盐为硝酸钾、氯化钾或其混合物，优选氯化钾。氯化镁、氯化钾作为制砖添加剂组分，可以大大增强淤泥非烧结砖的抗磨性能，延长非烧结砖的使用寿命。

本发明所述的亚铁盐有硫酸亚铁、氯化亚铁、氧化亚铁等。亚铁盐用于淤泥非烧结砖制作时，可以提高淤泥的可塑性，使物料的成型性得到提高。

作为优选技术方案，本发明所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数。

本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述非烧结砖或添加剂不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由......组成”。

本发明的另一目的在于提供一种非烧结砖的制备工艺，包括以下步骤：

1)将淤泥进行脱水处理；

2)在经过脱水处理的淤泥中添加添加剂以及生石灰，充分搅拌形成再生土，并在常温下放置至少一天，生石灰遇到淤泥中的水分变为熟石灰，熟石灰再与空气中的二氧化碳反应，形成碳酸钙，生石灰的使用量可以根据有机物的含量不同而改变，通常生石灰为5-10％，作用是蒸发物料中的有机物和水分；

3)将所述重量份的骨料、凝固剂加入再生土中，进行充分搅拌；

4)将混合物料输送到制砖成型机挤出成型，并经自动切坯机切割砖坯；

5)切割完后，将砖坯自然晾干，形成淤泥非烧结砖。

本发明所述的步骤1)将淤泥进行脱水处理至含水率为55-75％；所述的步骤2)之后再生土的含水率为25-35％。

本发明所述的步骤5)将砖坯自然晾干至少15小时。

与已有技术方案相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明利用了大量淤泥，淤泥使用量达到60％以上，变废为宝，既节约了大量的耕地资源，又解决了沿海地区制砖行业的墙体材料改革和建筑节能减排工作中的难题，成为市政工程、堤坊加固工程、道路工程、填方工程的良好材料。

2、本发明技术克服了现有技术制作非烧结砖带来的干燥敏感系数大，塑性指数高、砖体易裂和收缩率大等缺点，本发明产品的抗压强度、抗折强度提高三倍以上，抗磨性能也大大提高，也不会产生二次污染，产品的使用寿命得到延长。

3、传统的淤泥处理方式占用了大量土地，极易造成二次污染，本发明技术既保护了环境又节约了大量的土石资源，可以产生巨大的经济效益与社会效益，实现了淤泥的减量化、无害化、资源化。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例一：

本实施例中，制备所述的非烧结砖的原料，按重量份数组成如下：

其中，所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数。

实施例二：

本实施例中，制备所述的非烧结砖的原料，按重量份数组成如下：

其中，所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数。

实施例三：

本实施例中，制备所述的非烧结砖的原料，按重量份数组成如下：

其中，所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数。

实施例四：

本实施例中，制备所述的非烧结砖的原料，按重量份数组成如下：

其中，所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数。

实施例五：

本实施例中，制备所述的非烧结砖的原料，按重量份数组成如下：

其中，所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数。

申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。

本发明所述的河湖淤泥非烧结砖的制备工艺的具体实施方式如下：

具体实施方式一：首先将50份淤泥进行脱水处理至含水率为55％；然后在经过脱水处理的淤泥中添加0.3份添加剂以及5份生石灰，充分搅拌形成再生土，并在常温下放置一天，此时再生土的含水率为35％；将10份石子、11份沙子以及12份水泥加入再生土中，进行充分搅拌；将搅拌均匀的混合物料输送到制砖成型机挤出成型，并经自动切坯机切割砖坯，然后将砖坯自然晾干20小时，最终形成河湖淤泥非烧结砖。

具体实施方式二：首先将80份淤泥进行脱水处理至含水率为75％；然后在经过脱水处理的淤泥中添加0.6份添加剂以及8份生石灰，充分搅拌形成再生土，并在常温下放置两天，此时再生土的含水率为25％；将9份石子、10份沙子以及8份水泥加入再生土中，进行充分搅拌；将搅拌均匀的混合物料输送到制砖成型机挤出成型，并经自动切坯机切割砖坯，然后将砖坯自然晾干15小时，最终形成河湖淤泥非烧结砖。

具体实施方式三：首先将70份淤泥进行脱水处理至含水率为60％；然后在经过脱水处理的淤泥中添加0.8份添加剂以及10份生石灰，充分搅拌形成再生土，并在常温下放置一天半，此时再生土的含水率为30％；将12份石子、11份沙子以及10份水泥加入再生土中，进行充分搅拌；将搅拌均匀的混合物料输送到制砖成型机挤出成型，并经自动切坯机切割砖坯，然后将砖坯自然晾干40小时，最终形成河湖淤泥非烧结砖。

将通过上述工艺制成的河湖淤泥非烧结砖与普通建筑用砖做性能对比测试，结果表明，河湖淤泥非烧结砖各方面性能更加优异，抗折、抗裂强度更高，抗磨性能也优于普通建筑用砖。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细制备工艺，但本发明并不局限于上述工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种河湖淤泥非烧结砖的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将50-80重量份的河湖淤泥进行脱水处理至含水率为55-75%；

2)在经过脱水处理的淤泥中添加0.2-0.8重量份的添加剂以及3-12重量份的生石灰，充分搅拌形成再生土，并在常温下放置至少一天，使再生土的含水率为25-35%；所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数；

3)将14-35重量份的骨料、6-13重量份的凝固剂加入再生土中，充分搅拌；

4)将混合物料输送至制砖成型机挤出成型，并经自动切坯机切割砖坯；

5)切割完后，将砖坯自然晾干至少15小时，形成淤泥非烧结砖。

2.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述非烧结砖按重量份数包括以下组分：

3.如权利要求1或2所述的制备工艺，其特征在于，所述的凝固剂为水泥。

4.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述的骨料包括石子和沙子，其中，石子的重量份数为8-17，沙子的重量份数为10-13。

5.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述非烧结砖按重量份数包括以下组分：

6.如权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述的添加剂按重量份数包括以下组分：

所述金属盐化合物的重量份数为其中所含金属离子的重量份数。