一种硅酸盐水泥建筑废弃物制备硅肥的方法及制备的硅肥与流程

本发明属于硅肥制备领域，涉及一种硅酸盐水泥建筑废弃物制备硅肥的方法及制备的硅肥。

背景技术：

1、随着我国城市化、工业化进程加快，每年因新建、拆除、装修等产生的以硅酸盐水泥为主的城市建筑垃圾已达15.5-24亿吨，占城市固体废弃物的比例约40％。目前建筑垃圾资源化率尚不足10％，大部分建筑垃圾都未经处理，直接被运往郊外露天堆放或填埋，这些建筑垃圾大多难以降解，用传统方式进行处理，不仅占用土地、影响市容和环境卫生，破坏生态环境，造成严重的资源浪费，还可能污染水体和大气。

2、《我国当前优先发展高技术产业化重点领域指南》中明确把“废弃混凝土及各种建筑废渣循环再利用技术与装备”列为先进制造业技术；并强调“积极发展废渣用于建材生产的资源化技术”，“发展适用面广、能处理处置量大或多种固体废物，技术先进，处理成本低，并可作为再生资源的产业化技术和设备势在必行”。

3、如何将以硅酸盐水泥为主的建筑垃圾进行再生处理或者无害化处理，是一个重要的环境问题和城市发展过程中必须要解决的问题。硅酸盐水泥是混凝土建筑物中必不可少的原料，这些建筑垃圾常用的处理方式是作为水泥再生骨料或者作为建筑物基础进行填埋，但随着拆除量增加和城市进程化过快，这些方法已经无法满足城市的高速发展的需求，而且其他的原材料生产水泥的成本要远低于建筑废弃物再利用的成本。

4、cn113321230 b公开了一种利用粉煤灰制备氧化铝和硅肥的方法，步骤包括：将粉煤灰与硫酸铵和碳酸氢铵混合反应、固液分离，滤液中通入nh3，得到碱式碳酸铝铵固体；滤渣与氢氧化钙混合后，通过微波处理进行活化，得到混合硅肥肥料。

5、cn109928782 a公开了一种煤矸石制备硅肥的方法，它包括以下步骤：煤矸石原料测试、原料破碎、配料、混合、成型、热活化、淬冷、烘干、粉碎等步骤。

6、cn114956872 a公开了一种活化煤矸石制备硅肥的方法，具体涉及有机固体废物+煤矸石制硅肥的技术。

7、目前，利用硅酸盐水泥建筑废弃物制备硅肥鲜有报道。

技术实现思路

1、为了解决以硅酸盐水泥为主的建筑废弃物的再生利用问题，根据建筑废弃物的特性，如果将硅酸盐水泥建筑废弃物制备成硅肥，硅肥可用于农作物的增产，也可用于城市园林绿化，就可以实现建筑原料产自大自然，再进行资源化处理后回归大自然的循环利用过程。

2、由于硅酸盐水泥建筑废弃物是经过高温焙烧后的产物，如果采用常规的硅肥制备方法将其制成硅肥，存在硅肥颗粒密实、孔隙率小、有效硅无法充分释放出来的问题，因此制备出的硅肥有效硅的含量偏低，不满足硅肥的使用要求。

3、为了实现硅酸盐水泥建筑废弃物的资源化利用并解决采用常规的硅肥制备方法由硅酸盐水泥建筑废弃物制备的硅肥孔隙率低、肥效差的问题，本发明提供了一种硅酸盐水泥建筑废弃物制备硅肥的方法。

4、本发明的原理如下：硅酸盐水泥主要含硅酸二钙、硅酸三钙等物质，含量高达60-70wt％，而其中的二氧化硅的含量达到15-40wt％，是一种较好的硅肥制备原料。本发明利用硅酸盐水泥富含大量水溶性硅的特点，辅以煤矸石、碳酸钙和碱活化，可制备出多孔的富含大量硅酸钙、硅酸钠等可溶性硅的高性能硅肥。而且煤矸石中的有机质燃烧后形成的空隙和碳酸钙分解产生co2获得的空隙，可以使硅肥颗粒形成多孔介质，增加孔隙率(即比表面积)，可以进一步提高硅肥中有效硅含量。

5、本发明制备硅肥的工艺流程图如图1所示。

6、具体地，本发明提供的一种硅酸盐水泥建筑废弃物制备硅肥的方法包括如下步骤：

7、(1)制备硅酸盐水泥建筑废弃物和煤矸石混合料：取硅酸盐水泥建筑废弃物和煤矸石分别破碎，将破碎后的硅酸盐水泥建筑废弃物和破碎后的煤矸石混匀后，再次破碎，得到原料混合料1；

8、(2)制备活化剂混合料：取碳酸钙块破碎，然后与碱混匀，得到活化剂混合料2；

9、(3)原料混合：将原料混合料1和活化剂混合料2混匀，加入占原料混合料1和活化剂混合料2总量15-25wt％的水(例如，15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％，或这些数值中的任意二者之间的数值或范围的水)，混匀，得到混合料3；

10、(4)造粒：将混合料3造粒，得到肥料颗粒；

11、(5)烘干：将造好的肥料颗粒干燥；

12、(6)焙烧活化：将干燥后的肥料颗粒焙烧活化，焙烧后降温至常温，获得颗粒状硅肥；

13、其中，所述硅酸盐水泥建筑废弃物、所述煤矸石、所述碳酸钙、所述碱的重量份数比为1:(0.5-1.5):(0.375-1):(0.05-0.4)；

14、所述硅酸盐水泥建筑废弃物的sio2含量为15-40wt％，优选18-25wt％，例如，18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％，或这些数值中的任意二者之间的数值或范围的sio2，例如20.9wt％的sio2；

15、所述煤矸石的sio2含量为35-43wt％，例如，35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％、41wt％、42wt％、43wt％，或这些数值中的任意二者之间的数值或范围的sio2；

16、所述常温可以为15-25℃。

17、在一些实施方案中，上述方法中，所述硅酸盐水泥建筑废弃物可以含有如下主要组分：37-60wt％的硅酸三钙、15-37wt％的硅酸二钙、7-15wt％的铝酸三钙、10-18wt％的铁铝酸四钙，其中sio2的含量可以为18-25wt％。

18、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，所述煤矸石可以含有如下主要组分：20-35wt％的有机质、35-43wt％的sio2、14-28wt％的al2o3、2.3-10.5wt％的fe2o3、0.4-2.3wt％的cao、0.5-2.5wt％的mgo。

19、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，步骤(1)中，所述硅酸盐水泥建筑废弃物和煤矸石分别破碎至粒径为3mm以下。

20、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，步骤(1)中，所述破碎后的硅酸盐水泥建筑废弃物和破碎后的煤矸石混匀后，再次破碎至粒径为0.075mm以下。

21、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，步骤(2)中，所述碳酸钙块破碎至粒径为0.075mm以下。

22、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，步骤(2)中，所述碱选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或多种。

23、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，步骤(4)中，所述肥料颗粒的粒径为3mm以下。

24、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，步骤(4)中，所述干燥为任何常用的干燥手段，例如可以为烘干。

25、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，步骤(6)中，所述焙烧的条件如下：焙烧温度为700-1000℃(例如，700℃、800℃、900℃、1000℃，或这些数值中的任意二者之间的数值或范围的温度)，焙烧时间为1-3小时(例如，1小时、2小时、3小时，或这些数值中的任意二者之间的数值或范围的时间)。

26、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，所述硅酸盐水泥建筑废弃物、所述煤矸石、所述碳酸钙、所述碱的重量份数比为1:(1-1.5):(0.375-1):(0.05-0.4)，优选为1:1:(0.5-1):(0.1-0.4)。

27、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，所述碳酸钙与所述碱的重量份数比为5:1。

28、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，所述硅肥的有效硅含量大于20wt％。

29、在一些实施方案中，上述任一所述的方法中，所述硅肥的有效硅含量为20-36wt％，优选为23-36wt％，更优选为30-36wt％。

30、本发明还提供由上述任一所述的方法制备得到的硅肥。

31、本发明利用硅酸盐水泥建筑废弃物制备的硅肥的比表面积在40-100m2/g，有效硅含量为20-36wt％，本发明利用硅酸盐水泥建筑废弃物制备的硅肥性能优于常规方法，同时实现了建筑废弃物的资源化利用。