一种污泥粉煤灰高强陶粒及其制备方法

摘要

本发明公开了一种污泥粉煤灰高强陶粒及其制备方法，采用污泥和粉煤灰为主要原料，通过添加剂协同配合，经混合造粒后煅烧制得；所述原料的重量配比为：污泥40~70，粉煤灰30~55，硫铝酸钙0.5~1.5，邻苯二甲酸酯0.5~1，水玻璃1~3，除臭剂0.5~1；所述污泥的含水量控制在35~50wt%。本污泥粉煤灰高强陶粒通过混合物料、造粒、干燥、煅烧、冷却制备得到。本发明具有经济环保、高效节能，各原料组分搭配科学合理，制备的污泥粉煤灰高强陶粒筒压强度高、吸收率高的优点。

权利要求

1.一种污泥粉煤灰高强陶粒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）将污泥、粉煤灰、硫铝酸钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃和除臭剂加入到搅拌混合釜中搅拌混合3~5 min，制得混合料1；其中，各原料的重量份配比为：污泥40~70，粉煤灰30~55，硫铝酸钙0.5~1.5，邻苯二甲酸酯0.5~1，水玻璃1~3，除臭剂0.5~1；所述污泥的含水量控制在

35~50wt%；所述水玻璃的固形物含量为80~90wt%；

2）向步骤1）所得混合料1中加水至含水率为13~15wt%，再搅拌均匀得混合料2；

3）将步骤2）所得含水率为13~15wt%的混合料2转入到挤压造粒机中，得到粒径在1~

25mm的生料球；所述挤压造粒机的冲击力不小于20kN；

4）将步骤3）所得生料球经传输带转入旋转窑中，在100~105℃下干燥2~6min；

5）将步骤4）所得干燥的生料球进行预热，预热温度为300~600℃，预热时间为3~5min；

6）将步骤5）所得预热后的料球送到旋转窑的高温区，进行高温胀烧，高温胀烧的温度为900~1200℃，高温胀烧时间为8~12min；

7）将步骤6）高温胀烧后的料球随旋转窑冷却至室温，取出即得污泥粉煤灰高强陶粒。

说明书

一种污泥粉煤灰高强陶粒及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种陶粒，尤其是涉及一种添加硫酸铝钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃、除臭剂的高强陶粒及其制备方法。

背景技术

[0002] 污泥是指采用物理法、化学法、物理化学法和生物法等处理水时产生的沉淀物、颗粒物和漂浮物。污泥含水率高（高达80%以上），易腐烂，具有恶臭味，且污泥中富含难降解的有机物、病原体、重金属等。如果对污泥处理不当，将会对环境带来很大的威胁，同时也可能会导致疾病的传播。

[0003] 粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。近年来，随着电力工业的发展，燃煤电厂排放的粉煤灰量逐年增加，如果对这些粉煤灰不加以处理，会产生扬尘，直接污染大气，对人类的呼吸系统带来威胁；此外，如果粉煤灰被排入水系中，其中的有毒化学物质会污染生活用水，进一步地威胁人体的健康。

[0004] 陶粒是一种轻骨料，它可以作为建材用基础材料，用于生产轻质墙板、陶粒自保温砌块、或替代砂石作为混凝土原料生产轻质高强陶粒混凝土；此外，由于陶粒表面粗糙，比表面积大，吸收率高，近年来也被用作水处理滤料，具有很好的发展前景。传统陶粒生产大多采用粘土为主要原料经烧结而成，这势必会消耗大量的粘土，不利于保护山林植被和耕田，不符合可持续发展的原则。寻找一种废弃物作为原料来生产陶粒，成为当下研究的热点。

[0005] 研究者通过对污泥和粉煤灰主要化学成分的分析发现，污泥和粉煤灰中含有较为丰富的SiO2、Al2O3、Fe203、CaO，与粘土中的化学成分相似，且含量也比较满足烧制陶粒的要求。如果利用污泥和粉煤灰作为原料来制备陶粒，不仅能充分利用这些有毒固体废料，变废为宝；而且污泥中具有残存能源，每千克污泥约能产生1520大卡的热量，因此可作为再生能源，减少燃料的使用量。

[0006] 中国发明专利CN201110405945中公开了一种生物陶粒的制备方法，首先向污水处理厂污泥中分别加入污泥重量1%~3%的三氯化铁、1%~3%的粉煤灰，进行机械压滤，得到含水量为50%~60%的压滤污泥；然后将压滤污泥与经脱水干化、含水量在2%~3%的粘土按质量配比混合，其中压滤污泥为55%~65%，粘土为35%~45%，并另添加压滤污泥和粘土总重量0.5%~1%的机油，加水搅拌均匀，得混合湿料；将混合湿料用造粒机进行造粒，得粒径在5mm~25mm的粒坯；将粒坯经预热烘干、高温焙烧、冷却筛分得成品陶粒。但是，用这种方法制备的陶粒，存在一些不足，如筒压强度不高、吸收率较低。

发明内容

[0007] 针对上述现有技术的不足，本发明所要解决目前污泥粉煤灰陶粒筒压强度不高、吸收率较低的问题，提供一种筒压强度高、吸收率高的陶粒及其制备方法。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0009] 一种污泥粉煤灰高强陶粒，其特征在于：采用污泥和粉煤灰为主要原料，通过添加剂协同配合，经混合造粒后煅烧制得；

[0010] 所述原料的重量配比为：污泥40~70，粉煤灰30~55，硫铝酸钙0.5~1.5，邻苯二甲酸酯0.5~1，水玻璃1~3，除臭剂0.5~1；

[0011] 所述污泥的含水量控制在35~50wt%。

[0012] 一种污泥粉煤灰高强陶粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

[0013] 1）将污泥、粉煤灰、硫铝酸钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃和除臭剂按上述原料的重量配比加入到搅拌混合釜中搅拌混合3~5 min，制得混合料1；

[0014] 2）向步骤1）所得混合料1中加水至含水率为13~15wt%，再搅拌均匀得混合料2；

[0015] 3）将步骤2）所得含水率为13~15wt%的混合料2转入到挤压造粒机中，得到粒径在1~25mm的生料球；

[0016] 4）将步骤3）所得生料球经传输带转入旋转窑中，在100~105℃下干燥2~6min；

[0017] 5）将步骤4）所得干燥的生料球进行预热，预热温度为300~600℃，预热时间为3~5min；

[0018] 6）将步骤5）所得预热后的料球送到旋转窑的高温区，进行高温胀烧，高温胀烧的温度为900~1200℃，高温胀烧时间为8~12min；

[0019] 7）将步骤6）高温胀烧后的料球随旋转窑冷却至室温，取出即得污泥粉煤灰高强陶粒。

[0020] 所述污泥的含水量控制在35~50wt%。

[0021] 下面结合本发明原理，对本发明效果做详细说明。

[0022] 本发明中，使用40~70份的污泥作为陶粒的主要原料，其中污泥的含水量在35~50wt%，避免因含水量过高，造成制得的陶粒强度过低，成品水分不易控制；添加30~55份的粉煤灰作为污泥的元素补充剂，用以补充污泥中含量较少、制备陶粒必要的化学成分，使其满足制备陶粒的化学成分配比，制得性能更好的陶粒；加入0.5~1.5份的硫铝酸钙，用以膨胀混合料，增强混合料的强度，进而使制得的陶粒具有良好的筒压强度，在膨胀过程中还伴有气体产生，使制备的陶粒具有许多气孔，提高了陶粒的吸收率、降低了陶粒的堆积密度，赋予陶粒高吸收率的特点，使制得的陶粒更适用于用作污水处理滤料，更进一步，因为硫酸铝钙中含有制备陶粒所必须的铝和钙元素，可以作为元素补充剂，再一次平衡混合料中各化学成分的配比，获得合理的搭配组合；加入0.5~1份的邻苯二甲酸酯，可以减少混合料中的加水量，在保持混合料流动性和加工性的同时也增加了混合料的强度，从而制得筒压强度高的陶粒，不仅如此，减少加水量，也缩短了后续生料块干燥、煅烧所需的时间、能量；加入1~3份固形物含量在80~90wt%的水玻璃，可以缩短混合料的凝结时间、增强混合料的强度，从而提高了生产效率，制得的陶粒具有更优的筒压强度；加入0.5~1份的除臭剂，用于掩盖污泥的恶臭味，使制备的陶粒无臭；混合料控制含水量在13~15wt%，因为邻苯二甲酸酯的添加，无需加入过多的水，控制混合料含水量在13~15wt%，可以使添加的各种组分更好地发挥协同配合作用，既可以获得较高筒压强度的陶粒，又可以缩短煅烧时间；制造生料球时，挤压造粒机的冲击力不小于20kN，使生料块获得较好的形状，不会产生有破损的生料块；在
100~105℃下干燥2~6min，以除去生料块中的水，防止料块在高温胀烧过程中炸裂；在300~
600℃预热3~5min，既防止料块在高温胀烧过程中炸裂，又可以产生足够的气体，使高温胀烧过程中陶粒膨胀性能良好；在900~1200℃高温胀烧8~12min，可以使制得的陶粒筒压强度高、吸收率高，且不会产生开口气孔。

[0023] 综上所述，本发明具有如下有益效果：

[0024] 1、采用固体废弃料作为原料，变废为宝，且陶粒的生产过程中无三废排放，符合可持续发展原则，经济环保。

[0025] 2、利用各组分所含的化学成分，进行合理的搭配，使混合料中各化学成分的配比优于制备陶粒所必须的化学成分配比。

[0026] 3、添加硫铝酸钙增强陶粒的筒压强度，提高陶粒的吸收率，赋予陶粒高强、高吸收率的特点。

[0027] 4、添加邻苯二甲酸酯在保持混合料流动性和加工性的同时增加了混合料的强度，制得筒压强度高的陶粒，而且因为加水量的减少，缩短了后续生料块干燥、烧结所需的时间、能量，更加高效、节能。

[0028] 5、添加水玻璃缩短混合料的凝结时间、增强混合料的强度，从而提高了生产效率，制得的陶粒具有更优的筒压强度。

[0029] 6、添加除臭剂，掩盖污泥的恶臭味，使制得的陶粒无臭。

[0030] 7、陶粒分三阶段进行煅烧，缩短煅烧时间，且不会产生炸裂、外开口的陶粒。

具体实施方式

[0031] 下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。

[0032] 实施例1：

[0033] 1）将污泥、粉煤灰、硫铝酸钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃和除臭剂按如下重量份配比加入到搅拌混合釜中搅拌混合3 min，制得混合料1；

[0034] 所述污泥、粉煤灰、硫铝酸钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃和除臭剂的重量比为67份、30份、0.5份、0.5份、1份、1份；其中，污泥的含水量为40wt%，水玻璃的固形物含量为80wt%，除臭剂为“莱达”牌微生物除臭剂；

[0035] 2）向步骤1）所得混合料1中加水至含水率为13wt%，再搅拌均匀得混合料2；

[0036] 3）将步骤2）所得混合料2转入到挤压造粒机中，得到粒径在5mm的生料球，其中挤压造粒机的冲击力不小于20kN；

[0037] 4）将步骤3）所得生料球经传输带转入旋转窑中，在100℃下干燥6min；

[0038] 5）将步骤4）所得干燥的生料球进行预热，预热温度为350℃，预热时间为5min；

[0039] 6）将步骤5）所得预热后的料球送到旋转窑的高温区，进行高温胀烧，高温胀烧的温度为900℃，高温胀烧时间为12min；

[0040] 7）将步骤6）高温胀烧后的料球随旋转窑冷却至室温，取出即得污泥粉煤灰高强陶粒1。

[0041] 实施例2：

[0042] 1）将污泥、粉煤灰、硫铝酸钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃和除臭剂按如下重量份配比加入到搅拌混合釜中搅拌混合4 min，制得混合料1；

[0043] 所述污泥、粉煤灰、硫铝酸钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃和除臭剂的重量份配比为50份、45份、1份、1份、2份、1份；其中，污泥的含水量为50wt%，水玻璃的固形物含量为85wt%，除臭剂为“莱达”牌微生物除臭剂；

[0044] 2）向步骤1）所得混合料1中加水至含水率为14wt%，再搅拌均匀得混合料2；

[0045] 3）将步骤2）所得混合料2转入到挤压造粒机中，得到粒径在15mm的生料球，其中挤压造粒机的冲击力不小于20kN；

[0046] 4）将步骤3）所得生料球经传输带转入旋转窑中，在103℃下干燥4min；

[0047] 5）将步骤4）所得干燥的生料球进行预热，预热温度为450℃，预热时间为3min；

[0048] 6）将步骤5）所得预热后的料球送到旋转窑的高温区，进行高温胀烧，高温胀烧的温度为1100℃，高温胀烧时间为10min；

[0049] 7）将步骤6）高温胀烧后的料球随旋转窑冷却至室温，取出即得污泥粉煤灰高强陶粒2。

[0050] 实施例3：

[0051] 1）将污泥、粉煤灰、硫铝酸钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃和除臭剂按如下重量份配比加入到搅拌混合釜中搅拌混合5 min，制得混合料1；

[0052] 所述污泥、粉煤灰、硫铝酸钙、邻苯二甲酸酯、水玻璃和除臭剂的重量份配比为45份、49份、1.5份、1份、3份、0.5份；其中，污泥的含水量为35wt%，水玻璃的固形物含量为90wt%，除臭剂为“莱达”牌微生物除臭剂；

[0053] 2）向步骤1）所得混合料1中加水至含水率为15wt%，再搅拌均匀得混合料2；

[0054] 3）将步骤2）所得含水率为15wt%的混合料2转入到挤压造粒机中，得到粒径在20mm的生料球，其中挤压造粒机的冲击力不小于20kN；

[0055] 4）将步骤3）所得生料球经传输带转入旋转窑中，在105℃下干燥2min；

[0056] 5）将步骤4）所得干燥的生料球进行预热，预热温度为600℃，预热时间为4min；

[0057] 6）将步骤5）所得预热后的料球送到旋转窑的高温区，进行高温胀烧，高温胀烧的温度为1200℃，高温胀烧时间为8min；

[0058] 7）将步骤6）高温胀烧后的料球随旋转窑冷却至室温，取出即得污泥粉煤灰高强陶粒3。

[0059] 按照GB/T 17431.1-2010的检测方法，对制成的陶粒成品性能测试结果如下表。

[0060] 表1：试验结果

[0061]

[0062] 表1是本发明实施例1~3的试验结果，根据结果可以看出，在本发明参数范围内制得的污泥粉煤灰高强陶粒，均具有较高的筒压强度、较高的吸收率。

[0063] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的技