一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒及其制備方法，所述的污泥陶粒包括以下重量份計(jì)的原料：鋸末10?25份、粉煤灰20?30份、硅灰5?10分、污泥30?40份、生石灰10?15份、紅泥巖20?30份、石膏1?5份、菱鎂礦5?10份和鐵粉1?3份。本發(fā)明的污泥陶粒以城市污水廠產(chǎn)生的污泥為主要利用原料，以粉煤灰、紅泥巖、石膏為主要添加原料，以生石灰、鐵粉作為添加劑，以鋸末、硅灰、菱鎂礦為復(fù)合助劑，在保證污泥陶粒輕質(zhì)基礎(chǔ)上，還能保證污泥陶粒具有很好的空隙率、筒壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)、吸水率和燒失量。本發(fā)明的污泥陶粒制備方法簡(jiǎn)單，原料來源廣泛，能夠變廢為寶，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)污水處理廠污泥資源的再利用，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒及其制備方法，屬于固體廢棄物處理處置 及資源化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 污泥是一種產(chǎn)生于污水處理過程的對(duì)人體和環(huán)境有很大危害的固體廢棄物。隨著 我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，污泥產(chǎn)生量越來越大。其含水率高、體積大、力學(xué)性質(zhì)差等問題，給 堆放和運(yùn)輸帶來困難，且污泥中含有大量的有毒物質(zhì)，如果不能妥善地處理處置，將會(huì)帶來 嚴(yán)重的環(huán)境問題。目前成熟的污泥處理方法有:衛(wèi)生填埋、土地利用、干化和焚燒等，但這幾 種方法各有缺點(diǎn)，因此研究一種新的污泥處理方法具有重大的意義。
[0003] 陶粒是一種陶質(zhì)的顆粒，因其密度低、筒壓強(qiáng)度高、孔隙率高，軟化系數(shù)高、抗凍性 良好、抗堿集料反應(yīng)性優(yōu)異等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化 工、石油等領(lǐng)域，并且其應(yīng)用領(lǐng)域還在繼續(xù)擴(kuò)大。陶粒按照原料分類，主要分為鋁礬土陶粒、 黏土陶粒、頁巖陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、污泥陶粒、河底泥陶粒、粉煤灰陶粒等。其中， 污泥陶粒就是一種以污水處理廠所產(chǎn)生的污泥為主要原料的陶粒，但是目前的污泥陶粒還 存在很難同時(shí)兼顧輕質(zhì)和強(qiáng)度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒及制備方法，該污 泥陶粒具有質(zhì)輕、空隙率高、筒壓強(qiáng)度高、軟化系數(shù)高、燒失量低等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，包 括以下重量份計(jì)的原料:鋸末10-25份、粉煤灰20-30份、硅灰5-10分、污泥30-40份、生石灰 10-15份、紅泥巖20-30份、石膏1-5份、菱鎂礦5-10份和鐵粉1-3粉。
[0006] 所述的污泥包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)成分:Si〇2 25.29%、Al2〇3 7.13%、Fe2〇3 8.55%、]\%0 0.43%、〇&03.15%、恥2〇0.61%、1(2〇1.17%，燒失量38.2%。
[0007] 所述的紅泥巖包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)成分：Si〇2 62.72%、Al2〇3 15.7%、 Fe2O3 4.81%、CaO 1.22%、Mg0 0·83%、Κ2〇 1.96%、Na2〇 0.33%，燒失量9·6%〇
[0008] 所述的石膏為磷石膏或脫硫石膏。
[0009] 所述的菱鎂礦中MgO的含量47.06%，燒失量49.3%。
[0010] -種輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：
[0011] (1)將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進(jìn)行粉碎處理，過200目篩；
[0012] (2)將污泥進(jìn)行脫水處理，使污泥的含水量降至25-30 % ;再加入粉煤灰、硅灰、生 石灰、石膏、鐵粉和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒；
[0013] (3)將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化24-30h;
[0014] (4)以5-10°C/min的速率升溫至180-220°C，保溫30-60min，再以10-15°C的速率升 溫至600-700°C，保溫30-60min，再以 10-15°C 的速率升溫至 1000-1300°C，保溫 10_20min，即 得。
[0015] 有益效果
[0016] 1、本發(fā)明的污泥陶粒以城市污水廠產(chǎn)生的污泥為主要利用原料，以粉煤灰、紅泥 巖、石膏為主要添加原料，以生石灰、鐵粉作為添加劑，以鋸末、硅灰、菱鎂礦為復(fù)合助劑，并 優(yōu)化各原料的配比，在保證污泥陶粒輕質(zhì)基礎(chǔ)上，還能保證污泥陶粒具有很好的空隙率、筒 壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)、吸水率和燒失量。
[0017] 2、本發(fā)明通過控制污泥陶粒制備過程中的溫度和時(shí)間，先對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理， 使污泥含水量下降至25-30%，再與其余原料混合，分為三步進(jìn)行升溫，使陶粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 更加穩(wěn)固，能夠進(jìn)一步提尚陶粒的各項(xiàng)性能。
[0018] 3、本發(fā)明的污泥陶粒制備方法簡(jiǎn)單，原料來源廣泛，能夠變廢為寶，保護(hù)環(huán)境，實(shí) 現(xiàn)污水處理廠污泥資源的再利用，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020] 本發(fā)明所用的污泥選自城市污水廠產(chǎn)生的污泥，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)成 分：SiO2 25·29%、Α12〇3 7.13%、Fe2〇3 8.55%、Mg0 0.43%、Ca0 3.15%、Na200.61%、K2〇 1.17%，燒失量 38.2%。
[0021] 所述的紅泥巖包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)成分：SiO2 62.72%、Al2〇3 15.7%、 Fe2O3 4.81%、CaO 1.22%、Mg0 0·83%、Κ20 1.96%、Na20 0.33%，燒失量9.6%〇
[0022] 所述的菱鎂礦中MgO的含量47.06%，燒失量49.3%。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 本實(shí)施例的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，包括以下重量份計(jì)的原料:鋸末10份、粉煤灰 25份、硅灰5分、污泥40份、生石灰10份、紅泥巖20份、磷石膏1份、菱鎂礦8份和鐵粉1份。
[0025] 本實(shí)施例的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：
[0026] (1)將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進(jìn)行粉碎處理，過200目篩；
[0027] (2)將污泥進(jìn)行脫水處理，使污泥的含水量降至25% ;再加入粉煤灰、硅灰、生石 灰、磷石膏、鐵粉和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒；
[0028] (3)將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化24h;
[0029] (4)以5°C/min的速率升溫至180°C，保溫60min，再以10°C的速率升溫至600°C，保 溫60min，再以10°C的速率升溫至1000°C，保溫20min，即得。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 本實(shí)施例的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，包括以下重量份計(jì)的原料:鋸末20份、粉煤灰 30份、硅灰8分、污泥35份、生石灰12份、紅泥巖30份、脫硫石膏3份、菱鎂礦10份和鐵粉2份。
[0032] 本實(shí)施例的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：
[0033] (1)將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進(jìn)行粉碎處理，過200目篩；
[0034] (2)將污泥進(jìn)行脫水處理，使污泥的含水量降至30% ;再加入粉煤灰、硅灰、生石 灰、脫硫石膏、鐵粉和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒；
[0035] (3)將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化25h;
[0036] (4)以10°C/min的速率升溫至220°C，保溫30min，再以15°C的速率升溫至700°C，保 溫30min，再以15°C的速率升溫至1300°C，保溫lOmin，即得。
[0037] 實(shí)施例3
[0038] 本實(shí)施例的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，包括以下重量份計(jì)的原料:鋸末25份、粉煤灰 20份、硅灰10分、污泥30份、生石灰15份、紅泥巖25份、磷石膏5份、菱鎂礦5份和鐵粉3份。
[0039] 本實(shí)施例的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：
[0040] (1)將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進(jìn)行粉碎處理，過200目篩；
[00411 (2)將污泥進(jìn)行脫水處理，使污泥的含水量降至30% ;再加入粉煤灰、硅灰、生石 灰、磷石膏、鐵粉和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒；
[0042] (3)將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化30h;
[0043] (4)以8°C/min的速率升溫至200°C，保溫45min，再以12°C的速率升溫至650°C，保 溫45min，再以12 °C的速率升溫至1200 °C，保溫15min，即得。
[0044] 實(shí)驗(yàn)例
[0045]參照國(guó)標(biāo)GB/T17431-1998《新集料及其試驗(yàn)方法》的試驗(yàn)方法對(duì)實(shí)施例1-3制備的 污泥陶粒的堆積密度、筒壓強(qiáng)度、吸水率、軟化系數(shù)和燒失量，并對(duì)其它的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行檢 測(cè)，具體結(jié)果見表1。
[0046]表1本發(fā)明污泥陶粒各性能的檢測(cè)結(jié)果
[0048] 本發(fā)明污泥陶粒各項(xiàng)性能都較為優(yōu)異，能夠滿足多領(lǐng)域陶粒使用的實(shí)際需求，如 污水處理、花卉種植、建筑材料等，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0049] 對(duì)實(shí)施例1-3的污泥陶粒浸出液中主要重金屬的濃度進(jìn)行檢測(cè)，具體結(jié)果見表2。
[0050] 表2本發(fā)明污泥陶粒浸出液中主要重金屬的濃度檢測(cè)(單位:mg/L)

[0053] 本發(fā)明污泥陶粒浸出液中主要重金屬的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)GB5085.3-2007《危險(xiǎn) 廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》中規(guī)定的浸出液最高允許濃度，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染， 安全可靠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，其特征在于，包括以下重量份計(jì)的原料:鋸末10-25份、 粉煤灰20-30份、硅灰5-10分、污泥30-40份、生石灰10-15份、紅泥巖20-30份、石膏1-5份、菱 鎂礦5-10份和鐵粉1-3份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，其特征在于，所述的污泥包括以下質(zhì) 量分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)成分：Si02 25.29%、Al2〇3 7.13%、Fe2〇3 8.55%、MgO 0.43%、CaO 3.15%、Na20 0.61%、K20 1.17%，燒失量38.2%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，其特征在于，所述的紅泥巖包括以下 質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)成分：Si02 62.72%、Al2〇3 15.7%、Fe2〇3 4.81%、CaO 1.22%、MgO 0.83%、1(2〇1.96%、恥2〇0.33%，燒失量9.6%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，其特征在于，所述的石膏為磷石膏或 脫硫石膏。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒，其特征在于，所述的菱鎂礦中MgO的 含量47.06 %，燒失量49.3 %。6. -種如權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)高強(qiáng)度的污泥陶粒的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進(jìn)行粉碎處理，過200目篩； (2) 將污泥進(jìn)行脫水處理，使污泥的含水量降至25-30%;再加入粉煤灰、硅灰、生石灰、 石膏、鐵粉和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒； (3) 將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化24-30h; (4) 以5-10°C/min的速率升溫至180-220°C，保溫30-60min，再以10-15°C的速率升溫至 600-700°C，保溫 30-60min，再以 10-15°C 的速率升溫至 1000_1300°C，保溫 10_20min，即得。
【文檔編號(hào)】C04B38/06GK106007785SQ201610316035
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】趙武營(yíng), 許松林, 李經(jīng)三, 張建軍
【申請(qǐng)人】河南祥盛陶粒有限公司