[发明专利]一种利用多源固废制备功能型透水材料的方法

说明书

本发明涉及一种利用多源固废制备功能型透水材料的方法，具体步骤如下：将高活性淤泥、高活性铁尾矿粉末、煤矸石粉末、高炉矿渣、石膏、碳酸氢铵以及麦饭石粉充分搅拌均匀，然后利用造粒机制成粒径为4.75～9.5mm的球形，养护得到免烧集料；将免烧集料和部分水加入搅拌机中搅拌混合均匀，再加入水泥、氟硅酸镁和硅酸钠进行充分搅拌，最后投入减水剂、可再分散乳胶粉和剩余水混合均匀，将得到的拌合物取出并压实，养护得到功能型透水材料。本发明利用低碳的免烧集料制备功能型透水材料，固废资源化利用率高，制备成本低廉，制备过程能源消耗低，制备工艺简单，对建设海绵城市具有重大的应用前景。

技术领域

本发明属于多孔的砂浆、混凝土、人造石或陶瓷制品技术领域，涉及一种利用多源固废制备功能型透水材料的方法。

背景技术

我国城市化发展过程中，淤泥、铁尾矿等废弃物排放量很大。我国大部分地区淤泥通常集中堆存，待自然蒸发和固结沉降形成土地后恢复使用，这一过程所需时间久，且用地量大，还会因雨水冲刷及淋洗导致土壤及地下水的二次污染。同样对铁尾矿的堆存处理不仅占用大量土地资源，而且破坏当地生态环境。

对淤泥和铁尾矿进行资源化利用，制备透水混凝土等材料，可用于建设自然积存、自然渗透、自然净化的“海绵城市”，解决暴雨内涝和热岛效应等问题。目前相关研究已经很多，例如：刘荣等利用60～80％的淤泥、1～10％的石膏和15～30％的水泥制备出筒压强度大于2MPa的免烧轻骨料。易龙生等利用铁尾矿制备发泡水泥，利用55％的铁尾矿、45％的普通硅酸盐水泥、8％的发泡剂等制备出抗压强度达1.65MPa的发泡水泥。蒋佑松等利用水泥、砂石等原材料制备出表观密度为1900Kg/m³、透水系数大于1.5mm/s的透水混凝土，且透水系数随着骨料的粒径增加而增加。以上研究还存在些许问题，例如：淤泥基制备的免烧陶粒所用胶凝材料量大，成本高，且没有考虑淤泥中有机质的溶出，有机质溶出会影响免烧陶粒强度。铁尾矿资源化利用所用胶凝材料量大、强度较低，资源化利用率低，且利用代价高。上述透水材料集料原材料多为天然砂石，破坏环境，且制备的透水材料堆积密度较高，不利于施工，透水系数较低，透水材料堵塞率高。

本发明利用有机无机耦合方式固化淤泥，降低有机质溶出对免烧集料强度产生影响的风险，利用强碱和水玻璃与细度≤48μm的铁尾矿混合，制成活性较高的混合相以替代成本较高的胶凝材料，添加少量碳酸氢铵作为发泡剂以及麦饭石粉，制备出具备净水、吸水和蓄水功能的免烧集料，再利用免烧集料制备出高透水率和耐磨性的功能型透水材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种利用多源固废制备功能型透水材料的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种利用多源固废制备功能型透水材料的方法，具体步骤如下：

1)用聚丙烯酸钾和水性环氧树脂对淤泥进行预处理，得到高活性淤泥；

2)将铁尾矿球磨处理后所得铁尾矿粉末与强碱溶液均匀混合得到高活性铁尾矿粉末；

3)将煤矸石煅烧后球磨成煤矸石粉末；

4)将步骤1)所得高活性淤泥、步骤2)所得高活性铁尾矿粉末、步骤3)所得煤矸石粉末、高炉矿渣、石膏、碳酸氢铵以及麦饭石粉充分搅拌均匀，然后利用造粒机制成粒径为4.75～9.5mm的球形，养护得到免烧集料；

5)将步骤4)所得免烧集料和总水量50～80％的水(质量百分比)加入搅拌机中搅拌混合均匀，再加入水泥、氟硅酸镁和硅酸钠进行充分搅拌，最后投入减水剂、可再分散乳胶粉和剩余水混合均匀，将得到的拌合物取出并压实，养护得到功能型透水材料。

按上述方案，步骤1)所述聚丙烯酸钾密度≤0.6g/mL，所述水性环氧树脂为非离子型水性环氧树脂，固含量为50～52％，环氧值为0.23～0.25mol/100g。