一種用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，底泥采集后，倒去上覆水，先將2,4,6-三巰基-1,3,5-三嗪三鈉鹽均勻噴灑在疏浚底泥中，快速攪拌，自然風(fēng)化晾干后，經(jīng)粉碎機(jī)破碎研磨，過(guò)100-150目篩，按照底泥、P.O42.5水泥、天然沸石、生石灰質(zhì)量比90-110：40-60：5-20：0.5-5的比例混合攪拌，在室溫條件下并控制水灰質(zhì)量比為35-45％之間；然后澆鑄于標(biāo)準(zhǔn)模具中，濕式養(yǎng)護(hù)24-48小時(shí)后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7-90天，制得免燒結(jié)磚。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保、重金屬浸出性低、抗壓強(qiáng)度高、孔隙率高、吸附性好?？捎米鹘ㄖ牧希贿€可對(duì)水體中重金屬、有機(jī)物具有吸附和穩(wěn)定化作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，是對(duì)疏浚底泥及有效穩(wěn)定化底 泥中的重金屬進(jìn)行資源化利用。 一種用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 污水排放、大氣沉降將很多污染物帶入到水體中，污染物通過(guò)物理化學(xué)和生物等 作用富集于水體底泥，導(dǎo)致河道底泥中氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、重金屬等污染嚴(yán)重。在我國(guó)，1998至 1999年實(shí)施的滇池草海污染底泥疏挖及處置工程（一期）是我國(guó)首例大型湖泊環(huán)保疏浚工 程，清除底泥近400萬(wàn)m 3。隨后在太湖、星云湖、巢湖、南湖（長(zhǎng)春市）等也開(kāi)展了環(huán)保疏浚 工程。2012年3月上海蘇州河底泥疏浚工程完工，平均每天疏浚外運(yùn)的土方量約8000m 3， 疏浚底泥約100萬(wàn)m3,全部運(yùn)往位于南匯老港的底泥處置場(chǎng)。河道疏浚產(chǎn)生的底泥如何無(wú) 害化處理和資源化利用已成為一個(gè)難題，通常被作為固體廢物堆放在貯泥場(chǎng)中，不僅占用 大量土地，對(duì)疏浚底泥這種資源造成巨大浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
[0003] 目前，底泥制磚的專(zhuān)利技術(shù)大多數(shù)需要在高溫或煅燒條件下完成，如中國(guó)專(zhuān)利號(hào) 201210322843. 4,專(zhuān)利名：一種底泥磚的制備方法；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)201110035907. 8,專(zhuān)利名： 一種用河道底泥生產(chǎn)的燒結(jié)輕質(zhì)環(huán)保磚及其制造方法；中國(guó)專(zhuān)利號(hào)201310258221. 4,專(zhuān)利 名：一種污水處理廠污泥燒結(jié)磚及其制備方法。此種方式的確制備了性能較好的建材，滿足 了資源化的要求。但是，其在資源化的同時(shí)，不僅消耗了更多的能源，而且可能使土壤中揮 發(fā)性有機(jī)污染物發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)變，進(jìn)入大氣中引起二次污染，甚至產(chǎn)生二噁英等致癌物。本 發(fā)明創(chuàng)新性地提出了利用重金屬?lài)?yán)重污染底泥制備免燒結(jié)磚，避免了因燒結(jié)工藝產(chǎn)生的能 源消耗，降低了底泥污染物二次污染，滿足了資源化利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明公開(kāi)了一種用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，利用材料易得、來(lái)源廣泛、價(jià)格 便宜的P. 042. 5水泥、天然斜發(fā)沸石、生石灰和水處理劑2, 4, 6-三巰基-1，3, 5-三嗪三鈉 鹽（TMT)制備而成。方法簡(jiǎn)單、達(dá)到了節(jié)能環(huán)保、重金屬浸出性低、抗壓強(qiáng)度高、孔隙率高、 吸附性好、容易規(guī)模生產(chǎn)等要求，可作為優(yōu)良的填方材料、建筑材料；還可以作為水體處理 材料，對(duì)水中重金屬、有機(jī)物具有一定的吸附和穩(wěn)定化作用。本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)通 過(guò)燒結(jié)制磚法存在的能耗高、有機(jī)污染物發(fā)生遷移和轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致二次污染等弊端。
[0005] 本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，先將2, 4, 6-三巰基-1，3, 5-三嗪三鈉鹽均勻 噴灑在疏浚底泥中，快速攪拌后加入水泥、沸石和生石灰，共同處理重金屬污染底泥；充分 攪勻后，澆鑄成模；濕式養(yǎng)護(hù)24-48小時(shí)后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7天至90天；制備過(guò)程中溫度處 于室溫條件，不加熱或煅燒，具體制備按照如下步驟進(jìn)行：
[0007] (1)以河道疏浚底泥為主要原料，底泥采集后，置于自然通風(fēng)環(huán)境下，靜置24-48 小時(shí)，倒去上覆水；
[0008] (2)向底泥中加入重金屬捕集劑TMT-15,即2, 4, 6-三巰基-1，3, 5-三嗪三鈉鹽， 添加量控制為底泥干重的5-15%，攪拌均勻，自然條件下風(fēng)化晾干，其含水率〈5% ;
[0009] (3)風(fēng)干后結(jié)塊的底泥，經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)和球磨機(jī)破碎研磨，過(guò)100-150目篩，收集備 用，將底泥、P. 042. 5水泥、天然沸石、生石灰按照質(zhì)量比90-110 :40-60 :5-20 :0. 5-5的比 例于室溫條件下機(jī)械攪拌，并在室溫條件下嚴(yán)格控制水灰質(zhì)量比為35-45%之間；
[0010] (4)混合均勻后澆鑄于標(biāo)準(zhǔn)模具中，機(jī)械振動(dòng)5-10分鐘，隨后轉(zhuǎn)移至濕式養(yǎng)護(hù) 24-48小時(shí)后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7-90天，制得免燒結(jié)磚。
[0011] 步驟（2)中所述的重金屬捕集劑TMT-15,即2, 4, 6-三巰基-1，3, 5-三嗪三鈉鹽的 有效濃度為15-25%。
[0012] 步驟（3)中所述的天然沸石，選用有效質(zhì)量含量為60%-95%的天然斜發(fā)沸石，經(jīng) 過(guò)破碎研磨，過(guò)100-200目篩備用。
[0013] 步驟（3)中所述的生石灰為200目的生石灰粉，氧化鈣有效質(zhì)量含量為75-98%。
[0014] 步驟（3)中所述的機(jī)械攪拌，是利用水泥攪拌器先慢速攪拌3分鐘，再快速攪拌2 分鐘，最后再慢速攪拌10分鐘。
[0015] 步驟（4)中所述的機(jī)械振動(dòng)是將模具置于振動(dòng)臺(tái)上機(jī)械振動(dòng)，直至內(nèi)部填料壓 實(shí)，振幅為〇-5mm。
[0016] 步驟（4)中所述的濕式養(yǎng)護(hù)是濕度>95%，溫度控制于19. 5-20. 5°C。
[0017] 本發(fā)明制得免燒結(jié)磚，制備過(guò)程中無(wú)加熱或煅燒條件。養(yǎng)護(hù)28天，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng) 度達(dá)到lOMPa ;養(yǎng)護(hù)90天后，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于15MPa。免燒結(jié)磚的抗凍性、折壓比、外觀 質(zhì)量、吸水率、強(qiáng)度等級(jí)等，均滿足CECS257-2009《混凝土磚建筑技術(shù)規(guī)范》和NY/T671-2003 《混凝土普通磚和裝飾磚》中相應(yīng)要求。
[0018] 本發(fā)明原料還可通過(guò)不同模具制成多孔磚、護(hù)坡磚、植生磚、空心砌磚和人行道磚 等。
[0019] 本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0020] (1)制備中的原料均來(lái)源廣泛，廉價(jià)易得，環(huán)境友好。主要材料為重金屬污染疏浚 底泥、建筑材料（水泥、沸石、生石灰）、重金屬捕集劑（TMT-15)，在實(shí)驗(yàn)操作或生產(chǎn)實(shí)踐中 不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害或產(chǎn)生副產(chǎn)物。與此同時(shí)，避免了燒結(jié)工藝，降低了二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0021] ⑵重金屬浸出濃度低。經(jīng)過(guò)水泥的水解和水化反應(yīng)，沸石的離子交換，TMT-15的 螯合沉淀，以及生石灰通過(guò)增大pH促使重金屬沉淀等作用，大大的降低了重金屬溶出性。
[0022] (3)機(jī)械強(qiáng)度好。底泥、水泥、沸石、生石灰等制得免燒磚，經(jīng)過(guò)水泥固化后，達(dá)到了 較高的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，符合建筑材料用磚標(biāo)準(zhǔn)，特備是添加了生石灰，使其早強(qiáng)性得到了 進(jìn)一步加強(qiáng)，增大了免燒結(jié)磚的力學(xué)強(qiáng)度。
[0023] (4)孔隙率較高。在機(jī)械攪拌和成模過(guò)程中，由于空氣混入和混漿中自由水的流 動(dòng)，形成了不同程度微小孔隙和孔洞。此外，添加的沸石本身就是一種多孔材料。
[0024] (5)能作為良好的水處理材料。良好的孔隙率使得其具有阻留和進(jìn)化作用，底泥和 沸石具有一定的吸附性能，具有一定的水質(zhì)進(jìn)化作用。
[0025] (6)節(jié)能減排，資源回用。有效的解決了固體廢棄物處理的問(wèn)題，同時(shí)能滿足了建 筑材料的需求，屬于綠色環(huán)保建材。
[0026] (7)制備工藝簡(jiǎn)單，容易規(guī)?；a(chǎn)。整個(gè)制備免燒結(jié)磚工藝中，室溫進(jìn)行，無(wú)加壓 和加熱設(shè)備，環(huán)境有害物和污染物產(chǎn)生較少，工藝流程簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，適合大 規(guī)模生產(chǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡采用 本發(fā)明的相似方法及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028] 【實(shí)施例1】
[0029] 采集航道、溝渠、（沿河/海）港口、船塢等疏浚產(chǎn)生的底泥，經(jīng)過(guò)靜置、陳化、 去雜、滅菌消毒后，向底泥中添加有效濃度為15%的2, 4, 6-三巰基-1，3, 5-三嗪三鈉鹽 (TMT-15)溶液，添加量為干底泥質(zhì)量的5%。機(jī)械攪拌5min以上，直至混合均勻。再經(jīng)過(guò) 風(fēng)化、暴曬等處理后，控制底泥含水率為1% -5%，如果含水率超過(guò)5%，需要及時(shí)進(jìn)行烘干 處理。再利用粉碎機(jī)、球磨機(jī)、篩網(wǎng)進(jìn)行破碎、球磨、分選后，選用100-150目的底泥顆粒待 用。
[0030] 將風(fēng)干底泥、P. 042. 5水泥、斜發(fā)沸石粉、生石灰按質(zhì)量比為100 :45 :10 :1. 5混 合，加水將水灰質(zhì)量比調(diào)至35-45%。于室溫條件下機(jī)械攪拌，先慢速攪拌3分鐘，再快速攪 拌2分鐘，最后再慢速攪拌10分鐘。將模具固定于振動(dòng)臺(tái)上，調(diào)整振幅為0-5_。將底泥混 合漿體分三次澆鑄于模具中，并用鏟刀對(duì)模具內(nèi)壁進(jìn)行搗插，排除漿體內(nèi)部空氣，使其迅速 振實(shí)。振動(dòng)時(shí)間一般以3-5分鐘為宜，避免振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起過(guò)振。取下模具，放于水泥 養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)進(jìn)行濕式養(yǎng)護(hù)，保持濕度>95%，溫度控制于19. 5-20. 5°C。24小時(shí)后，拆除模具， 繼續(xù)濕式養(yǎng)護(hù)7-90天。免燒結(jié)磚規(guī)格為240mmX 115mmX53mm。
[0031] 將底泥漿料制成70. 7X70. 7X70. 7mm模具中，在抗壓抗折一體機(jī)上，進(jìn)行力學(xué)性 能檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示：28天平均抗壓強(qiáng)度符合NYT671-2003《混凝土普通磚和裝 飾磚》標(biāo)準(zhǔn)中承重MU10和非承重MU7. 5的標(biāo)準(zhǔn)；90天平均抗壓強(qiáng)度達(dá)到承重MU15和非承 重MU7. 5的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)滿足GB/T24493-2009《裝飾混凝土磚》MU15標(biāo)準(zhǔn)值。磚塊密度為 1680-1800kg/m 3 ;孔隙率24. 3% ;吸水性7. 2-9. 8% ;兩條面高度差1. 8-2. 5mm，缺棱掉角 的三個(gè)破壞尺寸8_15mm，裂紋長(zhǎng)度小于23mm，完整面多于一條面和一頂面；尺寸平均偏差 2. 1mm，極差小于7mm。符合NYT671-2003《混凝土普通磚和裝飾磚》一等品標(biāo)準(zhǔn)值。
[0032] 表1免燒結(jié)磚力學(xué)強(qiáng)度
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，其特征在于：先將2, 4, 6-三巰基-1，3, 5-三嗪 三鈉鹽均勻噴灑在疏浚底泥中，快速攪拌后加入水泥、沸石和生石灰，共同處理重金屬污染 底泥；充分?jǐn)噭蚝?，澆鑄成模；濕式養(yǎng)護(hù)24-48小時(shí)后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7天至90天；制備過(guò) 程中溫度處于室溫條件，不加熱或煅燒，具體制備按照如下步驟進(jìn)行： (A) 以河道疏浚底泥為主要原料，底泥采集后，置于自然通風(fēng)環(huán)境下，靜置24-48小時(shí)， 倒去上覆水； (B) 向底泥中加入2, 4, 6-三巰基-1，3, 5-三嗪三鈉鹽，添加量控制為底泥干重的 5-15%，攪拌均勻，自然條件下風(fēng)化晾干，其含水率〈5% ; (C) 風(fēng)干后結(jié)塊的底泥，經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)和球磨機(jī)破碎研磨，過(guò)100-150目篩，收集備用，將 底泥、P. 042. 5水泥、天然沸石、生石灰按照質(zhì)量比90-110 :40-60 :5-20 :0. 5-5的比例于室 溫條件下機(jī)械攪拌，并在室溫條件下嚴(yán)格控制水灰比質(zhì)量比為35-45%之間； (D) 混合均勻后澆鑄于標(biāo)準(zhǔn)模具中，機(jī)械振動(dòng)5-10分鐘，隨后轉(zhuǎn)移至濕式養(yǎng)護(hù)24-48小 時(shí)后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)7-90天，制得免燒結(jié)磚。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，其特征在于：步驟⑶中所 述的2, 4, 6-三巰基-1，3, 5-三嗪三鈉鹽的有效濃度為15-25%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，其特征在于：步驟（C)中所 述的天然沸石選用有效質(zhì)量含量60% -95%的天然斜發(fā)沸石，經(jīng)過(guò)破碎研磨，過(guò)100-200目 篩備用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，其特征在于：步驟（C)中所 述的生石灰為200目的生石灰粉，氧化鈣有效質(zhì)量含量為75-98%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，其特征在于：步驟（C)中所 述的機(jī)械攪拌是利用水泥攪拌器先慢速攪拌3分鐘，再快速攪拌2分鐘，最后再慢速攪拌10 分鐘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，其特征在于：步驟⑶中所 述的機(jī)械振動(dòng)是將模具置于振動(dòng)臺(tái)上機(jī)械振動(dòng)，直至內(nèi)部填料壓實(shí)，振幅為〇_5_。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用疏浚底泥免燒結(jié)制磚的方法，其特征在于：步驟⑶中所 述的濕式養(yǎng)護(hù)是指濕度>95%，溫度控制于19. 5-20. 5°C。
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK104108915SQ201410326354
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】宋迪, 陶紅, 宗蕊, 董繼鋒, 孫洪春, 龐濤, 戴博林, 陳良霞, 宋曉鋒 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)