一种利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法及水热砖与流程

本发明涉及填埋场腐殖土资源化利用领域，具体涉及一种利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法及水热砖。

背景技术：

1、陈腐垃圾是指填埋场或堆放多年的城市生活垃圾。陈腐垃圾中含有木材、塑料、织物、玻璃、金属、试块等杂质和腐殖土，杂质占比约为40-50％，腐殖土占比约为50-60％。由于生活垃圾中还存在废旧电池、电子产品等垃圾，这些垃圾中含有较多重金属，长期堆放重金属会渗入填埋场腐殖土中，使得腐殖土被重金属离子污染。为了处理该种被重金属污染的填埋场腐殖土，大多是将该填埋场腐殖土作为垃圾回填以及其他填埋场覆盖土使用，并且由于填埋场腐殖土含有较多重金属，含盐量和有机质也存在超标问题，无法满足《绿化种植土壤》(cj/t3402016)标准，没有经过改良的腐殖土无法作为绿化用土，这导致大量土壤资源被浪费。

2、为了实现填埋场腐殖土的资源化利用，常采用以下两种方法：一是将腐殖土进行修复，可以通过添加土壤调理剂等手段除去或固定填埋场腐殖土中的重金属离子，如中国专利cn104560047b(有权)公开了在土壤中添加重金属钝化剂，该重金属钝化剂包括腐殖酸、巯基化合物等，但该方法仅能较好减少植物对于汞的吸收，不能较好解决问题，另外该方法还需要额外添加大量的处理试剂，处理成本较高，填埋场腐殖土的附加价值较低；二是将腐殖土开发成新产品，如中国专利cn114702296a(撤回)，尝试将填埋场腐殖土与添加剂及建筑渣土等混合后经陈化、干燥及烧结制备了砖，该类方法不仅能实现腐殖土的资源化，还能提高腐殖土的附加经济价值。但该篇方法未对填埋场腐殖土进行处理，由于填埋场腐殖土中含有大量有机质，在使用腐殖土制备砖时，有机质会阻碍水化，影响凝胶结构发展，最终导致制备的砖产品机械强度较差。此外，填埋场腐殖土中含有的大量重金属离子，在制备砖时，经过高温烧制等过程可以被初步固定，短期使用时重金属不会溶出，但长期使用后，重金属离子会溶出造成二次污染。

3、水热砖可以用作路面砖、路面板等，并且对原料的要求较低，将填埋场腐殖土制备成水热砖不需要对填埋场腐殖土进行精细除杂，是实现填埋场腐殖土资源化的较好方式。硅酸钠原料价格较高，若直接利用硅酸钠作为碱激发剂，则会使得制备水热砖的制备成本较高。如何在低成本的前提下，使用填埋场腐殖土制备性能较好的水热砖仍然是本领域值得研究的问题。同时，需要提供一种合理有效利用填埋场腐殖土制备性能较好的水热砖的方法。

技术实现思路

1、为了解决因填埋场腐殖土含有较多有机质，直接使用其制备的水热砖机械强度较差，以及因填埋场腐殖土含有较多重金属离子，用其制备的水热砖长期使用后重金属离子易溶出造成二次污染的问题。本发明提供了一种利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法及水热砖。

2、为实现上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

3、一种利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，包括以下步骤：

4、步骤1、将腐殖土与钠盐混匀后煅烧，破碎研磨后加入酸液进行酸浸，固液分离后对所得固体物质进行干燥，得到干凝胶；

5、步骤2、向所得干凝胶中加入naoh溶液碱溶，制得水玻璃；

6、步骤3、另取腐殖土、炉渣、石灰和水混合均匀，然后加入步骤2中所得水玻璃混合均匀，得到浆料；

7、步骤4、将所得浆料模压成型，得到标准砖，将标准砖进行水热反应后得到水热砖。

8、在一些实施例中，步骤1中所述钠盐选自碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠及氯化钠中的至少一种，步骤1中所述钠盐的加入量为腐殖土与钠盐总质量的15％-50％。

9、在一些实施例中，步骤1中所述煅烧的温度为800-1100℃，煅烧的时间为2-4h。

10、在一些实施例中，步骤1中所述酸液为硫酸溶液、硝酸溶液、醋酸溶液及盐酸溶液中的一种；

11、在一些实施例中，所述酸液的浓度为5-10mol/l，所述酸的加入量按照固液比1:5-1:10加入。

12、在一些实施例中，步骤1中所述干燥的温度为50-100℃，干燥的时间为2-5h。

13、在一些实施例中，步骤2中所述氢氧化钠溶液的浓度为1％-10％，所述氢氧化钠溶液的加入量为所述干凝胶质量的3-5倍。

14、在一些实施例中，步骤3中所述腐殖土、炉渣、石灰、水和水玻璃占所述浆料的质量比分别为50-75wt％、10-30wt％、5-10wt％、5-15wt％和4-10wt％。

15、在一些实施例中，步骤4中所述模压成型的压力为10-20mpa。

16、在一些实施例中，步骤4中所述水热反应在高温高压下进行，温度为180-210℃、压力为1.2-1.3mpa，所述水热反应的时间至少为10h。

17、本发明还提出一种水热砖，所述水热砖由如上所述方法制备得到。

18、本发明先利用腐殖土制备成含有杂质的水玻璃，然后在制备水热砖的原料中加入制备得到的水玻璃，由于腐殖土、炉渣、石灰和水混合后得到的混合物为碱性，在加入水玻璃后，水玻璃在该碱性环境下形成硅溶胶，硅溶胶中含有活性硅羟基；

19、腐殖土中含有大量有机质，有机质中含有较多羟基、羧基，硅溶胶中的硅羟基在与有机质中的羟基、羧基反应交联促进形成凝胶网络结构，可以增强凝胶骨架结构，提高制备的水热砖的机械性能；

20、此外，腐殖土中的重金属先被腐殖土中的有机质初步固定，加入的水玻璃可以作为无极粘结剂，可以对重金属起到包裹固定作用，减少重金属的浸出率；

21、又由于水玻璃与有机质中的羧基、羟基反应交联后形成的凝胶网络结构进一步加强了对重金属的固定作用，最终将重金属牢牢锁定在制备的水热砖的结构中，抑制了减少了长期使用后重金属的溶出。

22、本发明带来的有益效果如下：

23、1.本发明方法在制备水热砖时加入水玻璃与有机质形成交联，制备的水热砖具有较好的机械强度，其抗压强度可达16mpa，具有较好的应用前景；

24、2.本发明方法制备的水热砖重金属被较好的固定，长期使用重金属不易溶出，不易造成二次污染，具有较高的安全性；

25、3.本发明提供的制备方法简单易操作，添加的原料较少，制备成本较低，适合工业规模化处理填埋场腐殖土，不仅实现了腐殖土的资源化利用，还较大程度的提高了腐殖土的附加价值。

技术特征：

1.一种利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，步骤1中所述钠盐选自碳酸钠、硫酸钠、硝酸钠及氯化钠中的至少一种，所述钠盐的加入量为腐殖土与钠盐总质量的15％-50％。

3.如权利要求1所述的利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，步骤1中所述煅烧的温度为800-1100℃，煅烧的时间为2-4h。

4.如权利要求1所述的利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，步骤1中所述酸液的浓度为5-10mol/l，加入量按照固液比1:5-1:10加入。

5.如权利要求1所述的利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，步骤1中所述干燥的温度为50-100℃，干燥的时间为2-5h。

6.如权利要求1所述的利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，步骤2中所述氢氧化钠溶液的浓度为1％-10％，加入量为所述干凝胶质量的3-5倍。

7.如权利要求1所述的利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，步骤3中所述腐殖土、炉渣、石灰、水和水玻璃占所述浆料的质量比分别为50-75wt％、10-30wt％、5-10wt％、5-15wt％和4-10wt％。

8.如权利要求1所述的利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，步骤4中所述模压成型的压力为10-20mpa。

9.如权利要求1所述的利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法，其特征在于，步骤4中所述水热反应在高温高压下进行，温度为180-210℃、压力为1.2-1.3mpa，所述水热反应的时间至少为10h。

10.一种水热砖，所述水热砖由如权利要求1至9任一项所述方法制备得到。

技术总结本发明提出了一种利用填埋场腐殖土制备水热砖的方法及水热砖，该方法包括以下步骤：步骤1、将腐殖土与钠盐混匀后煅烧，破碎研磨后加入酸液进行酸浸，固液分离后对所得固体物质进行干燥，得到干凝胶；步骤2、向所述干凝胶中加入NaOH溶液碱溶，制得水玻璃；步骤3、另取腐殖土、炉渣、石灰和水混合均匀，然后加入所述水玻璃混合均匀，得到浆料；步骤4、将所述浆料模压成型，得到标准砖，将标准砖进行水热反应后得到水热砖。该方法制备的水热砖机械性能优异，长期使用重金属不易溶出，简单易操作，适合大批量处理填埋场腐殖土，可较好实现填埋场腐殖土的资源化利用及提高其附加经济价值。技术研发人员：焦显峰,何睿,白贤祥,喻学锋,邹金生,范红照,刘冬雪,郭倩楠,韩学威受保护的技术使用者：深圳能源环保股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27