一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒

摘要

本发明属于污泥回收资源化利用技术领域，尤其涉及一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒；本发明的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒30%~50%、印染污泥颗粒30%~50%、粉煤灰10%~15%、石灰石2%~6%、铁粉1%~4%，用此配方制作的的轻质陶粒，其质轻，力学性能好，原料环保、易得，生产成本低；制造方法简单、生产效率高。

权利要求

1.一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒30%~50%、印染污泥颗粒30%~50%、粉煤灰10%~15%、石灰石

2%~6%、铁粉1%~4%。

2.根据权利要求1所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒30%~40%、印染污泥颗粒40%~50%、粉煤灰12%~15%、石灰石3%~6%、铁粉1%~4%。

3.根据权利要求2所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒38%、印染污泥颗粒40%、粉煤灰14%、石灰石6%、铁粉2%。

4.根据权利要求1所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒40%~46%、印染污泥颗粒40%~45%、粉煤灰10%~13%、石灰石2%~4%、铁粉1%~2%。

5.根据权利要求4所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒41%、印染污泥颗粒40%、粉煤灰13%、石灰石4%、铁粉2%。

6.根据权利要求1所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒46%~50%、印染污泥颗粒30%~40%、粉煤灰10%~15%、石灰石2%~3%、铁粉1%~2%。

7.根据权利要求6所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒50%、印染污泥颗粒33%、粉煤灰12%、石灰石3%、铁粉2%。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于： 按重量百分比计，城市污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 10%～50%，Al2O3

5%～15%，Fe2O3 1%~8%，CaO 1%～3%，MgO 0.7%~2%，K2O 0.7%~3%，Na2O 0.8%~3%，烧失量为

25%～60%；按重量百分比计，印染污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 5%～20%，Al2O3 7%～

17%，Fe2O3 2%~13%，CaO 1.2%～3.2%，MgO 0.5%~1.8%，K2O 0.5%~2.8%，Na2O 1%~3%，烧失量为28%～62%。

9.根据权利要求1~7任意一项所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：它由以下制备步骤制成：(a)将城市污泥和印染污泥分别进行压滤，使城市污泥、印染污泥的含水率均降到

40%～60%，制得城市污泥泥饼和印染污泥泥饼；

(b)将步骤（a）制得的城市污泥泥饼和印染污泥泥饼，分别进行破碎、搅拌处理，制得城市污泥颗粒和印染污泥颗粒；

(c)按质量百分比，将步骤（b）处理后的城市污泥颗粒、印染污泥颗粒，与粉煤灰、石灰石、铁粉进行配料、混匀，制得混合物料；

(d)将步骤（c）制得的混合物料进行湿法塑性挤压造粒成型，制得料粒；

(e)将步骤（d）制得的料粒，先在300℃～500℃温度下，干燥10分钟～20分钟；然后在1050℃～1250℃条件下，焙烧20分钟～30分钟；最后冷却得到轻质陶粒。

10.根据权利要求9所述的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其特征在于：步骤（d）制得的料粒的粒径为5mm~10mm，步骤（e）制得的轻质陶粒的粒径为10mm~30mm。

说明书

一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒

技术领域

[0001] 本发明属于污泥回收资源化利用技术领域，尤其涉及一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒。

背景技术

[0002] 现有技术中，生产轻质陶粒一般采用粘土、粉煤灰等作为主要原料，再辅以其它添加剂、助熔剂，使原料成分符合生产陶粒的要求，然后在高温下烧胀，制成强度高、容重轻、化学稳定性好的陶粒产品。但大量使用粘土会给生态平衡和环境保护带来破坏，而粉煤灰由于在水泥行业得到越来越广泛的使用，价格也逐渐攀高，所以利用其它固体废物作为主要原料代替粘土、粉煤灰烧制陶粒，具有良好的经济效益和环境效益。

[0003] 近年来，利用城市污泥作为原料部分替代粘土烧制陶粒的研究比较多，也有印染污泥替代粘土烧制陶粒的研究，印染污泥在纺织、印染行业集中的地区大量产生，同城市污泥一样成为污染环境的主要固体废物，但目前无发现城市污泥和印染污泥配伍制作的轻质陶粒。

[0004] 原理上只要原料中硅、铝、铁等成分的配比在适当的范围内，加上助熔剂，即可烧制成合格的轻质陶粒。城市污泥和印染污泥中含有大量的有机成分，有机成分对成功焙烧陶粒是有帮助的，能有利于产生气体自粒料中逸出从而产生中空不连通的空隙；经合适的比例掺和之后，城市污泥和印染污泥中的无机成分与粘土中的无机成分相近，因此城市污泥和印染污泥是生产轻质陶粒的良好原料。

[0005] 因此将城市污泥和印染污泥进行适当配比作为烧制陶粒的主要原料加以利用，符合我国固体废物处理的无害化、减量化和资源化原则，具有显著的经济效益和社会效益。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，其质轻，力学性能好，原料环保、易得，生产成本低；制造方法简单、生产效率高。

[0007] 本发明是通过以下技术来实现的。

[0008] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒， 它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒30%~50%、印染污泥颗粒30%~50%、粉煤灰10%~15%、石灰石2%~6%、铁粉1%~4%。

[0009] 优选地，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒30%~40%、印染污泥颗粒40%~50%、粉煤灰12%~15%、石灰石3%~6%、铁粉1%~4%。

[0010] 优选地，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒38%、印染污泥颗粒40%、粉煤灰14%、石灰石6%、铁粉2%。

[0011] 优选地，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒40%~46%、印染污泥颗粒40%~45%、粉煤灰10%~13%、石灰石2%~4%、铁粉1%~2%。

[0012] 优选地，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒41%、印染污泥颗粒40%、粉煤灰13%、石灰石4%、铁粉2%。

[0013] 优选地，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒46%~50%、印染污泥颗粒30%~40%、粉煤灰10%~15%、石灰石2%~3%、铁粉1%~2%。

[0014] 优选地，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒50%、印染污泥颗粒33%、粉煤灰12%、石灰石3%、铁粉2%。

[0015] 其中，按重量百分比计，城市污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 10%～50%，Al2O35%～15%，Fe2O3 1%~8%，CaO 1%～3%，MgO 0.7%~2%，K2O 0.7%~3%，Na2O 0.8%~3%，烧失量为
25%～60%；按重量百分比计，印染污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 5%～20%，Al2O3 7%～
17%，Fe2O3 2%~13%，CaO 1.2%～3.2%，MgO 0.5%~1.8%，K2O 0.5%~2.8%，Na2O 1%~3%，烧失量为28%～62%。

[0016] 优选地，按重量百分比计，城市污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 10%～30%，Al2O35%～10%，Fe2O3 1%~4%，CaO 1%～3%，MgO 0.7%~1.5%，K2O 0.7%~2%，Na2O 0.8%~1.5%，烧失量为25%～60%；按重量百分比计，印染污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 5%～13%，Al2O3
7%～14%，Fe2O3 2%~8%，CaO 1.2%～2.2%，MgO 0.5%~1.0%，K2O 0.5%~1.5%，Na2O 1%~2%，烧失量为28%～62%。

[0017] 优选地，按重量百分比计，城市污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 30%～50%，Al2O310%～15%，Fe2O3 4%~8%，CaO 1%～3%，MgO 1.5%~2%，K2O 2%~3%，Na2O 1.5%~3%，烧失量为
25%～60%； 按重量百分比计，印染污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 13%～20%，Al2O3
14%～17%，Fe2O3 8%~13%，CaO 2.2%～3.2%，MgO 1.0%~1.8%，K2O 1.5%~2.8%，Na2O 2%~3%，烧失量为28%～62%。

[0018] 原料烧失量表征原料加热分解的气态产物（如H2O，CO2等）和有机质含量的多少，从而可以判断原料在使用时是否需要预先对其进行煅烧，使原料体积稳定。烧失量（%）S=(G1-G2)/G1*100，在上述式子里G1为烧前质量，G2为烧后质量。

[0019] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下制备步骤制成：(a)将城市污泥和印染污泥分别进行压滤，使城市污泥、印染污泥的含水率均降到
40%～60%，制得城市污泥泥饼和印染污泥泥饼；
(b)将步骤（a）制得的城市污泥泥饼和印染污泥泥饼，分别进行破碎、搅拌处理，制得城市污泥颗粒和印染污泥颗粒；
(c)按质量百分比，将步骤（b）处理后的城市污泥颗粒、印染污泥颗粒，与粉煤灰、石灰石、铁粉进行配料、混匀，制得混合物料；
(d)将步骤（c）制得的混合物料进行湿法塑性挤压造粒成型，制得料粒；湿法塑性挤压造粒成型的原理是：加水将粉体粒子表面湿润，使粉体互相粘结。而后过筛干燥形成固体颗粒；
(e)将步骤（d）制得的料粒，先在300℃～500℃温度下，干燥10分钟～20分钟；然后在1050℃～1250℃条件下，焙烧20分钟～30分钟；最后冷却得到轻质陶粒。

[0020] 其中，步骤（d）制得的料粒的粒径为5mm~10mm，步骤（e）制得的轻质陶粒的粒径为10mm~30mm。

[0021] 本发明的有益效果为：本发明的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒30%~50%、印染污泥颗粒30%~50%、粉煤灰10%~15%、石灰石2%~6%、铁粉
1%~4%。

[0022] 本发明的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，具有以下优点：（1）以城市污泥颗粒和印染污泥颗粒为主要原料，原料环保、易得，完全不使用粘土，不毁坏土地，不破坏生态环境，有利于保护环境；原料中加入粉煤灰、石灰石和铁粉，使制得的轻质陶粒强度高、力学性能好，并且降低了容重，质轻；同时，也大大降低粉煤灰的使用量，降低了生产成本低。

[0023] （2）城市污泥颗粒和印染污泥颗粒中均含有粘土中的化学成分，比如Si、Al、Fe、Ca、P、Mg、K、Na等，各成分的比例范围与粘土中相应成分不同，本发明通过将城市污泥颗粒和印染污泥颗粒按比例掺和，配伍后的成分接近粘土，城市污泥颗粒和印染污泥颗粒的化学成分通过协同作用，有利于轻质陶粒的生产，制得的轻质陶粒强度高、力学性能好，质轻。

[0024] 本发明的一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下制备步骤制成：(a)将城市污泥和印染污泥分别进行压滤，使城市污泥和印染污泥的含水率均降到
40%～60%，制得城市污泥泥饼和印染污泥泥饼；
(b)将步骤（a）制得的城市污泥泥饼和印染污泥泥饼，分别进行破碎、搅拌处理，制得城市污泥颗粒和印染污泥颗粒；
(c)按质量百分比，将步骤（b）处理后的城市污泥颗粒、印染污泥颗粒，与粉煤灰、石灰石、铁粉进行配料、混匀，制得混合物料；
(d)将步骤（c）制得的混合物料进行湿法塑性挤压造粒成型，制得料粒；
(e)将步骤（d）制得的料粒，先在300℃～500℃温度下，干燥10分钟～20分钟；然后在1050℃～1250℃条件下，焙烧20分钟～30分钟；最后冷却得到轻质陶粒。

[0025] 本发明采用的城市污泥颗粒和印染污泥颗粒原料，一般出厂时含水率较高，达到80%，在配料之前需要再进行压滤脱水，使含水率降到40%～60%，保证得以造粒成型。压滤之后，经过配料混匀，一般含水率仍在20%～40%，此时通过湿法塑性挤压造粒成型，不需在造粒成型之前将原料烘干，节省了能源，制造方法简单、提高了生产效率。城市污泥颗粒和印染污泥颗粒中含有的有机质、病原菌、重金属等会对环境造成破坏的成分，经过焙烧，被固化在轻质陶粒结构中，避免了在环境中扩散，制得的轻质陶粒环保、无污染。

[0026] 制得的轻质陶粒可制成各种规格陶砂、陶粒砌块、陶粒空心砖、陶粒实心砖、保温隔热耐火砖、轻质墙体材料、天面隔热砖、耐火砖、干混砂浆等各种建筑材料应用于建筑结构、围护墙体、桥梁、公路和涵洞上等，应用范围广。

具体实施方式

[0027] 下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。

[0028] 实施例1。

[0029] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒38%、印染污泥颗粒40%、粉煤灰14%、石灰石6%、铁粉2%。

[0030] 按重量百分比计，城市污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 10.26%，Al2O3 15%，Fe2O31.37%，CaO 3%，MgO 0.78%，K2O 0.86%，Na2O 1.55%，烧失量为55%；按重量百分比计，印染污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 20%，Al2O3 7.85%，Fe2O3 10.11%，CaO 1.28%，MgO 0.52%，K2O
2.8%，Na2O 2.33%，烧失量为45%。

[0031] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下制备步骤制成：(a)将城市污泥和印染污泥分别进行压滤，使城市污泥和印染污泥的含水率均降到
40%，制得城市污泥泥饼和印染污泥泥饼；
(b)将步骤（a）制得的城市污泥泥饼和印染污泥泥饼，分别进行破碎、搅拌处理，制得城市污泥颗粒和印染污泥颗粒；
(c)按上述质量百分比，将步骤（b）处理后的城市污泥颗粒、印染污泥颗粒，与粉煤灰、石灰石、铁粉进行配料、混匀，制得混合物料；
(d)将步骤（c）制得的混合物料进行湿法塑性挤压造粒成型，制得料粒；
(e)将步骤（d）制得的料粒，先在350℃温度下，干燥20分钟；然后在1050℃条件下，焙烧30分钟；最后冷却得到轻质陶粒。

[0032] 本实施例的城市污泥取自广州市某污水处理厂，印染污泥取自佛山市某印染企业。

[0033] 实施例2。

[0034] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒41%、印染污泥颗粒40%、粉煤灰13%、石灰石4%、铁粉2%。

[0035] 按重量百分比计，城市污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 48.24%，Al2O3 7.83%，Fe2O3 6.65%，CaO 1.02%，MgO 1.83%，K2O 2.55%，Na2O 0.8%，烧失量为25%；按重量百分比计，印染污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 5.37%，Al2O3 15.67%，Fe2O3 5.38%，CaO 3.08%，MgO 1.02%，K2O 2.12%，Na2O 1.83%，烧失量为46%。

[0036] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下制备步骤制成：(a)将城市污泥和印染污泥分别进行压滤，使城市污泥和印染污泥的含水率均降到
60%，制得城市污泥泥饼和印染污泥泥饼；
(b)将步骤（a）制得的城市污泥泥饼和印染污泥泥饼，分别进行破碎、搅拌处理，制得城市污泥颗粒和印染污泥颗粒；
(c)按上述质量百分比，将步骤（b）处理后的城市污泥颗粒、印染污泥颗粒，与粉煤灰、石灰石、铁粉进行配料、混匀，制得混合物料；
(d)将步骤（c）制得的混合物料进行湿法塑性挤压造粒成型，制得料粒；
(e)将步骤（d）制得的料粒，先在450℃温度下，干燥15分钟；然后在1250℃条件下，焙烧20分钟；最后冷却得到轻质陶粒。

[0037] 本实施例的城市污泥取自广州市某污水处理厂，印染污泥取自佛山市某印染企业。

[0038] 实施例3。

[0039] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒50%、印染污泥颗粒33%、粉煤灰12%、石灰石3%、铁粉2%。

[0040] 按重量百分比计，城市污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 30.35%，Al2O3 11.58%，Fe2O3 4.44%，CaO 1.82%，MgO 0.95%，K2O 2.54%，Na2O 1.47%，烧失量为40%；按重量百分比计，印染污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 7.34%，Al2O3 12.31%，Fe2O3 2.38%，CaO 1.38%，MgO 0.67%，K2O 0.52%，Na2O 1.15%，烧失量为62%。

[0041] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下制备步骤制成：(a)将城市污泥和印染污泥分别进行压滤，使城市污泥和印染污泥的含水率均降到
50%，制得城市污泥泥饼和印染污泥泥饼；
(b)将步骤（a）制得的城市污泥泥饼和印染污泥泥饼，分别进行破碎、搅拌处理，制得城市污泥颗粒和印染污泥颗粒；
(c)按上述质量百分比，将步骤（b）处理后的城市污泥颗粒、印染污泥颗粒，与粉煤灰、石灰石、铁粉进行配料、混匀，制得混合物料；
(d)将步骤（c）制得的混合物料进行湿法塑性挤压造粒成型，制得料粒；
(e)将步骤（d）制得的料粒，先在400℃温度下，干燥13分钟；然后在1150℃条件下，焙烧25分钟；最后冷却得到轻质陶粒。

[0042] 本实施例的城市污泥取自广州市某污水处理厂，印染污泥取自佛山市某印染企业。

[0043] 实施例4。

[0044] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下重量百分比的原料组成：城市污泥颗粒31%、印染污泥颗粒45%、粉煤灰15%、石灰石6%、铁粉3%。

[0045] 按重量百分比计，城市污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 30.35%，Al2O311.58%，Fe2O3 4.44%，CaO 1.82%，MgO 0.95%，K2O 2.54%，Na2O1.47%，烧失量为35%；按重量百分比计，印染污泥颗粒的化学成分含量为：SiO2 7.34%，Al2O3 12.31%，Fe2O3 2.38%，CaO 1.38%，MgO0.67%，K2O 0.52%，Na2O 1.15%，烧失量为62%。

[0046] 一种利用城市污泥和印染污泥制造的轻质陶粒，它由以下制备步骤制成：(a)将城市污泥和印染污泥分别进行压滤，使城市污泥和印染污泥的含水率均降到
40%，制得城市污泥泥饼和印染污泥泥饼；
(b)将步骤（a）制得的城市污泥泥饼和印染污泥泥饼，分别进行破碎、搅拌处理，制得城市污泥颗粒和印染污泥颗粒；
(c)按上述质量百分比，将步骤（b）处理后的城市污泥颗粒、印染污泥颗粒，与粉煤灰、石灰石、铁粉进行配料、混匀，制得混合物料；
(d)将步骤（c）制得的混合物料进行湿法塑性挤压造粒成型，制得料粒；
(e)将步骤（d）制得的料粒，先在500℃温度下，干燥10分钟；然后在1200℃条件下，焙烧23分钟；最后冷却得到轻质陶粒。

[0047] 本实施例的城市污泥取自广州市某污水处理厂，印染污泥取自佛山市某印染企业。

[0048] 下面对实施例1~实施例4烧制出的轻质陶粒产品进行建材力学性能和重金属固定特性进行测定分析，如表1和表2。

[0049] 表1 建材力学性能测定结果