[发明专利]利用疏浚淤泥制备无机胶凝材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种利用疏浚淤泥制备无机胶凝材料的方法。

背景技术

疏浚污泥是河流湖泊经过疏浚处理后产生的固体沉淀物质。我国河流湖泊众多，因而产生的疏浚淤泥的数量十分惊人。疏浚工程中产生的疏浚淤泥通常采用堆放或抛弃的方法处理，一方面不仅占用大量的土地，造成大量土地资源的浪费；另一方面，疏浚淤泥大多含有重金属、有机质等污染物，必然会对周边环境造成二次污染。如何处理好这些疏浚淤泥，避免其造成二次污染，是世界性的环保难题。

疏浚淤泥中，矿物成分主要是伊利石、绿泥石、高岭石、蒙脱石等黏土矿物，化学成分主要为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等。疏浚淤泥这些矿物和化学组成使之在无机胶凝材料中具有潜在应用的可能性。

公开文献谢丹、黄之初和陈袁魁在《利用淤泥制备水泥熟料的实验研究》（新世纪水泥导报，2006年，第2期，16-18页）论文中，使用武汉水果湖和南湖淤泥加石灰石、铁粉制作水泥生料，在1350℃~1450℃烧制成水泥熟料；房满满和林永权在《水泥窑协同无害化处理广州市河涌淤泥的研究》（水泥，2010年，第8期，8-10页）中，以河涌淤泥作为部分替代砂页岩，与砂页岩、石灰石、铁矿粉、高硅页岩一起配制水泥生料，在水泥窑内高温烧成制成水泥熟料。以上技术采用淤泥作为水泥原料，在1400℃左右的高温下烧成制备水泥熟料，虽然资源利用了淤泥，但存在烧成温度高，能耗大的问题，且使用淤泥制备的水泥熟料仍属于硅酸盐水泥范畴，其水化产物如水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等会随时间延长逐渐发生转化，或溶解于环境介质中，或与环境介质发生化学反应，导致耐久性不足。

中国发明专利（申请号为200510136625.1，申请日期2005年12月27日） “先合成再活化工艺制造无机胶凝材料”中，将污泥作为一种工业废渣及含硅铝原料与石灰、石膏、辅料、水按比例混合均匀为混合料，然后将混合料压实堆存或压制成块，自然养护或蒸养让其充分反应，之后在450℃~850℃热处理活化，加添加剂粉磨至80微米筛余<15%，制得无机胶凝材料。该申请专利公开的技术工艺较为复杂，在热处理活化前有个合成反应过程，该合成反应过程反应较为缓慢，用时较长，且将石灰、石膏、水等原料均进行热处理，能耗高。

中国发明专利（申请号为200610103678.8，申请日期2006年07月28日）“一种预处理的黄河淤砂或淤泥、由其获得的凝石胶凝材料及它们的制备方法”中，将黄河淤砂或淤泥与盐类物质、含有结晶水或氢氧根或CO₂及其它挥发性组分的物料一起混合，在100℃~900℃进行热液蚀变反应，再与0.1~29%的水泥熟料、0~30%的高炉矿渣或其他经过高温过程的固体废弃物、0~8%的石膏、0.1~5%的成岩剂一起混磨或分别磨细后混合，得到凝石胶凝材料。该申请专利公开的技术需要在100℃~900℃进行热液蚀变反应后才能发挥出黄河淤砂或淤泥的活性作用，且需要使用水泥熟料，因此仍然存在能耗高、环境污染、耐久性不足的问题。

发明内容

为了解决已有技术中能耗高、环境协调性差、耐久性不足的问题，本发明提供了一种利用疏浚淤泥制备无机胶凝材料的方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种利用疏浚淤泥制备无机胶凝材料的方法，包括以下步骤：

（1）原料的预处理：首先将疏浚淤泥经过筛选去除杂质后予以脱水和干燥处理，使其含水率小于5%；然后对干燥后的疏浚淤泥破碎处理、进行筛分，得到粒径在1mm以下淤泥粉末和1mm以上的淤泥粗颗粒；以质量百分比计，所述干燥后的疏浚淤泥成分中SiO₂含量为40%～80%、Al₂O₃含量为10%～30%、其它杂质成分包括CaO、MgO、Na₂O、K₂O和/ Fe₂O₃；

（2）活化粉末的制备：以重量份计，称取100份粒径为1mm以下淤泥粉末和0～100份黏土类原料粉末/0～100份固体废弃物粉末，置于701℃～749℃温度下煅烧活化0.5～2h，急冷至200℃以下，然后放入球磨机球磨至粒径小于80μm，制得活化粉末； 

（3）硅酸盐粉末的制备：