申请日2018.04.26
公开(公告)日2018.08.17
IPC分类号C04B38/06; C04B33/132; C04B33/138; C04B33/04; C04B33/13
摘要
本发明公开了一种城市污泥混凝土地砖制备方法，包括如下步骤：将尿素、甲醛、水混合均匀，调节体系pH值为9‑9.6，升温搅拌，加入卵磷脂、埃洛石纳米管、N,N‑二甲基甲酰胺搅拌均匀，加入聚苯乙烯搅拌，真空热压烧结得到预制料;将城市污泥、预制料混合均匀，陈化放置，接着加入玉米芯粉、矿渣、滑石粉、煅烧高岭土、火山岩、果壳碳搅拌，堆放陈化得到地砖坯体;将地砖坯体阴干，鼓风干燥，然后烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。本发明方法简单，易于操作，而且所得混凝土地砖质轻、强度大、耐水性好，而且不易变形，安全无公害，环保节能，减少了城市污泥的任意排放。
权利要求书
1.一种城市污泥混凝土地砖制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将尿素、甲醛、水混合均匀，调节体系pH值为9-9.6，升温搅拌，加入卵磷脂、埃洛石纳米管、N,N-二甲基甲酰胺搅拌均匀，加入聚苯乙烯搅拌，真空热压烧结得到预制料;
S2、将城市污泥、预制料混合均匀，陈化放置，接着加入玉米芯粉、矿渣、滑石粉、煅烧高岭土、火山岩、果壳碳搅拌，堆放陈化得到地砖坯体;
S3、将地砖坯体阴干，鼓风干燥，然后烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
2.根据权利要求1所述城市污泥混凝土地砖制备方法，其特征在于，S1中，采用三乙醇二胺调节体系pH值为9-9.6，升温至60-70℃搅拌30-45min。
3.根据权利要求1或2所述城市污泥混凝土地砖制备方法，其特征在于，S1中，加入聚苯乙烯后搅拌20-50min，搅拌温度为85-95℃，搅拌速度为400-560r/min。
4.根据权利要求1-3所述城市污泥混凝土地砖制备方法，其特征在于，S1中，真空热压烧结时间为2-4h，烧结温度为600-720℃。
5.根据权利要求1-4所述城市污泥混凝土地砖制备方法，其特征在于，S1中，尿素、甲醛、水、卵磷脂、埃洛石纳米管、N,N-二甲基甲酰胺、聚苯乙烯的重量比为5-12：10-18：60-100：1-2：20-30：4-8：6-10。
6.根据权利要求1-5所述城市污泥混凝土地砖制备方法，其特征在于，S2中，将城市污泥、预制料混合均匀，陈化放置至含水率为30-50wt%，接着加入玉米芯粉、矿渣、滑石粉、煅烧高岭土、火山岩、果壳碳搅拌2-4h，搅拌速度为350-420r/min，堆放陈化2-4天，得到地砖坯体。
7.根据权利要求1-6所述城市污泥混凝土地砖制备方法，其特征在于，S2中，城市污泥、预制料、玉米芯粉、矿渣、滑石粉、煅烧高岭土、火山岩、果壳碳的重量比为50-80：10-20：4-10：20-35：20-40：4-12：1-4：1-8，城市污泥含水率为80-90wt%。
8.根据权利要求1-7所述城市污泥混凝土地砖制备方法，其特征在于，S3中，将地砖坯体阴干4-10天，110-125℃鼓风干燥至含水率为8-10wt%，然后1200-1350℃烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
说明书
一种城市污泥混凝土地砖制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土地砖技术领域，尤其涉及一种城市污泥混凝土地砖制备方法。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的数目和污泥产量也随之增加。目前，我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干质量)约为130万吨，并以10%的年增长率迅速增长。污泥污染物具有长期毒性和不可降解性，若任其无序排放，将成为危险的二次污染源，通过大气、地下水、地表水以及土壤等媒介进入食物链，严重威胁到人类健康。因此，如何妥善地处置城市污泥，已成为国内外广泛关注的问题。
目前，采用城市污泥作为混凝土地砖的掺料，是城市污泥资源化的重要途径之一，但由于其吸水透水率差、抗压强度低，至今在我国没有得到有效地推广。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种城市污泥混凝土地砖制备方法，方法简单，易于操作，而且所得混凝土地砖质轻、强度大、耐水性好，而且不易变形，安全无公害，环保节能，减少了城市污泥的任意排放。
本发明提出的一种城市污泥混凝土地砖制备方法，包括如下步骤：
S1、将尿素、甲醛、水混合均匀，调节体系pH值为9-9.6，升温搅拌，加入卵磷脂、埃洛石纳米管、N,N-二甲基甲酰胺搅拌均匀，加入聚苯乙烯搅拌，真空热压烧结得到预制料;
S2、将城市污泥、预制料混合均匀，陈化放置，接着加入玉米芯粉、矿渣、滑石粉、煅烧高岭土、火山岩、果壳碳搅拌，堆放陈化得到地砖坯体;
S3、将地砖坯体阴干，鼓风干燥，然后烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
优选地，S1中，采用三乙醇二胺调节体系pH值为9-9.6，升温至60-70℃搅拌30-45min。
优选地，S1中，加入聚苯乙烯后搅拌20-50min，搅拌温度为85-95℃，搅拌速度为400-560r/min。
优选地，S1中，真空热压烧结时间为2-4h，烧结温度为600-720℃。
优选地，S1中，尿素、甲醛、水、卵磷脂、埃洛石纳米管、N,N-二甲基甲酰胺、聚苯乙烯的重量比为5-12：10-18：60-100：1-2：20-30：4-8：6-10。
优选地，S2中，将城市污泥、预制料混合均匀，陈化放置至含水率为30-50wt%，接着加入玉米芯粉、矿渣、滑石粉、煅烧高岭土、火山岩、果壳碳搅拌2-4h，搅拌速度为350-420r/min，堆放陈化2-4天，得到地砖坯体。
优选地，S2中，城市污泥、预制料、玉米芯粉、矿渣、滑石粉、煅烧高岭土、火山岩、果壳碳的重量比为50-80：10-20：4-10：20-35：20-40：4-12：1-4：1-8，城市污泥含水率为80-90wt%。
优选地，S3中，将地砖坯体阴干4-10天，110-125℃鼓风干燥至含水率为8-10wt%，然后1200-1350℃烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
本发明方法简单，易于操作，而且原料来源广泛，成本低廉，节约能源，减少了城市污泥的任意排放，具有良好的社会效益和经济效益。
本发明S1中，尿素与甲醛反应后，在卵磷脂的配合下，均匀结合在埃洛石纳米管表面，进一步与聚苯乙烯反应并接枝脂肪链，形成核壳结构，经过真空烧结，在保持其框架结构的前提下，内部形成大量通透孔道，而且表面壳层抗压强度，并具有一定的韧性;S2中，通过对配方调整和工艺改进，并添加预制料，可使城市污泥物理与其余原料物理结合，在显著降低地砖成本的前提下，可以明显提高地砖的吸水透水性和强度。本发明所得混凝土地砖质轻、强度大、耐水性好，而且不易变形，安全无公害，环保节能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种城市污泥混凝土地砖制备方法，包括如下步骤：
S1、将5kg尿素、18kg甲醛、60kg水混合均匀，采用三乙醇二胺调节体系pH值为9-9.6，升温至70℃搅拌30min，加入2kg卵磷脂、20kg埃洛石纳米管、8kg N,N-二甲基甲酰胺搅拌均匀，搅拌速度为700r/min，加入10kg聚苯乙烯搅拌20min，搅拌温度为95℃，搅拌速度为400r/min，真空热压烧结4h，烧结温度为600℃，得到预制料;
S2、将80kg含水率为80wt%的城市污泥、20kg预制料混合均匀，陈化放置至含水率为30wt%，接着加入10kg玉米芯粉、20kg矿渣、40kg滑石粉、4kg煅烧高岭土、4kg火山岩、1kg果壳碳搅拌4h，搅拌速度为350r/min，堆放陈化4天，得到地砖坯体;
S3、将地砖坯体阴干4天，125℃鼓风干燥至含水率为8wt%，然后1350℃烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
实施例2
一种城市污泥混凝土地砖制备方法，包括如下步骤：
S1、将12kg尿素、10kg甲醛、100kg水混合均匀，采用三乙醇二胺调节体系pH值为9-9.6，升温至60℃搅拌45min，加入1kg卵磷脂、30kg埃洛石纳米管、4kg N,N-二甲基甲酰胺搅拌均匀，搅拌速度为800r/min，加入6kg聚苯乙烯搅拌50min，搅拌温度为85℃，搅拌速度为560r/min，真空热压烧结2h，烧结温度为720℃，得到预制料;
S2、将50kg含水率为90wt%的城市污泥、10kg预制料混合均匀，陈化放置至含水率为50wt%，接着加入4kg玉米芯粉、35kg矿渣、20kg滑石粉、12kg煅烧高岭土、1kg火山岩、8kg果壳碳搅拌2h，搅拌速度为420r/min，堆放陈化2天，得到地砖坯体;
S3、将地砖坯体阴干10天，110℃鼓风干燥至含水率为10wt%，然后1200℃烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
实施例3
一种城市污泥混凝土地砖制备方法，包括如下步骤：
S1、将6kg尿素、16kg甲醛、70kg水混合均匀，采用三乙醇二胺调节体系pH值为9-9.6，升温至66℃搅拌35min，加入1.8kg卵磷脂、22kg埃洛石纳米管、7kg N,N-二甲基甲酰胺搅拌均匀，搅拌速度为730r/min，加入9kg聚苯乙烯搅拌30min，搅拌温度为92℃，搅拌速度为450r/min，真空热压烧结3.5h，烧结温度为650℃，得到预制料;
S2、将70kg含水率为82wt%的城市污泥、18kg预制料混合均匀，陈化放置至含水率为35wt%，接着加入8kg玉米芯粉、25kg矿渣、35kg滑石粉、6kg煅烧高岭土、3kg火山岩、2kg果壳碳搅拌5h，搅拌速度为380r/min，堆放陈化3.5天，得到地砖坯体;
S3、将地砖坯体阴干6天，120℃鼓风干燥至含水率为8.5wt%，然后1300℃烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
实施例4
一种城市污泥混凝土地砖制备方法，包括如下步骤：
S1、将10kg尿素、12kg甲醛、90kg水混合均匀，采用三乙醇二胺调节体系pH值为9-9.6，升温至64℃搅拌40min，加入1.2kg卵磷脂、28kg埃洛石纳米管、5kg N,N-二甲基甲酰胺搅拌均匀，搅拌速度为770r/min，加入7kg聚苯乙烯搅拌40min，搅拌温度为88℃，搅拌速度为500r/min，真空热压烧结2.5h，烧结温度为700℃，得到预制料;
S2、将60kg含水率为88wt%的城市污泥、12kg预制料混合均匀，陈化放置至含水率为45wt%，接着加入6kg玉米芯粉、30kg矿渣、25kg滑石粉、10kg煅烧高岭土、2kg火山岩、6kg果壳碳搅拌3h，搅拌速度为400r/min，堆放陈化2.5天，得到地砖坯体;
S3、将地砖坯体阴干8天，115℃鼓风干燥至含水率为9.5wt%，然后1250℃烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
实施例5
一种城市污泥混凝土地砖制备方法，包括如下步骤：
S1、将8kg尿素、14kg甲醛、80kg水混合均匀，采用三乙醇二胺调节体系pH值为9-9.6，升温至65℃搅拌38min，加入1.5kg卵磷脂、25kg埃洛石纳米管、6kg N,N-二甲基甲酰胺搅拌均匀，搅拌速度为750r/min，加入8kg聚苯乙烯搅拌35min，搅拌温度为90℃，搅拌速度为480r/min，真空热压烧结3h，烧结温度为680℃，得到预制料;
S2、将65kg含水率为85wt%的城市污泥、15kg预制料混合均匀，陈化放置至含水率为40wt%，接着加入7kg玉米芯粉、28kg矿渣、30kg滑石粉、8kg煅烧高岭土、2.5kg火山岩、4kg果壳碳搅拌4h，搅拌速度为390r/min，堆放陈化3天，得到地砖坯体;
S3、将地砖坯体阴干7天，118℃鼓风干燥至含水率为9wt%，然后1280℃烧结，冷却得到城市污泥混凝土地砖。
将实施例5所得城市污泥混凝土地砖进行性能检测，其结果如下：
测试项目单位测试结果
密度kg/m31230
热导率W/(m·k)0.13
抗压强度MPa27.4
抗折强度MPa6.8
吸水率%12.9
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
