[发明专利]利用湖泊底泥和城市污泥微波烧结制备轻质陶粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料类，提供一种利用湖泊底泥和城市污泥微波烧结轻质陶粒的方法。

背景技术

近年来，随着我国建筑水平的整体发展和社会节能意识的增强，轻骨料混凝土由于轻质、高强和保温隔热等性能优异得到的越来越多的关注，并且得到了大面积的推广应用。陶粒混凝土是轻骨料混凝土施工应用的主要类型，而作为陶粒混凝土中主要集料，研制生产出不同种类、不同级配且性能优良陶粒不仅决定了陶粒混凝土的性能水平，更在一定程度上影响到了整个轻骨料混凝土行业。

在我国，尤其是江南地区，由于地势平坦且常年雨水充足，形成了众多河湖，使我们获益颇丰的同时也带来了一定的难点。据统计，我国大约90％的城市的河湖水体受到了严重污染，每年抛入海洋的淤泥量接近2亿m³，其中仅珠江三角洲地区每年产生的疏浚淤泥量就达8000万m³，河道、湖泊底泥的清理处理已成为一项艰巨的任务。除此之外，城市污泥处理量随着这些年来城市建设的发展也是节节攀升，据估计，到2020年，我国的城市污泥排放量(干重)将达到6000万吨。如何高效合理的利用这些废弃物，实现废物的合理化资源化利用，已经成为目前的当务之急。

另一方面，我国陶粒行业目前的烧结方式还一直还停留在普通回转窑烧结阶段，这也在一定程度上限制了陶粒性能的突破。近些年来，在材料烧结领域微波烧结由于其烧结能耗低，相比传统烧结能耗节能80％左右；烧结时间短，仅为传统烧结时长的十分之一左右；烧结温度低且烧结效率高等一系列优点而逐步得到了推广应用。因而将微波烧结与陶粒生产过程相结合，必将得到更好的经济技术效果。

如何高效的利用城市污泥、湖泊底泥这类固体废弃物制备高强轻质陶粒，研究现有的文献，已经有了一定量的报道，但在应用微波烧结的研究方面，则鲜有这方面的研究，已有关于微波烧结的研究也主要集中微波烧结陶瓷上。综合已有的文献资料，主要包括以下内容：

1、关于利用城市污泥、湖泊底泥烧结制备陶粒：在现有的研究中，主要是把污泥或湖泊底泥作为掺合料加入到页岩或黏土为主要原料的原材料体系中，且掺入量不高，这不但造成了土地资源的浪费而且固废利用效率不高。而少有的高掺量利用污泥、湖泊底泥的分析研究中，结果出现产品性能不稳定，实际应用性不强等缺点。因而如何高效的利用城市污泥和湖泊底泥制备烧结陶粒一直是研究突破的重点方向。

2、关于陶粒成孔的问题：在现有的研究资料中，常规做法是调节烧结温度和烧结保温时间，或在原料体系中加入一定的造孔剂来实现，但陶粒的烧胀与烧结温度、烧结保温时间、生料中造孔剂的气体释放过程以及液相粘度等有一定关联性，只能在合适的烧结温度制度下，配置合适的原料配比才能获得较好的烧胀陶粒。因而在陶粒烧胀问题上也需进行更深入的研究。

3、关于微波烧结方面，现有的微波烧结绝大多数应用在陶瓷烧结上，主要集中于利用微波烧结氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、功能陶瓷、电子陶瓷、光学陶瓷和生物陶瓷等，探究不同原料成分、不同烧结制度下利用微波烧结出陶瓷的性能。但在关于微波烧结陶粒方面，现有的研究资料鲜有提及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有提出一种利用湖泊底泥和城市污泥微波烧结制备轻质陶粒的方法，解决了利用高掺量湖泊底泥和城市淤泥，并利用蒸压和微波烧结方法制备性能优良的陶粒的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：利用湖泊底泥和城市污泥微波烧结制备轻质陶粒的方法，包括有以下步骤：

1)按照以下组分及含量取料，重量百分比计：湖泊底泥50％-60％，城市污泥38％-48％，碳酸氢钠0.8％-1.2％，氧化铁1％-2％；

2)将各组分混合均匀后采用压制成型法在成球模具中压制成型，成型压力为8Mpa-12Mpa，成型后在空气气氛中干燥，放入干燥烘箱中烘干，然后将试样放入蒸压釜中在≥0.8Mpa压力氛围下进行蒸压养护，最后将经蒸压处理过的试样放入微波烧结炉中，烧结即可。

按上述方案，所述的湖泊底泥为经过自然晾晒、烘干工艺处理至恒重状态，然后球磨至粒径为≤0.1mm；所述的污泥为污水处理厂处理过的脱水污泥，再加入占其质量0.3％的微生物发酵剂密封发酵7d。

按上述方案，碳酸氢钠为市售分析纯无水碳酸氢钠，纯度≥99.0％；氧化铁为市售三氧化二铁，纯度≥99.0％。

按上述方案，所述的干燥时间为12h，烘箱中的烘干温度为100℃±5℃，烘干时间为5h。