一种环保淤泥免烧砌块及其制备方法

本申请涉及固废资源化利用，具体涉及一种环保淤泥免烧砌块及其制备方法。

背景技术：

1、淤泥是在水污染防治和疏浚工程中产生的，主要以细颗粒土为主，随着城市化进程的加快，大量污水直接排放湖泊、河流，加剧了淤泥堆积，每年全世界产生近一亿吨的淤泥。大量的淤泥堆存不仅占用了大量的土地资源，也容易对环境造成严重的二次污染。目前，淤泥的主要处理方式有填埋、焚烧、堆肥、吹填造陆等，但这些处理方法没有很好的防止淤泥的污染问题，还丢失了资源属性。

2、淤泥固化技术主要分为热处理固化和化学固化两类，其中热处理固化多采用烧结方式，需要消耗大量的能源，提升成本的同时增加了碳排放，不利于大规模推广应用。化学固化法利用固化材料生成具有胶凝性质的产物，改善淤泥强度，无需高温处理，经济成本低，适用范围更广。免烧砌块原料来源广泛，并具有免烧结、免蒸养的特性，被广泛用于墙体材料建筑业中。以淤泥作为免烧砌块的原料，不仅能够有效的节约资源、降低能耗和成本，还能大量消纳淤泥及解决环境污染问题。

3、现有的淤泥免烧砌块技术需要加入大量的水泥、石膏、生石灰等水硬性胶凝材料作固化剂，如一种水库底泥免烧砖及其制备方法（cn117185733a）、一种淤泥免烧砖及其制备方法（cn103102133a）。水泥固化法是一种常用的废物固化技术，但存在水泥固化淤泥砌块强度较低、重金属再溶率高等问题。淤泥中的重金属得不到有效固化，氮、磷等有机质容易在微生物的作用下分解释放出氨氮、磷等污染水体，制得的淤泥免烧砌块消费了大量的现有资源，成本高，存在着潜在的二次危害。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的技术问题，本申请提供了一种环保淤泥免烧砌块及其制备方法，旨在解决水泥固化法强度较低、重金属再溶率高的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种环保淤泥免烧砌块，按重量份数计，原料组分包括淤泥30~60份、胶结剂30~50份、碱激发剂5~20份、增强剂2~10份和水10~20份，胶结剂包括高炉矿渣和粉煤灰，高炉矿渣和粉煤灰的质量比为（0.5~5）:1，增强剂包括磷基增强剂和铝基增强剂，磷基增强剂和铝基增强剂的质量比为（0.8~1.2）：1。

3、优选的，磷基增强剂为三聚磷酸钠和磷酸二氢钙中的一种或两种.

4、优选的，铝基增强剂包括偏铝酸钠和磷酸铝中的一种或两种。

5、优选的，按质量份数计，淤泥粉体的的主要化学成分包括：sio235~55份，al2o315~25份，烧失量（loi） 10~20份，k2o 0~3份，cao 0~3份；mgo 0~3份。

6、优选的，碱激发剂包括强碱激发剂和弱碱激发剂，强碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，弱碱激发剂包括水玻璃、硅酸钾中的一种或两种。

7、优选的，粉煤灰为f类粉煤灰，按质量份数计，主要化学成分包括：sio240~60份，al2o325~35份，fe2o33~6份，cao 3~6份，k2o 0.5~3份。

8、优选的，高炉矿渣为s95级粉，按质量份数计，其主要化学成分包括：cao 30~50份，sio225~35份，al2o310~20份，mgo 5~10份。

9、第二方面，本申请实施例提供了一种环保淤泥免烧砌块的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、原料的预处理：将淤泥泥浆除杂并烘干至含水率＜5%，得到干化淤泥，干化淤泥经研磨、缩分均化后得到淤泥；

11、s2、原料的混合：将步骤s1中的淤泥与高炉矿渣、粉煤灰混匀，得到前驱体；

12、s3、坯料的制备：将步骤s2中的前驱体与水、增强剂、碱激发剂混匀后得到坯料；

13、s4、成型养护：将步骤s3中得到的坯料压制成型，脱模后在设定温度下养护，得到砌块。

14、优选的，步骤s1中研磨条件为：转速600~1200转/分钟，研磨时间0.5~6分钟。

15、优选的，步骤s4中养护温度为15℃~90℃。

16、区别于现有技术方案，本申请的有益效果包括：

17、本申请采用碱激发技术，通过高炉矿渣、粉煤灰和增强剂调控凝胶相的硅铝比和微观结构，基于碱激发体系，将重金属以物理封装、化学键合、表面吸附三种固化机理进行固化，全方位强化了淤泥中污染物的固结。磷基增强剂中的磷氧基团为六面体结构，有着更优秀的空间架构性能，并且能够平衡体系的电荷，对硅铝网状空间结构的硅组分进行取代，可形成稳定的空间网状凝胶，增强了淤泥免烧砌块的强度；铝基增强剂增加了凝胶相的al/si比，诱导凝胶相的空间网状结构向类沸石分子笼转变，强化了对大体积重金属离子（pb2+、zn2+、mn2+等）的物理封装性能。

18、淤泥中的有机质还能够起到交联和成核作用，强化免烧状态下淤泥的自固结，免除了其它固化剂的加入，利用碱激发体系的特性缩短了制备周期。在免烧制备过程中，淤泥中的保留的腐殖酸能够在碱性体系中转化为易溶于水、有利于农作物生长的黄腐酸，制备的淤泥免烧砌块更加环保。本申请使用免烧工艺，节约能耗，避免淤泥煅烧过程中会产生co2

19、、二噁英等，环保作用明显，生产成本和消费的自然资源降低。本申请制备的免烧砖可以实现室温固化且具备早期强度高的优点，淤泥中的重金属和有机质在碱激发体系下被很好的固化，环境友好。能够广泛的用于房屋建设、水利工程等领域。上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种环保淤泥免烧砌块，其特征在于，按重量份数计，原料组分包括淤泥30~60份、胶结剂30~50份、碱激发剂5~20份、增强剂2~10份和水10~20份，所述胶结剂包括高炉矿渣和粉煤灰，所述高炉矿渣和粉煤灰的质量比为（0.5~5）:1，所述增强剂包括磷基增强剂和铝基增强剂，所述磷基增强剂和铝基增强剂的质量比为（0.8~1.2）:1。

2.根据权利要求1所述的环保淤泥免烧砌块，其特征在于，所述磷基增强剂为三聚磷酸钠和磷酸二氢钙中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的环保淤泥免烧砌块，其特征在于，所述铝基增强剂包括偏铝酸钠和磷酸铝中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的环保淤泥免烧砌块，其特征在于，按质量份数计，所述淤泥粉体的的主要化学成分包括：sio2 35~55份，al2o3 15~25份，loi 10~20份，k2o 0~3份，cao 0~3份；mgo 0~3份。

5.根据权利要求1所述的环保淤泥免烧砌块，其特征在于，所述碱激发剂包括强碱激发剂和弱碱激发剂，所述强碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种，所述弱碱激发剂包括水玻璃、硅酸钾中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的环保淤泥免烧砌块，其特征在于，所述粉煤灰为f类粉煤灰，按质量份数计，主要化学成分包括：sio2 40~60份，al2o3 25~35份，fe2o3 3~6份，cao 3~6份，k2o 0.5~3份。

7.根据权利要求1所述的环保淤泥免烧砌块，其特征在于，其特征在于，所述高炉矿渣为s95级粉，按质量份数计，其主要化学成分包括：cao 30~50份，sio2 25~35份，al2o3 10~20份，mgo 5~10份。

8.根据权利要求1~7中任一项所述的环保淤泥免烧砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的环保淤泥免烧砌块的制备方法，其特征在于，步骤s1中研磨条件为：转速600~1200转/分钟，研磨时间0.5~6分钟。

10.根据权利要求8所述的环保淤泥免烧砌块的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述养护温度为15℃~90℃。

技术总结
本申请提供了一种环保淤泥免烧砌块及其制备方法，属于固废资源化利用技术领域，其中，按重量份数计，原料组分包括淤泥30~60份、胶结剂30~50份、碱激发剂5~20份、增强剂2~10份和水10~20份，胶结剂包括高炉矿渣和粉煤灰，高炉矿渣和粉煤灰的质量比为（0.5~5）:1，增强剂包括磷基增强剂和铝基增强剂，磷基增强剂和铝基增强剂的质量比为（0.8~1.2）：1。本申请通过高炉矿渣、粉煤灰和增强剂调控凝胶相的硅铝比和微观结构，基于碱激发体系，将重金属以物理封装、化学键合、表面吸附三种固化机理进行固化，全方位强化了淤泥中污染物的固结。

技术研发人员：包申旭,黄慕洋,周海林,黎梦珂
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/10