本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒及其制備方法。
背景技術：
1、隨著城市地下軌道交通系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，與城市規(guī)劃息息相關的開挖土的處置，變得越來越重要和緊迫。在隧道的盾構掘進過程中，會排出大量的工程渣土。國內(nèi)2022年僅地鐵隧道建設排出的渣土的數(shù)量就達3800m3以上。盾構隧道淤泥是渣土在經(jīng)過分離和壓濾后的濾餅。大量的盾構隧道淤泥不及時處理，隨意堆放，會造成土地資源的浪費。此外，盾構隧道淤泥中存在盾構掘進過程中添加的各種外加劑，會污染周圍的生態(tài)環(huán)境。因此，在盾構隧道建設的不斷發(fā)展的背景下，對盾構隧道淤泥的有效利用變得越來越重要。
2、隨著工業(yè)化和城市化進程的發(fā)展，與水生生態(tài)系統(tǒng)息息相關的城市湖泊的恢復和管理，變得越來越重要和緊迫。在湖泊的疏浚工程過程中，不可避免的產(chǎn)生大量的湖泊底泥。湖泊底泥通常含有各種污染物，如重金屬和蒽和萘等有害有機物，嚴重威脅周圍的生態(tài)環(huán)境和人類的身體健康。
3、磷尾礦是磷礦選礦產(chǎn)生的固體廢物，含有白云石、方解石和氟磷灰石等礦物，在高溫下容易分解成鈣鹽和鎂鹽。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，中國每年產(chǎn)生的磷尾礦超過12億噸，但其綜合利用率仍低于20％。研究表明，磷尾礦可以作為一種有效的孔隙形成劑，通過燒結生產(chǎn)輕質(zhì)材料。
4、近年來，全球人口的爆炸式增長和建筑業(yè)的迅速發(fā)展，不可避免地提高了現(xiàn)代社會對建筑材料的需求。陶粒，因其導熱系數(shù)低、密度輕、機械性能優(yōu)異等特點，在建筑材料行業(yè)中發(fā)揮著至關重要的作用。因此，將盾構隧道淤泥、疏浚底泥以及磷尾礦結合使用，通過高溫燒結制備陶粒是一個大有可為的機會。利用這些多元固體廢棄物作為建筑陶粒的替代原料，不僅能有效提高資源利用率，還有助于資源、能源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明旨在提供一種基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒及其制備方法，所制陶粒不僅強度高、工藝簡單、成本低廉，而且導熱系數(shù)低，密度小，具有優(yōu)異的綜合性能。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：
3、第一方面，本發(fā)明提供一種基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒，所述輕質(zhì)建筑陶粒的原料包括主料和外加水，所述主料按照重量百分比計包括以下原料：盾構隧道淤泥60-70wt％、疏浚底泥10-20wt％、磷尾礦10-30wt％；所述水為所述主料重量的40-45wt％。
4、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述主料按照重量百分比計包括以下原料：盾構隧道淤泥70wt％、疏浚底泥10wt％、磷尾礦20wt％；所述水為所述主料重量的40wt％。
5、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，所述盾構隧道淤泥為地鐵隧道施工中的開挖土經(jīng)過土石分離并壓濾后的濾餅，其al2o3含量大于25wt％；所述疏浚底泥為湖泊疏浚工程產(chǎn)生的固體廢棄物，其sio2含量大于60wt％；所述磷尾礦為磷礦石選礦后的固體廢棄物，其燒矢量大于35wt％。
6、第二方面，本發(fā)明提供一種基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒的制備方法，包括以下步驟：
7、(1)原料烘干粉磨過篩：將盾構隧道淤泥、疏浚底泥以及磷尾礦置于鼓風烘箱中烘干，之后通過行星式球磨機分別進行粉磨和過篩；
8、(2)球磨混料：盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦原料按一定質(zhì)量百分數(shù)配比后，用行星式球磨機球磨，得到混合均勻的粉料；
9、(3)造粒成型：往烘干后的混合料中加入水調(diào)節(jié)混合物的粘稠度至漿料具有一定的可塑性，人工手動搓球造粒；
10、(4)干燥：將成型好的生坯置于鼓風烘箱中干燥；
11、(5)燒結：將干燥后的生坯放入箱式電阻爐中預熱并燒結，得到新型多元固廢基輕質(zhì)建筑陶粒。
12、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，步驟(1)中，鼓風烘箱的溫度為100-110℃，烘干時間為20-30h。
13、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，步驟(1)中，球磨速度為300-500r/min，球磨時間為2-4h，球料比為2:1，篩分為過200目篩。
14、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，步驟(2)中，球磨速度為300-500r/min，球磨時間為2-4h，球料比為2:1。
15、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，步驟(4)中，鼓風烘箱的溫度為105℃，烘干時間為10-12h。
16、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)化方案，步驟(5)中，先加熱升溫至預熱溫度500℃，并保持30min，升溫速率為10℃/min，之后以5℃/min的升溫速率升至1160-1180℃的燒結溫度，在最高溫度點保溫30min。
17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的技術方案具有如下優(yōu)點及有益效果：
18、(1)本發(fā)明以盾構隧道淤泥、疏浚底泥以及磷尾礦為主要原料制備輕質(zhì)陶粒，盾構隧道淤泥不僅可以提供必要的鋁源，其含有的粘土成分還可以提供塑性，所摻入的疏浚底泥不僅可以提供必要的硅質(zhì)組分，防止燒結過度收縮，還具有造孔效果，增加孔隙率。同時加入磷尾礦在持續(xù)產(chǎn)氣組分的作用下，可以進一步使制備的陶粒多孔，同時引入更多的ca元素，可以促進燒結。各原料之間充分協(xié)調(diào)配合，所得陶粒在保持高孔隙率的同時擁有高的機械強度，實現(xiàn)輕質(zhì)高強。
19、(2)本發(fā)明采用多元固廢資源盾構隧道淤泥，疏浚底泥以及磷尾礦作為主要原料制備建筑輕質(zhì)陶粒，利用這些固體廢棄物作為建筑陶粒的替代原料，不僅能有效提高資源利用率，減少廢棄物，還能減少對長石、粘土和石英等不可再生資源的嚴重依賴。同時簡單易得的廢棄資源，大大節(jié)省了生產(chǎn)成本，產(chǎn)品制備工藝簡單可行，易于工業(yè)化。
1.一種基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒，其特征在于，所述輕質(zhì)建筑陶粒的原料包括主料和外加水，所述主料按照重量百分比計包括以下原料：盾構隧道淤泥60-70wt％、疏浚底泥10-20wt％、磷尾礦10-30wt％；所述水為所述主料重量的40-45wt％。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒，其特征在于，所述主料按照重量百分比計包括以下原料：盾構隧道淤泥70wt％、疏浚底泥10wt％、磷尾礦20wt％；所述水為所述主料重量的40wt％。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒，其特征在于，所述盾構隧道淤泥為地鐵隧道施工中的開挖土經(jīng)過土石分離并壓濾后的濾餅，其al2o3含量大于25wt％；所述疏浚底泥為湖泊疏浚工程產(chǎn)生的固體廢棄物，其sio2含量大于60wt％；所述磷尾礦為磷礦石選礦后的固體廢棄物，其燒矢量大于35wt％。
4.一種如權利要求1所述的基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
5.根據(jù)權利要求4所述的基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，鼓風烘箱的溫度為100-110℃，烘干時間為20-30h。
6.根據(jù)權利要求4所述的基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，球磨速度為300-500r/min，球磨時間為2-4h，球料比為2:1，篩分為過200目篩。
7.根據(jù)權利要求4所述的基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，球磨速度為300-500r/min，球磨時間為2-4h，球料比為2:1。
8.根據(jù)權利要求4所述的基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，鼓風烘箱的溫度為105℃，烘干時間為10-12h。
9.根據(jù)權利要求4所述的基于盾構隧道淤泥、疏浚底泥和磷尾礦的輕質(zhì)建筑陶粒的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，先加熱升溫至預熱溫度500℃，并保持30min，升溫速率為10℃/min，之后以5℃/min的升溫速率升至1160-1180℃的燒結溫度，在最高溫度點保溫30min。