資源化利用廢泥生產(chǎn)建材的現(xiàn)狀與展望

摘要：本文對(duì)近年來(lái)廢泥建材化研究與應(yīng)用進(jìn)行了陳述、分析、總結(jié)和展望。發(fā)現(xiàn)淤泥、工業(yè)渣泥能夠制造出性能優(yōu)異的陶粒、磚、水泥；廢泥生產(chǎn)建筑材料要按照性能測(cè)試分析、摻料摻量確定，工藝及參數(shù)確定、室內(nèi)試驗(yàn)、中試試驗(yàn)、投入生產(chǎn)的順序依次進(jìn)行；廢泥燒結(jié)建材時(shí)重金屬在燒結(jié)后活性可以增強(qiáng)。添加水玻璃后可降低其活性；利用海港航道疏浚淤泥燒結(jié)磚或陶粒除鹽技術(shù)至關(guān)重要，已有多種技術(shù)可供參考；未來(lái)應(yīng)研究廢泥生產(chǎn)建材技術(shù)的環(huán)境影響及相應(yīng)補(bǔ)救措施，啟動(dòng)和推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)、工法的編制，加強(qiáng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)政策的宣傳，引導(dǎo)和監(jiān)管技術(shù)的規(guī)范化運(yùn)營(yíng)。

關(guān)鍵詞：資源化、廢泥生產(chǎn)；建材；現(xiàn)狀；展望

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以淤泥、污泥為代表的各種泥狀廢物產(chǎn)量巨大，接近于城市垃圾。我國(guó)每年陸地清淤產(chǎn)出的淤泥量在10億m3以上，2015年全國(guó)污泥產(chǎn)生量達(dá)到3560萬(wàn)噸。這些泥通常置于城市或市郊，不僅占用大量土地，還產(chǎn)生二次污染問(wèn)題。廢泥的處理、處置與資源化，特種底泥的利用問(wèn)題受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。

本研究對(duì)泥的建材化利用現(xiàn)狀進(jìn)行分析和總結(jié)，主要涵蓋淤泥、污泥和工業(yè)渣泥。因節(jié)約土源而具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，發(fā)展前景廣闊。未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)研究技術(shù)環(huán)境影響以及相應(yīng)措施，啟動(dòng)和推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)及工法的編制，加強(qiáng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)政策的宣傳，引導(dǎo)和監(jiān)管其規(guī)范化運(yùn)營(yíng)。

1、淤泥建材化

淤泥主要的指港口、航道、河流、湖泊的泥質(zhì)疏浚物，是產(chǎn)量最大的一種泥，如，連云港30萬(wàn)t級(jí)航道一期工程疏浚物達(dá)1.36億m3。淤泥具有顆粒細(xì)，礦物組成和化學(xué)成分與黏土相似等特點(diǎn)。利用疏浚淤泥制備和生產(chǎn)的建筑材料主要有陶粒、磚瓦和水泥熟料等，已經(jīng)制作出抗壓強(qiáng)度最高29.4MPa的燒結(jié)磚、筒壓強(qiáng)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

陶粒具有強(qiáng)度高、密度低、隔水保氣、難耐熱、抗收縮等優(yōu)點(diǎn)，是一種高附加值建材產(chǎn)品。淤泥礦物成分與黏土類似，且具有在高溫下發(fā)泡膨脹的特點(diǎn)，采用高溫加熱膨脹后冷卻固化的方法，能夠利用淤泥生產(chǎn)陶粒。楊曉華等采用浙江臺(tái)州地區(qū)的江河淤泥、頁(yè)巖、生物污泥等燒制出筒壓強(qiáng)度為2.0～7.3MPa的超輕、普通和高強(qiáng)陶粒，并建成國(guó)內(nèi)首條年產(chǎn)10萬(wàn)m3陶粒生產(chǎn)線。陳宇峰等研究南通地區(qū)長(zhǎng)江淤泥、內(nèi)河淤泥和黏土燒制陶粒的相關(guān)性能，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江及內(nèi)河淤泥的化學(xué)、礦物組成均能夠滿足酸堿氧化物率值（F/SA）控制及Reily相圖對(duì)陶粒燒制的性能要求，兩種淤泥可制得性能較好的陶粒，所制黏土陶粒、內(nèi)河淤泥陶粒、長(zhǎng)江淤泥陶粒的筒壓強(qiáng)度分別為4.38， 4.29， 4.68MPa。Chen H等使用水庫(kù)疏浚淤泥，并在回旋窯內(nèi)成功燒制出了相對(duì)密度為1.01～1.38g/cm3，容量不超過(guò)880kg/m3的輕骨料，可滿足輕質(zhì)結(jié)構(gòu)混凝土的要求。

1.1.2江河淤泥制磚

江河淤泥通常含有有機(jī)質(zhì)，有一定熱值，可節(jié)約燃煤，同時(shí)具有顆粒細(xì)、可塑性高、結(jié)合力強(qiáng)等特點(diǎn)，在制磚領(lǐng)域具備先天優(yōu)勢(shì)。有機(jī)物在被燒失而產(chǎn)生微孔，能降低產(chǎn)品的體積和密度，通過(guò)調(diào)節(jié)配方可以制得透氣性較好的輕質(zhì)磚。

王曉山等以寧波市三江河道淤泥和建筑渣土為原材料，分析了多個(gè)采樣點(diǎn)不同深度的河道淤泥和建筑渣土的礦物組成、粒徑分布、有機(jī)質(zhì)含量、重金屬含量等物化性質(zhì)。結(jié)果表明：河道淤泥在深度方向上礦物組成幾乎相同，黏土質(zhì)（粒徑<5 m）含量呈現(xiàn)層狀分布；淤泥可利用深度超過(guò)5m；建筑渣土與河道淤泥物質(zhì)組成相同，也可以作為建材化利用的原料。河道淤泥和建筑渣土燒結(jié)后樣品中存在Cr 與As的浸出量升高的問(wèn)題，利用水玻璃可以有效降低燒結(jié)后Cr 與As的浸出量。

1.1.3江河淤泥制水泥

楊磊等通過(guò)工業(yè)試燒確定了利用蘇州河底泥的水泥熟料的工藝參數(shù)，并對(duì)熟料及其水泥的性能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)蘇州河底泥可以滿足水泥生料的配料要求，其中的有機(jī)污染物和重金屬在生產(chǎn)和使用中對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染和危害，其熟料礦物組成和水化產(chǎn)物與硅酸鹽熟料相同，工業(yè)化中試產(chǎn)品PO 52.5水泥達(dá)到GB175-92要求。

1.2海淤泥建材化

淮海工學(xué)院研究了連云港海淤、地下室開(kāi)挖淤泥和普通制磚黏土在成分和性能上的差異，發(fā)現(xiàn)連云港海淤是一種高液限黏土，主要成分是SiO2和Al2O3 ，鉀鈉含量高，顆粒以粘粒和粉粒為主，氯化鈉含量為1.5%～6.0%，能在較低的燒成溫度下燒結(jié)。但存在干燥和燒成收縮大的缺點(diǎn)。添加一些粗顆粒廢物，如磷礦渣、石屑等能夠改良。針對(duì)高含鹽量的問(wèn)題，提出和研究了系列脫水除鹽技術(shù)，并進(jìn)一步提出將吸淤、脫水及制坯整合為成套工藝，安裝在吸淤船上，可能成為未來(lái)疏浚海淤泥資源化利用極具前景的綠色產(chǎn)業(yè)。

2、污泥建材化

污泥是污水處理廠產(chǎn)生的廢泥，具有有機(jī)質(zhì)、污染物含量高，含水率高的特點(diǎn)。我國(guó)近年污泥年產(chǎn)量在3000多萬(wàn)t以上，“十二五”期間，全國(guó)規(guī)?；ㄔO(shè)污泥處置總規(guī)模518萬(wàn)，截止2014年底僅完成目標(biāo)的43.4%。污泥資源化利用生產(chǎn)建材具有物質(zhì)基礎(chǔ)。污泥建材化利用還有利于污泥穩(wěn)定化和無(wú)害化。污泥用于制陶粒，磚以及水泥的研究成果匯總于表2。

3、展望

在未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步研究廢泥生產(chǎn)建材的二次污染問(wèn)題，如脫水水質(zhì)特征、燒結(jié)氣污染特征，并提出適宜的治理措施，如產(chǎn)品重金屬穩(wěn)定化，生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境友好，燒結(jié)氣凈化等，強(qiáng)化治理措施的實(shí)施效果。

針對(duì)不同的泥生產(chǎn)不同類型的建材，推薦相應(yīng)的工法，制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使廢泥的建材生產(chǎn)有章可依。對(duì)于廢泥的收集、運(yùn)輸、加工，應(yīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)范化運(yùn)營(yíng)，加強(qiáng)引導(dǎo)和監(jiān)管，設(shè)立專門的管理部門以監(jiān)管生產(chǎn)過(guò)程二次污染和產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱偉，閔凡路，呂一彥等，“泥科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)”的提出及研究進(jìn)展[J].巖土力學(xué)，2013，34（11）：3041-3054.