一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料及其制备方法与流程

本发明涉及固体废物资源化利用和建筑材料，尤其涉及一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料及其制备方法。

背景技术：

1、城市污泥通常含水率较高，且含有细颗粒、有机质、可溶性盐类及一定量的重金属。沿海城市河道、排涝通道等区域的污泥中，氯离子含量可能明显高于普通城市污泥。若处置不当，容易产生臭味、二次污染和土地占用。将污泥制备为建筑材料，是污泥资源化利用的一种方式。

2、将污泥制备为建筑材料时，污泥中的水分和细颗粒容易造成物料黏结、团聚和造粒不稳定，其中的可溶性氯离子还可能在后续使用过程中释放，影响水泥基材料的耐久性。现有污泥固化造粒方法通常采用水泥、矿物掺合料或碱性激发组分，但对于同时具有较高含水率和较高氯离子含量的污泥，仍存在成粒困难、颗粒强度不足、吸水率较高以及水溶性氯离子释放量较大的问题。

3、因此，有必要提供一种能够适应上述污泥原料特征并降低水溶性氯离子释放的人造细骨料及其制备方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供了一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料及其制备方法，通过胶凝材料、吸附材料、磷基材料和复合碱性溶液的协同作用，降低所得人造细骨料中的水溶性氯离子释放。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明提供一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、将硅灰、矿渣粉、硫铝酸盐水泥、偏高岭土、铝镁水滑石、沸石粉和磷矿粉均匀混合形成干料；

5、s2、将污泥与所述干料混合形成混合粉料；

6、s3、将部分复合碱性溶液加入所述混合粉料，搅拌3-5min形成塑性泥料；

7、s4、将所述塑性泥料投入高剪切湿式混合造粒机，在搅拌桨转速180-220rpm、切割制粒刀转速1300-1700rpm的条件下进行搅拌，并通过侧壁喷嘴喷入剩余复合碱性溶液，所述剩余复合碱性溶液在3-5min内喷完；随后将搅拌桨转速提高至350-450rpm，将切割制粒刀转速提高至2500-3000rpm，造粒5-8min；关闭造粒机后，使颗粒在机内静置10-15min，得到成型颗粒；

8、s5、将所述成型颗粒置于温度20±2℃及相对湿度不低于70%的条件下养护28天，得到人造细骨料；

9、其中，所述污泥的水溶性氯离子含量为1%-2%，含水率为25%-40%，最大粒径不大于3.35mm。

10、本发明通过复合碱性溶液碱激发，使污泥中水与矿渣粉、硫铝酸盐水泥、偏高岭土和硅灰凝胶，最终形成有一定强度的人造细骨料。通过将复合碱性溶液分两部分加入，兼顾塑性泥料形成和造粒过程中的颗粒生长，有利于改善颗粒致密性和成粒稳定性。

11、在关闭高速剪切混合造粒机后，不立即出料，可通过快硬硫铝酸盐水泥的快凝特性，使人造细骨料内部建立初始骨架强度，减少出料后变形可能。

12、在一些实施方式中，步骤s3中加入的部分复合碱性溶液与步骤s4中加入的剩余复合碱性溶液的质量比为3:7-7:3。

13、在一些实施方式中，所述复合碱性溶液由硅酸钠、氢氧化钠水溶液及甲基硅酸钠混合制成。

14、在一些实施方式中，所述复合碱性溶液按质量百分比为100%计，包括：硅酸钠72%-80%、氢氧化钠水溶液15%-20%和甲基硅酸钠5%-8%；所述硅酸钠的模数为1-2，所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为30%-40%。

15、在一些实施方式中，所述人造细骨料的制备原料以重量份计，包括：污泥48-57份、硅灰2-4份、矿渣粉5-10份、硫铝酸盐水泥10-15份、偏高岭土4-7份、铝镁水滑石0.5-2份、复合碱性溶液5.5-9.5份、沸石粉2-5份和磷矿粉3-7份。

16、在一些实施方式中，步骤s1中，所述硫铝酸盐水泥为42.5快硬硫铝酸盐水泥，所述矿渣粉为s95级矿渣粉。

17、在一些实施方式中，步骤s1中，所述偏高岭土的粒径为0-20μm，所述沸石粉的粒径为0-75μm，所述铝镁水滑石的粒径为0-5μm。

18、在一些实施方式中，步骤s1中，所述硅灰粒径为0-1μm。

19、在一些实施方式中，所述磷矿粉在步骤s1中加入前经球磨处理，球磨时间为2-4h，所得磷矿粉的最大粒径不大于5μm。

20、本发明还提供一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料，所述人造细骨料水溶性氯离子含量小于0.1%。

21、与仅采用污泥和常规水泥进行固化造粒的方案相比，本发明的有益效果在于：

22、（1）通过铝镁水滑石和沸石粉对污泥中部分可迁移离子进行吸附或交换，有利于减少氯离子和部分重金属的迁移；

23、（2）通过磷矿粉提供含磷矿物组分，并在碱性和钙质胶凝环境中参与固化过程，有利于进一步降低水溶性氯离子释放，使所得人造细骨料的水溶性氯离子含量、吸水率和部分重金属浸出浓度低于相应对比例；

24、（3）通过硫铝酸盐水泥、矿渣粉、偏高岭土和硅灰形成胶凝骨架，有利于提高成型颗粒的结构完整性；

25、（4）通过将复合碱性溶液分两部分加入，兼顾塑性泥料形成和造粒过程中的颗粒生长，有利于改善颗粒致密性和成粒稳定性。

1.一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于：步骤s3中加入的部分复合碱性溶液与步骤s4中加入的剩余复合碱性溶液的质量比为3:7-7:3。

3.如权利要求1所述的一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于：所述复合碱性溶液由硅酸钠、氢氧化钠水溶液及甲基硅酸钠混合制成。

4.如权利要求3所述的一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于：所述复合碱性溶液按质量百分比为100%计，包括：硅酸钠72%-80%、氢氧化钠水溶液15%-20%和甲基硅酸钠5%-8%；所述硅酸钠的模数为1-2，所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为30%-40%。

5.如权利要求1所述的一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于，所述人造细骨料的制备原料以重量份计，包括：

6.如权利要求1所述的一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述硫铝酸盐水泥为42.5快硬硫铝酸盐水泥，所述矿渣粉为s95级矿渣粉。

7.如权利要求1所述的一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述偏高岭土的粒径为0-20μm，所述沸石粉的粒径为0-75μm，所述铝镁水滑石的粒径为0-5μm。

8.如权利要求1所述的一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述硅灰粒径为0-1μm。

9.如权利要求1所述的一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料的制备方法，其特征在于：所述磷矿粉在步骤s1中加入前经球磨处理，球磨时间为2-4h，所得磷矿粉的最大粒径不大于5μm。

10.一种基于高氯离子含量污泥的人造细骨料，由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得，其特征在于，所述人造细骨料水溶性氯离子含量小于0.1%。