论文部分内容阅读
摘要：本文对近年来废泥建材化研究与应用进行了陈述、分析、总结和展望。发现淤泥、工业渣泥能够制造出性能优异的陶粒、砖、水泥；废泥生产建筑材料要按照性能测试分析、掺料掺量确定，工艺及参数确定、室内试验、中试试验、投入生产的顺序依次进行；废泥烧结建材时重金属在烧结后活性可以增强。添加水玻璃后可降低其活性；利用海港航道疏浚淤泥烧结砖或陶粒除盐技术至关重要，已有多种技术可供参考；未来应研究废泥生产建材技术的环境影响及相应补救措施，启动和推进标准、工法的编制，加强技术和产业鼓励政策的宣传，引导和监管技术的规范化运营。
关键词：资源化、废泥生产；建材；现状；展望
引言
随着社会经济的发展，以淤泥、污泥为代表的各种泥状废物产量巨大，接近于城市垃圾。我国每年陆地清淤产出的淤泥量在10亿m3以上，2015年全国污泥产生量达到3560万吨。这些泥通常置于城市或市郊，不仅占用大量土地，还产生二次污染问题。废泥的处理、处置与资源化，特种底泥的利用问题受到越来越广泛的关注。
本研究对泥的建材化利用现状进行分析和总结，主要涵盖淤泥、污泥和工业渣泥。因节约土源而具有经济性优势，发展前景广阔。未来应重点研究技术环境影响以及相应措施，启动和推进标准及工法的编制，加强技术和产业鼓励政策的宣传，引导和监管其规范化运营。
1、淤泥建材化
淤泥主要的指港口、航道、河流、湖泊的泥质疏浚物，是产量最大的一种泥，如，连云港30万t级航道一期工程疏浚物达1.36亿m3。淤泥具有颗粒细，矿物组成和化学成分与黏土相似等特点。利用疏浚淤泥制备和生产的建筑材料主要有陶粒、磚瓦和水泥熟料等，已经制作出抗压强度最高29.4MPa的烧结砖、筒压强度7.3MPa的陶粒。
1.1江河淤泥建材化
1.1.1江河淤泥制陶粒
陶粒具有强度高、密度低、隔水保气、难耐热、抗收缩等优点，是一种高附加值建材产品。淤泥矿物成分与黏土类似，且具有在高温下发泡膨胀的特点，采用高温加热膨胀后冷却固化的方法，能够利用淤泥生产陶粒。杨晓华等采用浙江台州地区的江河淤泥、页岩、生物污泥等烧制出筒压强度为2.0～7.3MPa的超轻、普通和高强陶粒，并建成国内首条年产10万m3陶粒生产线。陈宇峰等研究南通地区长江淤泥、内河淤泥和黏土烧制陶粒的相关性能，发现长江及内河淤泥的化学、矿物组成均能够满足酸碱氧化物率值（F/SA）控制及Reily相图对陶粒烧制的性能要求，两种淤泥可制得性能较好的陶粒，所制黏土陶粒、内河淤泥陶粒、长江淤泥陶粒的筒压强度分别为4.38， 4.29， 4.68MPa。Chen H等使用水库疏浚淤泥，并在回旋窑内成功烧制出了相对密度为1.01～1.38g/cm3，容量不超过880kg/m3的轻骨料，可满足轻质结构混凝土的要求。
1.1.2江河淤泥制砖
江河淤泥通常含有有机质，有一定热值，可节约燃煤，同时具有颗粒细、可塑性高、结合力强等特点，在制砖领域具备先天优势。有机物在被烧失而产生微孔，能降低产品的体积和密度，通过调节配方可以制得透气性较好的轻质砖。
王晓山等以宁波市三江河道淤泥和建筑渣土为原材料，分析了多个采样点不同深度的河道淤泥和建筑渣土的矿物组成、粒径分布、有机质含量、重金属含量等物化性质。结果表明：河道淤泥在深度方向上矿物组成几乎相同，黏土质（粒径<5 m）含量呈现层状分布；淤泥可利用深度超过5m；建筑渣土与河道淤泥物质组成相同，也可以作为建材化利用的原料。河道淤泥和建筑渣土烧结后样品中存在Cr 与As的浸出量升高的问题，利用水玻璃可以有效降低烧结后Cr 与As的浸出量。
1.1.3江河淤泥制水泥
杨磊等通过工业试烧确定了利用苏州河底泥的水泥熟料的工艺参数，并对熟料及其水泥的性能进行分析，发现苏州河底泥可以满足水泥生料的配料要求，其中的有机污染物和重金属在生产和使用中对环境不会造成二次污染和危害，其熟料矿物组成和水化产物与硅酸盐熟料相同，工业化中试产品PO 52.5水泥达到GB175-92要求。
1.2海淤泥建材化
淮海工学院研究了连云港海淤、地下室开挖淤泥和普通制砖黏土在成分和性能上的差异，发现连云港海淤是一种高液限黏土，主要成分是SiO2和Al2O3 ，钾钠含量高，颗粒以粘粒和粉粒为主，氯化钠含量为1.5%～6.0%，能在较低的烧成温度下烧结。但存在干燥和烧成收缩大的缺点。添加一些粗颗粒废物，如磷矿渣、石屑等能够改良。针对高含盐量的问题，提出和研究了系列脱水除盐技术，并进一步提出将吸淤、脱水及制坯整合为成套工艺，安装在吸淤船上，可能成为未来疏浚海淤泥资源化利用极具前景的绿色产业。
2、污泥建材化
污泥是污水处理厂产生的废泥，具有有机质、污染物含量高，含水率高的特点。我国近年污泥年产量在3000多万t以上，“十二五”期间，全国规模化建设污泥处置总规模518万，截止2014年底仅完成目标的43.4%。污泥资源化利用生产建材具有物质基础。污泥建材化利用还有利于污泥稳定化和无害化。污泥用于制陶粒，砖以及水泥的研究成果汇总于表2。
3、展望
在未来应进一步研究废泥生产建材的二次污染问题，如脱水水质特征、烧结气污染特征，并提出适宜的治理措施，如产品重金属稳定化，生产过程环境友好，烧结气净化等，强化治理措施的实施效果。
针对不同的泥生产不同类型的建材，推荐相应的工法，制定相应的技术标准，使废泥的建材生产有章可依。对于废泥的收集、运输、加工，应实现规范化运营，加强引导和监管，设立专门的管理部门以监管生产过程二次污染和产品质量。
参考文献：
[1]朱伟，闵凡路，吕一彦等，“泥科学与应用技术”的提出及研究进展[J].岩土力学，2013，34（11）：3041-3054.
关键词：资源化、废泥生产；建材；现状；展望
引言
随着社会经济的发展，以淤泥、污泥为代表的各种泥状废物产量巨大，接近于城市垃圾。我国每年陆地清淤产出的淤泥量在10亿m3以上，2015年全国污泥产生量达到3560万吨。这些泥通常置于城市或市郊，不仅占用大量土地，还产生二次污染问题。废泥的处理、处置与资源化，特种底泥的利用问题受到越来越广泛的关注。
本研究对泥的建材化利用现状进行分析和总结，主要涵盖淤泥、污泥和工业渣泥。因节约土源而具有经济性优势，发展前景广阔。未来应重点研究技术环境影响以及相应措施，启动和推进标准及工法的编制，加强技术和产业鼓励政策的宣传，引导和监管其规范化运营。
1、淤泥建材化
淤泥主要的指港口、航道、河流、湖泊的泥质疏浚物，是产量最大的一种泥，如，连云港30万t级航道一期工程疏浚物达1.36亿m3。淤泥具有颗粒细，矿物组成和化学成分与黏土相似等特点。利用疏浚淤泥制备和生产的建筑材料主要有陶粒、磚瓦和水泥熟料等，已经制作出抗压强度最高29.4MPa的烧结砖、筒压强度7.3MPa的陶粒。
1.1江河淤泥建材化
1.1.1江河淤泥制陶粒
陶粒具有强度高、密度低、隔水保气、难耐热、抗收缩等优点，是一种高附加值建材产品。淤泥矿物成分与黏土类似，且具有在高温下发泡膨胀的特点，采用高温加热膨胀后冷却固化的方法，能够利用淤泥生产陶粒。杨晓华等采用浙江台州地区的江河淤泥、页岩、生物污泥等烧制出筒压强度为2.0～7.3MPa的超轻、普通和高强陶粒，并建成国内首条年产10万m3陶粒生产线。陈宇峰等研究南通地区长江淤泥、内河淤泥和黏土烧制陶粒的相关性能，发现长江及内河淤泥的化学、矿物组成均能够满足酸碱氧化物率值（F/SA）控制及Reily相图对陶粒烧制的性能要求，两种淤泥可制得性能较好的陶粒，所制黏土陶粒、内河淤泥陶粒、长江淤泥陶粒的筒压强度分别为4.38， 4.29， 4.68MPa。Chen H等使用水库疏浚淤泥，并在回旋窑内成功烧制出了相对密度为1.01～1.38g/cm3，容量不超过880kg/m3的轻骨料，可满足轻质结构混凝土的要求。
1.1.2江河淤泥制砖
江河淤泥通常含有有机质，有一定热值，可节约燃煤，同时具有颗粒细、可塑性高、结合力强等特点，在制砖领域具备先天优势。有机物在被烧失而产生微孔，能降低产品的体积和密度，通过调节配方可以制得透气性较好的轻质砖。
王晓山等以宁波市三江河道淤泥和建筑渣土为原材料，分析了多个采样点不同深度的河道淤泥和建筑渣土的矿物组成、粒径分布、有机质含量、重金属含量等物化性质。结果表明：河道淤泥在深度方向上矿物组成几乎相同，黏土质（粒径<5 m）含量呈现层状分布；淤泥可利用深度超过5m；建筑渣土与河道淤泥物质组成相同，也可以作为建材化利用的原料。河道淤泥和建筑渣土烧结后样品中存在Cr 与As的浸出量升高的问题，利用水玻璃可以有效降低烧结后Cr 与As的浸出量。
1.1.3江河淤泥制水泥
杨磊等通过工业试烧确定了利用苏州河底泥的水泥熟料的工艺参数，并对熟料及其水泥的性能进行分析，发现苏州河底泥可以满足水泥生料的配料要求，其中的有机污染物和重金属在生产和使用中对环境不会造成二次污染和危害，其熟料矿物组成和水化产物与硅酸盐熟料相同，工业化中试产品PO 52.5水泥达到GB175-92要求。
1.2海淤泥建材化
淮海工学院研究了连云港海淤、地下室开挖淤泥和普通制砖黏土在成分和性能上的差异，发现连云港海淤是一种高液限黏土，主要成分是SiO2和Al2O3 ，钾钠含量高，颗粒以粘粒和粉粒为主，氯化钠含量为1.5%～6.0%，能在较低的烧成温度下烧结。但存在干燥和烧成收缩大的缺点。添加一些粗颗粒废物，如磷矿渣、石屑等能够改良。针对高含盐量的问题，提出和研究了系列脱水除盐技术，并进一步提出将吸淤、脱水及制坯整合为成套工艺，安装在吸淤船上，可能成为未来疏浚海淤泥资源化利用极具前景的绿色产业。
2、污泥建材化
污泥是污水处理厂产生的废泥，具有有机质、污染物含量高，含水率高的特点。我国近年污泥年产量在3000多万t以上，“十二五”期间，全国规模化建设污泥处置总规模518万，截止2014年底仅完成目标的43.4%。污泥资源化利用生产建材具有物质基础。污泥建材化利用还有利于污泥稳定化和无害化。污泥用于制陶粒，砖以及水泥的研究成果汇总于表2。
3、展望
在未来应进一步研究废泥生产建材的二次污染问题，如脱水水质特征、烧结气污染特征，并提出适宜的治理措施，如产品重金属稳定化，生产过程环境友好，烧结气净化等，强化治理措施的实施效果。
针对不同的泥生产不同类型的建材，推荐相应的工法，制定相应的技术标准，使废泥的建材生产有章可依。对于废泥的收集、运输、加工，应实现规范化运营，加强引导和监管，设立专门的管理部门以监管生产过程二次污染和产品质量。
参考文献：
[1]朱伟，闵凡路，吕一彦等，“泥科学与应用技术”的提出及研究进展[J].岩土力学，2013，34（11）：3041-3054.