申请日2016.05.13
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号C04B38/06; C04B33/132; C04B33/135; C04B33/138
摘要
本发明公开了一种轻质高强度的污泥陶粒及其制备方法，所述的污泥陶粒包括以下重量份计的原料：锯末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、红泥岩20‑30份、石膏1‑5份、菱镁矿5‑10份和铁粉1‑3份。本发明的污泥陶粒以城市污水厂产生的污泥为主要利用原料，以粉煤灰、红泥岩、石膏为主要添加原料，以生石灰、铁粉作为添加剂，以锯末、硅灰、菱镁矿为复合助剂，在保证污泥陶粒轻质基础上，还能保证污泥陶粒具有很好的空隙率、筒压强度、软化系数、吸水率和烧失量。本发明的污泥陶粒制备方法简单，原料来源广泛，能够变废为宝，保护环境，实现污水处理厂污泥资源的再利用，具有良好的社会和经济效益。
权利要求书
1.一种轻质高强度的污泥陶粒，其特征在于，包括以下重量份计的原料：锯末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、红泥岩20-30份、石膏1-5份、菱镁矿5-10份和铁粉1-3份。
2.根据权利要求1所述的轻质高强度的污泥陶粒，其特征在于，所述的污泥包括以下质量分数计的化学成分：SiO2 25.29%、Al2O3 7.13%、Fe2O3 8.55%、MgO 0.43%、CaO 3.15%、Na2O 0.61%、K2O 1.17%，烧失量38.2%。
3.根据权利要求1所述的轻质高强度的污泥陶粒，其特征在于，所述的红泥岩包括以下质量分数计的化学成分：SiO2 62.72%、Al2O3 15.7%、Fe2O3 4.81%、CaO 1.22%、MgO 0.83%、K2O 1.96%、Na2O 0.33%，烧失量9.6%。
4.根据权利要求1所述的轻质高强度的污泥陶粒，其特征在于，所述的石膏为磷石膏或脱硫石膏。
5.根据权利要求1所述的轻质高强度的污泥陶粒，其特征在于，所述的菱镁矿中MgO的含量47.06%，烧失量49.3%。
6.一种如权利要求1所述的轻质高强度的污泥陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将菱镁矿、红泥岩和锯末分别进行粉碎处理，过200目筛;
(2)将污泥进行脱水处理，使污泥的含水量降至25-30%;再加入粉煤灰、硅灰、生石灰、石膏、铁粉和粉碎过筛的锯末、菱镁矿及红泥岩，混合均匀，压制成颗粒;
(3)将步骤(2)的颗粒在室温下条件下陈化24-30h;
(4)以5-10℃/min的速率升温至180-220℃，保温30-60min，再以10-15℃的速率升温至600-700℃，保温30-60min，再以10-15℃的速率升温至1000-1300℃，保温10-20min，即得。
说明书
一种轻质高强度的污泥陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种轻质高强度的污泥陶粒及其制备方法，属于固体废弃物处理处置及资源化技术领域。
背景技术
污泥是一种产生于污水处理过程的对人体和环境有很大危害的固体废弃物。随着我国城市化进程的加快，污泥产生量越来越大。其含水率高、体积大、力学性质差等问题，给堆放和运输带来困难，且污泥中含有大量的有毒物质，如果不能妥善地处理处置，将会带来严重的环境问题。目前成熟的污泥处理方法有：卫生填埋、土地利用、干化和焚烧等，但这几种方法各有缺点，因此研究一种新的污泥处理方法具有重大的意义。
陶粒是一种陶质的颗粒，因其密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等特点，被广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等领域，并且其应用领域还在继续扩大。陶粒按照原料分类，主要分为铝矾土陶粒、黏土陶粒、页岩陶粒、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，污泥陶粒就是一种以污水处理厂所产生的污泥为主要原料的陶粒，但是目前的污泥陶粒还存在很难同时兼顾轻质和强度的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轻质高强度的污泥陶粒及制备方法，该污泥陶粒具有质轻、空隙率高、筒压强度高、软化系数高、烧失量低等优点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种轻质高强度的污泥陶粒，包括以下重量份计的原料：锯末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、红泥岩20-30份、石膏1-5份、菱镁矿5-10份和铁粉1-3粉。
所述的污泥包括以下质量分数计的化学成分：SiO2 25.29%、Al2O3 7.13%、Fe2O3 8.55%、MgO 0.43%、CaO 3.15%、Na2O 0.61%、K2O 1.17%，烧失量38.2%。
所述的红泥岩包括以下质量分数计的化学成分：SiO2 62.72%、Al2O3 15.7%、Fe2O3 4.81%、CaO 1.22%、MgO 0.83%、K2O 1.96%、Na2O 0.33%，烧失量9.6%。
所述的石膏为磷石膏或脱硫石膏。
所述的菱镁矿中MgO的含量47.06%，烧失量49.3%。
一种轻质高强度的污泥陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将菱镁矿、红泥岩和锯末分别进行粉碎处理，过200目筛;
(2)将污泥进行脱水处理，使污泥的含水量降至25-30%;再加入粉煤灰、硅灰、生石灰、石膏、铁粉和粉碎过筛的锯末、菱镁矿及红泥岩，混合均匀，压制成颗粒;
(3)将步骤(2)的颗粒在室温下条件下陈化24-30h;
(4)以5-10℃/min的速率升温至180-220℃，保温30-60min，再以10-15℃的速率升温至600-700℃，保温30-60min，再以10-15℃的速率升温至1000-1300℃，保温10-20min，即得。
有益效果
1、本发明的污泥陶粒以城市污水厂产生的污泥为主要利用原料，以粉煤灰、红泥岩、石膏为主要添加原料，以生石灰、铁粉作为添加剂，以锯末、硅灰、菱镁矿为复合助剂，并优化各原料的配比，在保证污泥陶粒轻质基础上，还能保证污泥陶粒具有很好的空隙率、筒压强度、软化系数、吸水率和烧失量。
2、本发明通过控制污泥陶粒制备过程中的温度和时间，先对污泥进行脱水处理，使污泥含水量下降至25-30%，再与其余原料混合，分为三步进行升温，使陶粒的内部结构更加稳固，能够进一步提高陶粒的各项性能。
3、本发明的污泥陶粒制备方法简单，原料来源广泛，能够变废为宝，保护环境，实现污水处理厂污泥资源的再利用，具有良好的社会和经济效益。