專利名稱：一種淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā) 明屬于節(jié)能磚的制備領(lǐng)域，特別涉及一種淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的制備方法。
背景技術(shù)：
江河湖泊淤泥的嚴淤積會導(dǎo)致行洪調(diào)蓄能力下降、抗旱能力降低、水環(huán)境惡化、航運萎縮等，危害到當?shù)氐沫h(huán)境和諧、社會安全和經(jīng)濟增長。多年研究探索的結(jié)果讓人們發(fā)現(xiàn)，解決淤泥問題的好辦法就是將其建材化利用，但由于淤泥本身含有一定的有機質(zhì)，同時在輕質(zhì)節(jié)能磚配料過程中，如聚苯顆粒、木屑及作物秸稈等成孔物質(zhì)的加入，在輕質(zhì)節(jié)能磚燒結(jié)過程中會導(dǎo)致有機氣體的產(chǎn)生，這將對環(huán)境造成巨大的壓力。隨著淤泥建材化利用的經(jīng)濟效益和社會效益越來越被人們接受，淤泥制備的燒結(jié)節(jié)能磚也開始代替被禁止的粘土磚進入建材市場。對于淤泥建材化利用帶來的環(huán)境污染問題，越來越得到企業(yè)、政府和市場的高度重視，解決淤泥節(jié)能磚燒結(jié)過程中有機氣體逸出的環(huán)境問題，勢在必行。河道淤泥雖大多數(shù)含量是以無機質(zhì)形式存在，但是仍含有少數(shù)的有機質(zhì)，特別是生產(chǎn)燒結(jié)節(jié)能磚的過程中，由于其它的有機物質(zhì)的引入，使得其煙氣產(chǎn)物中有機氣體逸出成為社會不得不關(guān)注的問題。但是，現(xiàn)在國內(nèi)并未有對這方面引起足夠的重視，更沒有在生產(chǎn)過程中有意識地去控制和改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的制備方法，該方法簡便易行，適合于工業(yè)化生產(chǎn)；經(jīng)過處理后的淤泥燒結(jié)節(jié)能磚中有機氣體的逸出可以得到有效控制，逸出總量降低97. 8%，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的制備方法，包括(1)將硼酸按質(zhì)量比1 20 30加入到水玻璃中攪拌混合均勻，加熱至 60°C 80°C進行0. 5 4h的保溫?zé)崽幚淼肗a2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液，再加水混合，得 Na2O-B2O3-SiO2 三元溶膠；(2)將上述三元溶膠加入到淤泥中攪拌并靜置6 24小時，再將淤泥燒結(jié)即得。所述步驟(1)中加入水的質(zhì)量為Na2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液5 20倍。所述步驟(2)中三元溶膠的加入量為淤泥質(zhì)量的5% 20%。本發(fā)明的Na2O-B2O3-SiO2系溶膠固化粘結(jié)劑是經(jīng)過溶解過程、熟化熱處理過程以及水解縮聚過程制得。先將硼酸加入到水玻璃中溶解并攪拌混合均勻。這是一個溶解過程， 與水玻璃原液相比所得液體無明顯變化。然后將其加熱到60°C 80°C，并在該溫度下進行 0. 5 4h的保溫?zé)崽幚?，此時得到的是Na2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液。這是一個發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)的過程，其主要現(xiàn)象是無色透明液體變渾濁了，變粘稠了。最后將Na2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液加水攪拌，進行水解縮聚形成一種富含多硼酸鹽、多硅酸鹽及硅酸膠體納米粒子的Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠。所得的Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠與其先驅(qū)液相比變澄清了。淤泥燒結(jié)節(jié)能磚逸出的有機氣體為萘、芴、蒽、菲、芘等16種典型多環(huán)芳香烴。
有益效果(1)本發(fā)明所引入的Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠在燒結(jié)過程中形成多孔、大比表面積的氣凝膠，從而使淤泥燒結(jié)節(jié)能磚中有機氣體的逸出可以得到有效控制，逸出總量降低 97. 8% ；(2)本 發(fā)明簡便易行，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為煙氣樣品的采樣裝置所用管式爐系統(tǒng)簡圖；其中，1為孟氏洗氣瓶，2為熱電偶，3為管式爐，4為瓷舟，5為石英管，6為空氣瓶，7為流量計，8為溫控裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1本發(fā)明中淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的主要摻合料的重量配比為經(jīng)過風(fēng)干后的河道淤泥(過Imm篩)2kg ；聚苯顆粒40g。先將Ig硼酸加入到30g水玻璃中溶解并攪拌混合均勻，然后將其加熱到60°C， 并在該溫度下進行4h的保溫?zé)崽幚?，得到Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠先驅(qū)液；最后將 Na2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液加入300g水攪拌，進行水解縮聚得到331g Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠。處理步驟淤泥取回后進行除雜、陳化等處理后，稱取2000g淤泥，40g聚苯顆粒， 平均分成兩組。其中一組加入200g Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠，此時Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠加入量為淤泥質(zhì)量的20%;另一組加入相同量的水，分別放入水泥膠砂攪拌機中混勻；混合均勻后困料6小時，后用40mmX 40mmX 160mm三聯(lián)模具手工壓制成型，在室溫下晾置，脫模后放入恒溫干燥箱，在110°C下干燥24小時，再放入圖1所示的Φ 80mm的管式爐中焙燒， 燒結(jié)最高溫度為800°C，保溫1小時后隨爐冷卻，管式爐的一端通入空氣，另一端則用80ml 丙酮/正己烷(v/v=l 1)吸收實驗過程中生成的煙氣產(chǎn)物，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，SPE富集凈化后，用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用GC/MS檢測煙氣產(chǎn)物中的多環(huán)芳香烴的生成情況。處理結(jié)果未加鈉硼硅三元溶膠處理劑的淤泥磚中明顯有多環(huán)芳香烴產(chǎn)物的生成，其生成總量為25. 4mg/kg ；加入鈉硼硅三元溶膠處理劑處理后，淤泥燒結(jié)節(jié)能磚中有機氣體的逸出可以得到完全控制，多環(huán)芳香烴產(chǎn)物生成總量為1.0mg/kg。有機氣體逸出總量降低了 96. 1% .實施例2本發(fā)明中淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的主要摻合料的重量配比為經(jīng)過風(fēng)干后的河道淤泥(過Imm篩)2000g ；木屑40g。先將Ig硼酸加入到22g水玻璃中溶解并攪拌混合均勻，然后將其加熱到80°C， 并在該溫度下進行0. 5h的保溫?zé)崽幚?，得到Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠先驅(qū)液；最后將Na2O-B2O3-SiO2系溶膠先 驅(qū)液加入200g水攪拌，進行水解縮聚得到221g Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠。處理步驟淤泥取回后進行除雜、陳化等處理后，稱取2000g淤泥，40g木屑，平均分成兩組。其中一組加入150g Na2O-B2O3-SiO2S元溶膠，此時Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠加入量為淤泥質(zhì)量的15%;另一組加入相同量的水，分別放入水泥膠砂攪拌機中混勻；混合均勻后困料12小時，后用40mmX40mmX 160mm三聯(lián)模具手工壓制成型，在室溫下晾置，脫模后放入恒溫干燥箱，在110°C下干燥24小時，再放入Φ80πιπι的管式爐中焙燒，燒結(jié)最高溫度為800°C，保溫1小時后隨爐冷卻，管式爐的一端通入空氣，另一端則用80ml丙酮/正己烷 (ν/ν = 1 1)吸收實驗過程中生成的煙氣產(chǎn)物，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，SPE富集凈化后，用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用GC/MS檢測煙氣產(chǎn)物中的多環(huán)芳香烴的生成情況。處理結(jié)果未加鈉硼硅三元溶膠處理劑的淤泥磚中明顯有多環(huán)芳香烴產(chǎn)物的生成，其生成總量為23. 7mg/kg ；加入鈉硼硅三元溶膠處理劑處理后，淤泥燒結(jié)節(jié)能磚中有機氣體的逸出可以得到完全控制，多環(huán)芳香烴產(chǎn)物生成總量為0. 6mg/kg。有機氣體逸出總量降低了 97. 5%。實施例3本發(fā)明中淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的主要摻合料的重量配比為經(jīng)過風(fēng)干后的河道淤泥(過Imm篩)2000g ；作物秸稈40g。先將Ig硼酸加入到25g水玻璃中溶解并攪拌混合均勻，然后將其加熱到70°C， 并在該溫度下進行Ih的保溫?zé)崽幚恚玫絅a2O-B2O3-SiO2三元溶膠先驅(qū)液；最后將 Na2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液加入150g水攪拌，進行水解縮聚得到176g Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠。處理步驟淤泥取回后進行除雜、陳化等處理后，稱取2000g淤泥，40g作物秸稈， 平均分成兩組。其中一組加入80g Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠，此時Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠加入量為淤泥質(zhì)量的8% ；另一組加入相同量的水，分別放入水泥膠砂攪拌機中混勻；混合均勻后困料18小時，后用40mmX 40mmX 160mm三聯(lián)模具手工壓制成型，在室溫下晾置，脫模后放入恒溫干燥箱，在110°C下干燥24小時，再放入Φ 80mm的管式爐中焙燒，燒結(jié)最高溫度為800°C，保溫1小時后隨爐冷卻，管式爐的一端通入空氣，另一端則用80ml丙酮/正己烷 (ν/ν = 1 1)吸收實驗過程中生成的煙氣產(chǎn)物，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，SPE富集凈化后，用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用GC/MS檢測煙氣產(chǎn)物中的多環(huán)芳香烴的生成情況。處理結(jié)果未加鈉硼硅三元溶膠處理劑的淤泥磚中明顯有多環(huán)芳香烴產(chǎn)物的生成，其生成總量為22. 3mg/kg ；加入鈉硼硅三元溶膠處理劑處理后，淤泥燒結(jié)節(jié)能磚中有機氣體的逸出可以得到完全控制，多環(huán)芳香烴產(chǎn)物生成總量為0. 5mg/kg。有機氣體逸出總量降低了 97.8%。
權(quán)利要求
1.一種淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的制備方法，包括(1)將硼酸按質(zhì)量比1 20 30加入到水玻璃中攪拌混合均勻，加熱至60°C 80°C 進行0. 5 4h的保溫?zé)崽幚淼肗a2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液，再加水混合，得Na2O-B2O3-SiO2 三元溶膠；(2)將上述三元溶膠加入到淤泥中攪拌并靜置6 24小時，再將淤泥燒結(jié)即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的制備方法，其特征在于所述步驟(1) 中加入水的質(zhì)量為Na2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液5 20倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的制備方法，其特征在于所述步驟(2) 中三元溶膠的加入量為淤泥質(zhì)量的5% 20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種淤泥燒結(jié)節(jié)能磚的制備方法，包括(1)將硼酸按質(zhì)量比1∶20～30加入到水玻璃中攪拌混合均勻，加熱至60℃～80℃進行0.5～4h的保溫?zé)崽幚淼肗a2O-B2O3-SiO2系溶膠先驅(qū)液，再加水混合，得Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠；(2)將上述三元溶膠加入到淤泥中攪拌并靜置，再將混合有稀釋液的淤泥燒結(jié)即得。本發(fā)明所引入的Na2O-B2O3-SiO2三元溶膠在燒結(jié)過程中形成多孔、大比表面積的氣凝膠，從而使淤泥燒結(jié)節(jié)能磚中有機氣體的逸出可以得到有效控制，逸出總量降低97.8％；本發(fā)明簡便易行，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號C04B38/00GK102219541SQ201110096939
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者屠浩馳, 施衛(wèi)平, 李陸寶, 王小山, 王智宇, 翁晶晶, 袁炎良, 阮華 申請人:寧波榮山新型材料有限公司