本發(fā)明涉及建筑用磚或砌塊的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用重金屬污染底泥制備的免燒磚。
背景技術(shù)：
近年來湖泊河道水質(zhì)污染，底泥沉積物中的污染物質(zhì)累積嚴重，其中的氮、磷、有機質(zhì)等含量相對較高。同時，進入到環(huán)境中的重金屬通過各種途徑進入水體，絕大部分迅速地由水相轉(zhuǎn)入固相，結(jié)合到水中的顆粒物等懸浮顆粒物以及底泥等沉積物中。對污染底泥的清除，是治理水體污染的比較直接且有效的方法。但是，清除上來的底泥中，含有大量的重金屬污染，如何處置被污染的淤泥，使之不再成為污染，是目前研究的熱點跟難點。
從已有的應(yīng)用實例來看，在河湖清淤中，對污染淤泥的處置方法大多是堆場。實踐表明，堆場不僅占用大量土地資源，難以控制二次污染。近年來，經(jīng)研究實現(xiàn)了對污染淤泥多種處置方式的探索。其中污泥資源化利用是指將污泥中有用成分再利用，消除污染的過程，其中利用最多的是土地利用。淤泥中的部分元素是植物生長所必須的營養(yǎng)元素，所以淤泥的土地利用主要在園林綠化等方面。淤泥在土地利用前，需進行堆肥等穩(wěn)定化、無害化處理以殺死病菌及寄生蟲卵，同時還應(yīng)去除這些有害物質(zhì)。但是，處理后的污泥一般仍含有部分的病原菌和重金屬等有害物質(zhì)，污泥的長期使用可能會對土地生態(tài)環(huán)境甚至人體產(chǎn)生不良影響。因此，污泥的土地利用存在一定的風(fēng)險性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請人提供了一種利用重金屬污染底泥制備的免燒磚。本發(fā)明免燒磚利用了污染淤泥而節(jié)省了黏土資源，減少了淤泥堆場對環(huán)境的污染和對土地的占用，同時使得淤泥得以資源化利用，有利于國家的可持續(xù)發(fā)展。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種利用重金屬污染底泥制備的免燒磚，所述免燒磚所含原料及各原料的質(zhì)量分數(shù)為：
重金屬污染底泥 30～40％
骨料 40～45％
復(fù)合固化劑 20～25％；
所述復(fù)合固化劑由硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、減水劑和螯合劑組成，硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、減水劑、螯合劑的質(zhì)量比為100:3～6:0.8～1.2:1.4～1.6；
所述免燒磚的制備方法包括如下步驟：
(1)將30～40％重金屬污染底泥、40～45％骨料、20～25％復(fù)合固化劑加入攪拌機中，機械攪拌均勻，制得預(yù)混料；
(2)將經(jīng)過步驟(1)處理的預(yù)混料通過傳送機送入制磚機，進行擠壓成型，并在切坯臺上，切坯形成磚坯；
(3)將磚坯碼放在曬場自然晾曬一周以上，在晾曬過程中，每天早晨采用20～40℃的溫水對磚坯進行澆水養(yǎng)護，制得所述免燒磚。
所述重金屬污染底泥經(jīng)過清淤一體化處理裝置處理，使其含水率為50％。
所述骨料為礫石，所述礫石的粒徑為5～10mm。
所述改性粉煤灰的制備方法為：將粉煤灰在280～320℃條件下焙燒40～70min后，冷卻并密封保存，然后轉(zhuǎn)移至U型管中，通臭氧1～5h，制得所述改性粉煤灰。
所述減水劑為聚羧酸系高性能減水劑；所述螯合劑為有機硫類聚合物，主要成分為三聚硫氰酸三鈉鹽。
本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明所用硅酸鹽水泥主要成分為硅酸三鈣3CaO·SiO2、硅酸二鈣2CaO·SiO2、鋁酸三鈣3CaO·Al2O3，以及鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3，這些成分與淤泥中的水分發(fā)生水化反應(yīng)，生成晶體凝膠，將有害污泥微粒分別包容，并逐步硬化形成水泥固化體；聚羧酸減水劑，具有高減水率；三聚硫氰酸三鈉鹽螯合劑，通過三個氮原子，三個硫原子，共3個配位原子與重金屬結(jié)合形成穩(wěn)定的四原子環(huán)狀螯合物，3個配位原子與重金屬離子螯合，效率高，有效控制重金屬的游離。
本發(fā)明所用原料相互配合，協(xié)同作用，共同完成免燒磚的制備，在改性粉煤灰、螯合劑以及硅酸鹽水泥的作用下，結(jié)合吸附、螯合、固化三種方式，將重金屬鎖在磚內(nèi)，通過對成品重金屬浸出液的檢測可知，各金屬浸出液的濃度遠小于國家標準濃度，因此重金屬能夠穩(wěn)定在免燒磚內(nèi)，充分解決了重金屬污染淤泥的處理處置問題，響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保的號召，低能耗，性價比高。
附圖說明
圖1為本發(fā)明免燒磚制備流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行具體描述。
實施例1
參照圖1所示流程，制備免燒磚，具體步驟包括：
(1)將3870g重金屬污染底泥(含水率為50％)、3870g礫石(粒徑5～10mm)、1935g復(fù)合固化劑加入攪拌機中，機械攪拌均勻，制得預(yù)混料；
(2)將經(jīng)過步驟(1)處理的預(yù)混料通過傳送機送入制磚機，進行擠壓成型，并在切坯臺上，切坯形成磚坯；
(3)將磚坯碼放在曬場自然晾曬8天，在晾曬過程中，每天早晨采用40℃的溫水對磚坯進行澆水養(yǎng)護。所得免燒磚的強度與重金屬浸出情況分別如表1、2所示。
所述復(fù)合固化劑由硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、減水劑和螯合劑組成，其中硅酸鹽水泥1800g、改性粉煤灰90g、聚羧酸減水劑18g、三聚硫氰酸三鈉鹽螯合劑27g。
所述改性粉煤灰的制備方法為：將粉煤灰在320℃條件下焙燒40min后，冷卻并密封保存5天，然后轉(zhuǎn)移至U型管中，通臭氧2h，制得所述改性粉煤灰。
實施例2
參照圖1所示流程，制備免燒磚，具體步驟包括：
(1)將2709g重金屬污染底泥(含水率為50％)、4063.5g礫石(粒徑5～10mm)、2257.5g復(fù)合固化劑加入攪拌機中，機械攪拌均勻，制得預(yù)混料；
(2)將經(jīng)過步驟(1)處理的預(yù)混料通過傳送機送入制磚機，進行擠壓成型，并在切坯臺上，切坯形成磚坯；
(3)將磚坯碼放在曬場自然晾曬10天，在晾曬過程中，每天早晨采用30℃的溫水對磚坯進行澆水養(yǎng)護。所得免燒磚的強度如表1所示。將磚一分為2，進行重金屬浸出情況檢測，檢測結(jié)果如表3所示。
所述復(fù)合固化劑由硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、減水劑和螯合劑組成，其中硅酸鹽水泥2100g、改性粉煤灰105g、聚羧酸減水劑21g、三聚硫氰酸三鈉鹽螯合劑31.5g。
所述改性粉煤灰的制備方法為：將粉煤灰在300℃條件下焙燒60min后，冷卻并密封保存8天，然后轉(zhuǎn)移至U型管中，通臭氧4h，制得所述改性粉煤灰。
實施例3
參照圖1所示流程，制備免燒磚，具體步驟包括：
(1)將3160.5g重金屬污染底泥(含水率為50％)、3612g骨料、2257.5g復(fù)合固化劑加入攪拌機中，機械攪拌均勻，制得預(yù)混料；
(2)將經(jīng)過步驟(1)處理的預(yù)混料通過傳送機送入制磚機，進行擠壓成型，并在切坯臺上，切坯形成磚坯；
(3)將磚坯碼放在曬場自然晾曬12天，在晾曬過程中，每天早晨采用20℃的溫水對磚坯進行澆水養(yǎng)護。所得免燒磚的強度如表1所示。
所述復(fù)合固化劑由硅酸鹽水泥、改性粉煤灰、減水劑和螯合劑組成，其中硅酸鹽水泥2100g、改性粉煤灰105g、減水劑21g、螯合劑31.5g。
所述改性粉煤灰的制備方法為：將粉煤灰在280℃條件下焙燒40min后，冷卻并密封保存，然后轉(zhuǎn)移至U型管中，通臭氧5h，制得所述改性粉煤灰。
表1
表2
表3
由上述數(shù)據(jù)可以看出本發(fā)明免燒磚物理性能優(yōu)越，符合磚塊的抗壓強度；同時，各金屬浸出液的濃度遠小于標準濃度，本免燒磚在重金屬污染淤泥資源化利用的同時，又保證了磚塊強度，避免了二次浸出污染，具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢。