[发明专利]一种河道淤泥人造集料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种河道淤泥人造集料及其制备方法。该人造集料具备以下特点：一是成分梯度上包含内核‑壳层两个部分，内核成分组成按质量比计算分别为水泥10%~15%，河道淤泥55%~70%，石英尾矿9%~25%，粉煤灰6%~10%，外掺激发剂碳酸钠1%~3%，壳层成分为磨细钢渣粉；二是石英尾矿、粉煤灰和外掺剂按配比直接混合后球磨制备成干性激发剂，保证了激发活性；三是采用了可高度自动化的挤压成球法，成球效率高、成本低；四是采用免烧结的水热合成工艺养护人造集料，相比于传统粘土烧结集料该生产方式可节能80%。本发明利用河道淤泥中的石英以及粘土成分在温度180~200℃，饱和蒸汽压1.0~1.5 MPa的条件下合成托贝莫来石(TOB)以及水石榴单击或点击此处输入文字。矿物，使陶集料兼具高强度和保温隔热的优点。

技术领域

本发明涉及一种利用河道淤泥作为主要原料采用挤出成型法制备免烧结人造集料的方法，属于轻结构混凝土用人造集料领域。

背景技术

长江流域河道淤泥是一种在长江流域河段内尤其是中下游地段内大量淤积的无法固结的细软颗粒。其成分极其复杂包括无机非矿，生物残体，有机沉淀和含铁镁胶体等十多余种成分。作为一种常见的固体垃圾，河道污泥的淤积具有多种危害，以长三角地区为例，这些污泥往往导致水体黑臭，严重影响当地渔业和农业发展，此外它们还会抬高河床位置，使得汛期危险系数提高，甚至在关键地形淤积，影响大型船只正常通航，大大折损江南水网的航运价值。为了应对这一严峻问题，各级政府在国家战略的号召下多次组织开展清淤工程项目，这些项目每年产生数以千万吨的淤泥带来严重的环境压力。以长江流域下游的太湖为例，太湖总面积超过2500km³，平均淤积深度超过0.5m，仅2007政府发布《太湖水污染治理方案》一个项目就产生3000万m³淤泥。

面对堆积如山的开挖河道淤泥，如何更好的处置成为了一个迫在眉睫的问题。常用的方法包括填埋堆放、农业利用或者作为建筑原料等都存在很大的局限性，如直接填埋堆放占地面积过大，极其容易造成二次污染；用做农田肥料或者湿地回填，淤泥的需求量太少，处理周期太长；作为建筑原料，目前的烧结墙体砖或者烧胀集料能耗较高，不符合国家节能战略。因此，我们亟需一种更加值得推广的淤泥资源化利用方式来解决目前大量产生的河道淤泥给环境带来的巨大压力。

近年来，新型建筑材料技术的提出为河道淤泥的高效资源化利用带来的崭新的解决思路。大量前期研究表明，脱水处理后的河道淤泥的矿物成分与风化产生的粘土有诸多相似之处。河道淤泥的产生是河流上游山体矿物风化、地表沙石风化细颗粒随雨水冲刷在下游沉积，或者河床中的岩石沙砾长期被水流冲刷侵蚀的结果，该过程的产物本质为粘土，因此河道淤泥在制备新型建筑材料方面具有极高的利用价值。粘土类矿物本身具有的特性也使得其原料塑性指数大，粘结性好，适合工业造粒成球。目前大量的相关研究主要集中于利用河道淤泥制备新型墙体烧结砖，或者代替页岩等制备烧结集料等，这些方法都能在一定程度上解决淤泥利用问题，但其能耗过高、尾气排放污染严重等问题限制了产品推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种河道淤泥人造集料及其制备方法。

一种河道淤泥人造集料及其制备方法，首先将原料钙硅比控制在0.18～0.32；其次所用河道淤泥经初步压滤脱水至含水率为40±2％，成型过程无需额外加水，具体配比按人造集料质量百分比计，水泥：河道淤泥：石英尾矿：粉煤灰＝10～15：55～70：9～25：6～10，其中，碳酸钠按人造集料质量1.0～3.0％以外加方式掺入，包含以下六个步骤：

第一步：

按配合比将干燥的石英尾矿、粉煤灰和外掺剂碳酸钠混合后置于球磨机中研磨，细度达到300目筛余小于15％，由此得到河道淤泥的干性激发剂；

第二步：

将水泥、河道淤泥(压滤脱水后)和干性激发剂三种主要原料混合后置入专门搅拌粘性物料的槽式混合机中，充分搅拌10～15min，该过程无需额外加水，混合物料将逐渐进入可塑状态；