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造纸污泥存在储量大、难以处置以及易引发二次污染等问题。为了实现造纸污泥资源化,本文先以造纸污泥为主要原料制备新型轻质陶粒,再将造纸污泥陶粒作为轻骨料制备用于绿色建筑领域的轻质自保温墙体砌块。主要得出以下结论:
(1)明确了造纸污泥陶粒的最佳制备条件与性能
造纸污泥陶粒的最佳配料比例:造纸污泥、黏土、粉煤灰质量比为30:49:21,此时陶粒的膨胀倍数达到最佳,陶粒形貌良好;造纸污泥陶粒的最佳烧结条件:预处理温度300~400℃,预热5~25min,烧结温度1230℃,保持3min。在此预处理条件下能够实现陶粒生料球的完全碳化,有效避免造纸污泥中含有的有机物和水分在陶粒烧结过程中因为受热反应不均匀而造成陶粒炸裂和结块;制备的造纸污泥陶粒膨胀倍数1.93,堆积密度633kg/m3,筒压强度3.1MPa。
(2)探讨了造纸污泥陶粒的制备机理
污泥中的有机物在预热处理后生成的碳能够在烧结过程中反应释放出气体,促使陶粒体积膨胀。可通过调整烧结温度控制气体的产生速度,进而控制陶粒的膨胀倍数,避免炸裂;造纸污泥中的氧化钙起到助熔剂的作用,能够降低陶粒烧结温度。造纸污泥掺量增大,陶粒烧结温度降低、孔径减小、密度增大、筒压强度提高;造纸污泥中的“SiO2+Al2O3”含量较低,在污泥掺量过大时,生成物会在熔融态因缺少骨架,形貌结构难以保持。为实现较高的造纸污泥掺量,同时保持陶粒的形貌,需要引入硅铝含量较高的粘土和粉煤灰作为配料。
(3)明确了自保温轻质墙体砌块的最佳制备条件与性能
0~5mm的陶粒细集料和5~20mm的陶粒粗集料经过24h的饱和预湿处理后,在配合比:水泥264kg/m3,粉煤灰66kg/m3,陶粒细集料493kg/m3,陶粒粗集料431kg/m3,预湿水107kg/m3,拌合水103kg/m3,聚羧酸减水剂8.25kg/m3的条件下能够制备出性能良好的墙体砌块。其抗压强度为5.2MPa,表观密度1020kg/m3,吸水率14.2%,满足自保温砌块的性能要求。
(1)明确了造纸污泥陶粒的最佳制备条件与性能
造纸污泥陶粒的最佳配料比例:造纸污泥、黏土、粉煤灰质量比为30:49:21,此时陶粒的膨胀倍数达到最佳,陶粒形貌良好;造纸污泥陶粒的最佳烧结条件:预处理温度300~400℃,预热5~25min,烧结温度1230℃,保持3min。在此预处理条件下能够实现陶粒生料球的完全碳化,有效避免造纸污泥中含有的有机物和水分在陶粒烧结过程中因为受热反应不均匀而造成陶粒炸裂和结块;制备的造纸污泥陶粒膨胀倍数1.93,堆积密度633kg/m3,筒压强度3.1MPa。
(2)探讨了造纸污泥陶粒的制备机理
污泥中的有机物在预热处理后生成的碳能够在烧结过程中反应释放出气体,促使陶粒体积膨胀。可通过调整烧结温度控制气体的产生速度,进而控制陶粒的膨胀倍数,避免炸裂;造纸污泥中的氧化钙起到助熔剂的作用,能够降低陶粒烧结温度。造纸污泥掺量增大,陶粒烧结温度降低、孔径减小、密度增大、筒压强度提高;造纸污泥中的“SiO2+Al2O3”含量较低,在污泥掺量过大时,生成物会在熔融态因缺少骨架,形貌结构难以保持。为实现较高的造纸污泥掺量,同时保持陶粒的形貌,需要引入硅铝含量较高的粘土和粉煤灰作为配料。
(3)明确了自保温轻质墙体砌块的最佳制备条件与性能
0~5mm的陶粒细集料和5~20mm的陶粒粗集料经过24h的饱和预湿处理后,在配合比:水泥264kg/m3,粉煤灰66kg/m3,陶粒细集料493kg/m3,陶粒粗集料431kg/m3,预湿水107kg/m3,拌合水103kg/m3,聚羧酸减水剂8.25kg/m3的条件下能够制备出性能良好的墙体砌块。其抗压强度为5.2MPa,表观密度1020kg/m3,吸水率14.2%,满足自保温砌块的性能要求。