[发明专利]一种利用疏浚淤泥和钢铁厂回转炉底灰制备人工石的方法

权利要求书

1.一种利用疏浚淤泥和钢铁厂回转炉炉底灰制备人工石的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步，淤泥的处理：对疏浚淤泥采用水力旋流分离器进行旋流分选前处理，再经过晾晒降低水含量；

第2步，坯体的制备：将第1步中处理得到的淤泥与土壤混合，加入水和乳化剂，再加入钢铁厂回转炉炉底灰、活性氧化镁、偏铝酸钠及硫铝酸盐水泥，混合均匀之后，经过模具成型，得到坯体；所述的钢铁厂回转炉炉底灰是指生石灰应用于回转炉造渣工艺中沉积在炉底的底灰，并经过磨细后所得，比表面积不低于310 m²/kg，CaO含量70～80%，Fe₂O₃含量4～8%；

第3步，将坯体硬化后，得到人工石；

第1步中，在旋流分选前，在淤泥中加入改性木质素基破乳剂，破乳剂在淤泥中的用量是20~50 mg/L；所述的改性木质素基破乳剂的制备方法包括如下步骤：

（a）关键功能组分的改性：将酶解木质素溶解于氨水溶液中，将三聚氰胺溶解于甲醛中，再将甲醛混合液加入至氨水混合液，升温反应，反应结束后调节pH至中性，将沉淀物用乙醇洗涤、干燥之后，得到改性木质素；

（b）破乳剂的制备：将改性木质素、氢氧化钠溶液混合，再加入环氧氯丙烷，升温进行第一次反应，再加入二乙醇胺，进行第二次反应；反应结束后，减压蒸除低沸物，得到改性破乳剂；

步骤（a）中酶解木质素、氨水溶液、三聚氰胺、甲醛的重量比是4～6:30～45:2～2.5:8～10；反应温度85～90℃，反应时间是3～5h；

步骤（b）中，改性木质素、氢氧化钠溶液、环氧氯丙烷、二乙醇胺的重量比是3～5：25～30：4～6：0.5～1，氢氧化钠溶液的浓度5～8wt%，第一次反应是在70～80℃下反应3～5h，第二次反应是在120～130℃下反应8～10h。

2.根据权利要求1所述的利用疏浚淤泥和钢铁厂回转炉炉底灰制备人工石的方法，其特征在于，第1步中，疏浚淤泥中的有机质含量低于10%；水力旋流分离器给料压力0.1MPa，底流口直径10～30mm，进料时疏浚淤泥浓度不低于10wt%，且不高于20wt%；处理后的淤泥浓度不高于110 g/L，含砂量95%，粒径不高于1mm，淤泥有机质含量低于3.0%；

晾晒至淤泥至含水率40wt.%以下。

3.根据权利要求1所述的利用疏浚淤泥和钢铁厂回转炉炉底灰制备人工石的方法，其特征在于，第2步中，第1步中处理得到的淤泥、土壤、钢铁厂回转炉炉底灰、活性氧化镁、硫铝酸盐水泥、偏铝酸钠及乳化剂质量比为：50:20:15:5:10:1.5:1；

硫铝酸盐水泥比表面积不小于400 m²/kg，CaO含量不高于50%，SiO₃含量不低于10%。

4.根据权利要求1所述的利用疏浚淤泥和钢铁厂回转炉炉底灰制备人工石的方法，其特征在于，所述土壤为粘性土或砂性土，粒径2mm，含水率低于8%；

活性氧化镁是由白云石于650～750℃的温度条件下煅烧制得，所得活性氧化镁比表面积不低于80,000 m²/kg， MgO含量90%。

5.根据权利要求1所述的利用疏浚淤泥和钢铁厂回转炉炉底灰制备人工石的方法，其特征在于，第2步中，加水的量是使坯体的含水量达到20～30wt.%；

乳化剂是季铵盐型乳化剂，所述的季铵盐型乳化剂的制备方法包括如下步骤；

i）在三甲胺中加入盐酸，随后加入环氧氯丙烷，温度升至40～55℃并保温4～8小时；

ii）将十八胺溶于无水乙醇中，并加热至40～60℃；

iii）将步骤i）所得产物加入步骤ii）所制得溶液中，55～70℃回流反应4～8小时，冷却至室温，得到季铵盐型乳化剂，合成后季铵盐型乳化剂分子量不低于470；

盐酸的浓度36%；盐酸、三甲胺、环氧氯丙烷、十八胺、无水乙醇质量比10～15:25～35:15～30:45～70:18～24。

6.根据权利要求1所述的利用疏浚淤泥和钢铁厂回转炉炉底灰制备人工石的方法，其特征在于；第3步中的坯体硬化是指在60～80℃的环境中蒸养48小时。