本发明制备高强陶粒领域，尤其涉及一种采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法。
背景技术：
：现有技术和缺陷：陶粒是对人造轻轻骨料的俗称，陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。陶粒广泛应用于与建材、园艺、污水处理、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广，还在继续扩大。滇池疏浚淤泥主要以细颗粒土为主，富含有机质和各类污染物，加上疏浚施工的扰动，淤泥通常被打散形成高含水率的泥浆状态，在本质上属于高含水率的固体废物。内陆地区通常设置堆场进行堆放，待自然蒸发和固结沉降形成土地后恢复使用，这一自然过程需要持续几年至几十年。疏浚淤泥存在的主要问题是含水率高、强度低和受到不同程度的污染，以及滇池淤泥中含有有害重金属元素，也从某种程度地上限制了淤泥的处置。截至2013年，滇池总共进行了三期疏浚工程，从1998年至三期疏浚工程竣工，为期十几年的疏浚工程中，已经从滇池及周边河流中疏梭出约1464万t的游泥，但这仅占到湖区游泥预计总量的1/10左右，预计还有8000万t至1.2亿t的游泥等待疏浚。由于滇池底泥总量太大，如果对滇池底泥不采用减量化、无害化、资源化、规模化和不占用或少占用土地资源的终端处置方式，必将阻碍滇池污染综合治理的顺利进行。中国专利(申请号201811639296.6)公开了一种主要以淤泥50％～70％，钢渣10％～25％，校正剂10％～30％，发泡剂1％～10％制备陶粒的方法，其陶粒堆积密度450kg/m3，吸水率11.34％，筒压强度2.5mpa。中国专利(申请号201110421324.9)公开了一种用100％城市河道淤泥制备轻质陶粒的方法，其陶粒堆积密度为300-500kg/m3。中国专利(申请号201711403528.3)公开了一种利用采用河底淤泥，黄河泥沙和粉煤灰为主要原料所制备的烧结型陶粒的方法，堆积密度为600～700kg/m3，筒压强度为4.1～4.5mpa，浸水1小时吸水率为6.8％～7.2％。中国专利(申请号201710829615.9)公开了一种用黄河淤泥、污泥做粘结剂制备的高强陶粒，其陶粒堆积密度400～900kg/m3，筒压强度为5～9mpa，吸水率5～15％。由于gb/t17431.1-2010标准中对高强陶粒的要求是：1小时吸水率≦10％，600-900kg/m3密度等级的筒压强度≧4mpa，但上述制备的陶粒要么筒压强度不足或者仅仅稍高于4.0mpa，要么吸水率不合格，要么淤泥掺入量≦30％；要么添加一些诸如粉煤灰钢渣等辅助原料进行配料，都达不到高强陶粒的基本要求。综上所述，现有技术存在的问题如下：(1)现有技术制备的淤泥陶粒筒压强度达不到高强标准要求；(2)淤泥陶粒吸水率达不到高强陶粒标准要求；(3)淤泥掺入量≦30％；(4)需要添加粉煤灰、钢渣、发泡剂等辅助原料，增加了原料成本。解决上述技术问题的难度和意义：因此，基于这些问题，提供一种全部利用滇池疏浚淤泥原料制备高强陶粒，不仅为滇池疏浚淤泥大批量综合利用开辟了的新途径，使淤泥变废为宝，还可以减少疏浚淤泥堆存对环境的污染程度的采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法具有重要的现实意义。技术实现要素：本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种全部利用滇池疏浚淤泥原料制备高强陶粒，不仅为滇池疏浚淤泥大批量综合利用开辟了的新途径，使淤泥变废为宝，还可以减少疏浚淤泥堆存对环境的污染程度的采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法，所述采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法包括以下步骤：步骤一：将滇池疏浚淤泥进行脱砂处理；步骤二：将脱砂后的淤泥在烘箱中以80℃-105℃的温度烘干；步骤三：烘干后的淤泥利用球磨机粉磨至80μm筛余10％-30％；步骤四：将经过步骤三处理后的淤泥进行成球造粒，形成淤泥生料球，淤泥生料球大小为5-20mm；步骤五：将所述淤泥生料球在马弗炉中高温焙烧，高温焙烧后冷却至室温。该陶粒全部由滇池疏浚淤泥配料制备，最终得到吸水率≦8％，筒压强度7.8-18.6mpa，堆积密度800-1200kg/m3的成品。本发明还可以采用以下技术方案：在上述的采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法中，进一步的，所述步骤一中的脱砂处理采用100-200目的筛子进行。在上述的采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法中，进一步的，所述步骤二中的烘干时间为2-4，至生料球水分≦5％。在上述的采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法中，进一步的，所述步骤五中从室温升温至200℃-220℃，升温时间20-25min，保温15-20min，再从200℃-220℃升温至焙600℃-650℃，升温时间35-40min，保温15-20min，最后由600℃-650℃升温至焙1105℃-1125℃，升温时间55-70min，保温15-30分钟后，自然冷却到常温。综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：1、本发明首次提出全部利用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒，大幅度提高了淤泥的使用量，解决了滇池疏浚产生的大量淤泥没有效的空地来堆放，以及大量淤泥堆放对环境的影响。由于本发明升温制度比较合理，本发明不需要添加粉煤灰、钢渣、发泡剂等辅助原料，节省了原料成本。2、本发明在全部使用淤泥配料的的情况下，不仅把陶粒的吸水率控制在8％以内，同时也大幅度提高了陶粒的筒压强度(7.8-18.6mpa)。3、本发明充分利用滇池疏浚淤泥含有较高的铁质元素在煅烧过程中改善了陶粒表面层的硬度，减少了陶粒的吸水率。此外，利用淤泥制备高强陶粒可以把重金属有害元素固溶在陶粒的致密结构中，有效解决了轻质陶粒无法对重金属元素的有效固溶难题。具体实施方式一种采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法，所述采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法包括以下步骤：步骤一：将滇池疏浚淤泥采用100-200目的筛子进行脱砂处理；脱砂处理过程减少了砂子中游离石英膨胀导致的陶粒熟料颗粒开裂风险。步骤二：将脱砂后的淤泥在烘箱中以80℃-105℃的温度烘干，烘干时间为2-4，至生料球水分≦5％；步骤三：烘干后的淤泥利用球磨机粉磨至80μm筛余10％-30％；步骤四：将经过步骤三处理后的淤泥进行成球造粒，形成淤泥生料球，淤泥生料球大小为5-20mm；步骤五：将所述淤泥生料球在马弗炉中高温焙烧，高温焙烧后冷却至室温，具体实施方法：从室温升温至200℃-220℃，升温时间20-25min，保温15-20min，再从200℃-220℃升温至焙600℃-650℃，升温时间35-40min，保温15-20min，最后由600℃-650℃升温至焙1105℃-1125℃，升温时间55-70min，保温15-30分钟后，自然冷却到常温。上述方案中，滇池疏浚淤泥的主要化学成分范围如下表1所示。表1主要原料成分表由于本发明升温制度比较合理，本发明充分利用升温制度调控了淤泥中有机质在升温过程中发生的热解聚速率和形成的气体数量，在陶粒内部形成了大小均匀分布的气孔，最终得到吸水率≦8％，筒压强度7.8-18.6mpa，堆积密度800-1200kg/m3的成品。同时，由于陶粒全部由滇池疏浚淤泥配料制备，其成分类似黏土，可塑性比较好，有利于成球造粒，富含硅铝成分，有利于形成高强陶粒的骨架结构，此外还能充分利用淤泥中含有的少量有机质能在陶粒高温煅烧过程中改善陶粒内部的孔隙结构，即通过充分利用升温制度调控了淤泥中有机质在升温过程中发生的热解聚速率和形成的气体数量，在陶粒内部形成了大小均匀分布的气孔。针对现有技术存在的问题，本发明采用100％滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒。充分利用滇池疏浚淤泥中的少量有机碳提高陶粒内部的孔隙结构，以及利用其自身含有的铁质元素来提高改善陶粒表面层的硬度，通过高温煅烧把重金属元素固溶在陶粒内部，这种方法制备的高强度陶粒可以应用在高强结构混凝土、装配式楼梯、预制构件和装配式建筑上。全部使用滇池疏浚底泥为原料制备高强陶粒，不仅无害化利用了固废和减少对环境的危害，同时具有较好的社会效益和环境效益。为能进一步了解本发明的
发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，以下实施例采用的滇池疏浚淤泥的主要化学成分范围如表1所示，详细说明如下：实施例一：先将滇池疏浚淤泥先经过100目的筛子进行脱砂处理，然后在烘箱中以105℃的温度烘干，烘干后的淤泥然后以表2中的配料比例，利用球磨机粉磨至80μm，筛余10％-15％，经成球设备造粒，颗粒大小一般为5-20mm，成球烘干后在马弗炉中高温焙烧后冷却至室温，获得陶粒熟料。表2：实施例一的配料方案名称滇池疏浚淤泥配比100％具体包括先将所述生料球体在烘箱中以105℃烘干4小时，生料球水分≦1％，然后将烘干过得生料球放入马弗炉中，从室温升温至200℃，升温时间25min，保温20min，再从200℃升温至焙650℃，升温时间40min，保温20min，最后由650℃升温至焙1125℃，升温时间70min，保温30分钟后，自然冷却到常温。上述方案中获得到陶粒制品的特征在于：堆积密度为1026kg/m3，筒压强度18.6mpa，1h吸水率为0.5％。实施例二：先将滇池疏浚淤泥先经过200目的筛子进行脱砂处理，然后在烘箱中以80℃的温度烘干，烘干后的淤泥然后以表3中的配料比例，利用球磨机粉磨至80μm，筛余20％-30％，经成球设备造粒，颗粒大小一般为5-20mm，生料球烘干后在马弗炉中高温焙烧后冷却至室温，获得陶粒熟料。表3：实施例二的配料方案名称滇池疏浚淤泥配比100％具体包括先将所述生料球体在烘箱中以80℃烘干2小时，生料球水分≦5％，然后将烘干过得生料球放入马弗炉中，从室温升温至220℃，升温时间20min，保温15min，再从220℃升温至焙600℃，升温时间35min，保温15min，最后由600℃升温至焙1105℃，升温时间55min，保温15分钟后，自然冷却到常温。上述方案中获得到陶粒制品的特征在于：堆积密度为823kg/m3，筒压强度7.8mpa，1h吸水率为7.6％。对比一：申请号为00112620.2的发明专利：滇池污泥陶粒及其制备方法，其使用100％的滇池污泥烧制出的是堆积密度300～500kg/m3的超轻陶粒；使用40～90％滇池污泥、10-60％红、黄、黑土配料烧制出堆积密度500～800kg/m3的结构；使用60～80％滇池污泥，20-40％的纯红土烧制出800～1100kg/m3的高强陶粒。区别：①该专利使用100％滇池淤泥只烧制出属于轻质陶粒范畴堆积密度300～500kg/m3的陶粒，而我方专利使用100％的滇池淤泥可以烧制出的是高强陶粒。②该专利没有提及淤泥的脱砂处理，淤泥中含砂量较高则会导致陶粒熟料在冷却过程中产生石英相变，从而导致陶粒的开裂风险；③此外该专利制备的密度等级500～800kg/m3结构陶粒和密度等级800～1100kg/m3结构陶粒没有提供筒压强度等数据，特别是其除了使用滇池淤泥外还使用大量的红黄黑等粘土资源，目前国家已经禁止使用粘土资源是制陶粒。而我方专利仅使用100％的滇池淤泥可以烧制出高强陶粒，对滇池淤泥处置能力大，不需要添加国家已经禁止使用粘土资源来辅助配料。对比二：申请号为201711403528.3的发明专利：一种河底淤泥烧结陶粒及其制备方法，所制备的烧结陶粒的堆积密度为600～700kg/m3，筒压强度为4.1～4.5mpa，浸水1小时吸水率为6.8％～7.2％。区别：①根据gb/t17431.1-2010中关于不同密度分等级的高强轻粗集料的筒压强度不低于相应的强度，即600密度等级的筒压强度不应低于4.0mpa，700密度等级的筒压强度不应低于5.0mpa，该发明700密度等级的筒压强度仅仅4.5mpa，低于国标中规定的5.0mpa，而我方专利最低的800密度等级最低为7.8mpa，远高于国标中规定的6.0mpa。②该发明使用河底淤泥比例70％，此外还要添加30～55％的黄河泥沙和15～30％的粉煤灰进行配料才能烧制出陶粒，特别是黄河泥沙的易磨性与粉煤灰和淤泥的易磨性差异较大，在多组分配料时，混料均匀性也会对产品性能产生不利影响。而我方专利使用100％的滇池淤泥烧制出陶粒，不添加任何其他辅助原料，保证了原料成分的稳定性。综上所述，本发明可提供一种全部利用滇池疏浚淤泥原料制备高强陶粒，不仅为滇池疏浚淤泥大批量综合利用开辟了的新途径，使淤泥变废为宝，还可以减少疏浚淤泥堆存对环境的污染程度的采用滇池疏浚淤泥为原料制备高强陶粒的方法。以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。当前第1页12