湖泊淤泥制备保水陶粒的研究

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1、湖泊淤泥制备保水陶粒的研究摘要：以武汉市湖泊淤泥为主要原料，加入适量粘土与造孔剂，按照预处理一混碾搅拌一造粒成型一烘干一预烧一高温焙烧f冷却的流程制备了陶粒，以吸水率与抗压强度为性能指标，分别釆用碳酸氢鞍、谷壳灰、谷壳碳作为造孔剂，探究了不同的造孔剂及加入量对陶粒性能的影响,并确定了粘土的加入比例及焙烧温度。结果表明：当选择谷壳碳为造孔剂,加入15%时制得的陶粒有较好的吸水性能，吸水率达到43.0%o粘土的加入比例在5%〜15%范围内，陶粒的抗压强度随粘土的加入比例而降低。烧结温度对陶粒的抗压强度和吸水率都有较大的影响，1100°C下烧成的陶粒比900°C下有着更高的

2、抗压强度，但吸水性能下降。对比1100°C条件下烧成的陶粒与商品陶粒，其吸水率高于商品陶粒，抗压强度与商品陶粒相当。关键词：陶粒；湖泊淤泥；造孔剂；抗压强度；吸水率中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1674-9944(2017)6-0009-031引言随着城市及经济的发展，我国城市湖泊水体水质普遍变差。近年来，污染湖泊水体治理时清淤成为最基本的办法Z-O清淤最终产生大量的淤泥，淤泥中含有大量的污染物、细菌、病毒，但含水率高，传统的堆放和填埋，不但处理成木高，且容易造成二次污染及资源浪费等问题，因此寻求湖泊淤泥综合利用的有效途径，变废为宝，成为亟待解决的问题［

3、1〜3］。研究表明，湖泊淤泥是一种富含铝硅酸盐类粘土性物质，含有大量的二氧化硅和三氧化二铝无机物［4］,因此，作为原料或材料资源化的途径主要包括土地利用［5］、制造填方材料［6〜8］和建筑材料等方面［9〜11］。陶粒是通过粘土等固体物烧制而成的一种人造轻质粗集料，具有质轻、坚硬、透水、保温等优点，广泛用于轻质混凝土、建筑保温材料，无土栽培基质及水处理滤料等［12〜14］。其中用于植物或盆栽的保水陶粒能够长时间的储存水分，具有保水保肥等性能，在园林绿化、海绵城市建设中有广泛的应用前景［15］o湖泊淤泥的粘附性能够满足陶粒的成粒，且主耍成分基本满足一般陶粒化学成分烧结的耍

4、求，因此可替代粘土制作陶粒，既解决了淤泥的资源化问题，带来经济效益，又防止它的二次污染，保护了环境。为了提高淤泥陶粒的保水及利用性能，研究将利用武汉市湖泊淤泥作为主要原料，制备一种保水性能优良的陶粒，通过选择合适的造孔剂，改善陶粒的内部孔洞结构，增加吸水率，为提高武汉市湖泊淤泥综合利用的经济效益、环境效益、社会效益提供新的选择。2实验部分2.1实验材料和仪器淤泥取自武汉市三角湖与墨水湖；粘土、谷壳灰、谷壳碳购自网商。KSW箱式电阻炉（北京市永光明医疗仪器有限公司）；MXX1800试验用高温炉（上海微行炉业有限公司）,WDW-100抗压强度测试仪（长春科新试验仪器有限公

5、司）。2.2实验方法2.3.1陶粒制备工艺流程按照陶粒制备及烧结的方法，确定的工艺流程如下：淤泥预处理一混碾搅拌一造粒成型一烘干一预烧一高温焙烧一冷却。2.3.2原料的前期准备(1)淤泥预处理。物料的颗粒度越小，对空隙的产生越有利，所以尽量使得淤泥的粒度更小，先将取得的湖泊淤泥风干后，进行粉碎，过60目筛备用。(2)谷壳灰预处理。将得谷壳放在100°C烘箱中烘干30〜60min,在粉碎机屮进行粉碎，再过60目筛备用。2.3.3陶粒配比与成型将淤泥、粘土、造孔剂等按照不同比例称取一定质量，加入到准备好的容器中进行搅拌混合，加入一定比例的水，含水率控制在40%左右，使其具

6、有一定的粘度，便于后续手工成球。本实验陶粒的成球造粒通过手工成球处理，成球过程中陶粒的粒径一般为10-20mm,将成球的陶粒放置在空气中干燥12〜24h。2.3.4预烧与焙烧为了进一步调整陶粒球的化学组成，降低烧制前料球中碳的含量，出现最大的烧失量，以达到最佳的烧胀的结果。通常在300〜500°C预烧25~40mine在马弗炉中预烧结束后，连续升温至900〜1100°C,进行焙烧。将烧制好的陶粒放在马弗炉中进行冷却，直至陶粒恢复到常温。2.4陶粒的性能测试陶粒种类多样，不同的用途决定其性能评价指标体系有所不同，保水陶粒一般用陶粒的吸水率和抗压强度作为其性能的评价指标［

7、16］。3结果与讨论3.1造孔剂的选择为了探究不同造孔剂对陶粒性能的影响，实验保持淤泥和粘土总量不变，预烧温度为300°C,设定焙烧温度为900°C,焙烧时间2.5ho选择碳酸氢镀、谷壳灰、谷壳碳3种材料作为造孔剂制得的陶粒性能如表1。结果表明不同的造孔剂对于陶粒的性能有着明显的不同。碳酸氢镀作为造孔剂在加热过程中能够产生二氧化碳气体，在二氧化碳气体挥发的过程中在陶粒内部产牛一定的空隙［17］。谷壳灰和谷壳碳作为造孔剂，这在高温下燃尽或者挥发，最后留下孔洞［18］o对于造孔剂的成孔效果，通过对吸水率和表观观察，得出以谷？空甲赠?造孔剂的吸水能力较好，