申请日2018.07.06
公开(公告)日2018.11.06
IPC分类号C04B26/20; C04B20/04
摘要
本发明涉及污泥的环保处理领域，特别涉及一种利用城市污泥制备的复合建筑模板及其制备方法，所述复合建筑模板包括由污泥粉料、填料和热塑性塑料混合制得的混合浆料，所述污泥粉料由城市污泥经过分解有机物的物化处理制得，所述污泥粉料中有机物体积含量小于10%，所述填料包括纤维填料和/或颗粒填料，城市污泥经过了分解有机物的物化处理，其中的微生物和有机质被分解，使作为原料的污泥粉料性能更稳定，同时，采用纤维填料和颗粒填料作为填料使用，利用颗粒填料和污泥粉料的细小颗粒状特性分散至纤维填料中，增加制得的建筑模板的韧性，提高其承重能力，制备方式较简单，为城市污泥利用提供了新的环保处理途径。
权利要求书
1.一种利用城市污泥制备的复合建筑模板，其特征在于：包括由污泥粉料、填料和热塑性塑料混合制得的混合浆料，所述污泥粉料由城市污泥经过分解有机物的物化处理制得，所述污泥粉料中有机物体积含量小于10%，所述填料包括纤维填料和/或颗粒填料。
2.如权利要求1所述的复合建筑模板，其特征在于：所述分解有机物的物化处理包括碳化和/或热解和/或湿式氧化。
3.如权利要求1所述的复合建筑模板，其特征在于：所述纤维填料由园林凋落物和/或农业秸秆和/或废纸制得，所述颗粒填料由矿渣和/或建渣和/或废弃建筑模板制得，所述热塑性塑料包括聚乙烯和/或聚丙烯和/或聚氯乙烯和/或聚苯乙烯和/或聚酰胺。
4.如权利要求1所述的复合建筑模板，其特征在于：还包括纤维网，所述纤维网铺设于所述混合浆料内，所述纤维网由人造有机或无机材料制得。
5.如权利要求1所述的复合建筑模板，其特征在于：所述混合浆料包括重量份的原材料：污泥粉料20-50份、填料20-30份、热塑性塑料20-35份。
6.如权利要求1所述的复合建筑模板，其特征在于：所述混合浆料包括重量份的原材料：污泥粉料50份、填料30份、热塑性塑料35份。
7.如权利要求1-6任意一项所述的复合建筑模板的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1：制备模板浆料：将污泥粉料、填料和热塑性塑料按原料配比混合，加热并搅拌均匀，制得模板浆料;
步骤2：模板成型：将模板浆料注入模具，模板浆料温度80℃-100℃，压制成型，压制压力0.1-2MPa。
8.如权利要求7所述的复合建筑模板的制备方法，其特征在于：步骤2还包括置入纤维网的步骤，所述置入纤维网的步骤为在模具中注入模板浆料的过程中，在模板浆料中铺设纤维网。
9.如权利要求8所述的复合建筑模板的制备方法，其特征在于：所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：准备原材料：按重量份配比准备原材料;
步骤1.2：制备混合料：将原材料按重量份配比混合，搅拌均匀，制得混合料;
步骤1.3：加热处理：加热步骤1.2制得混合料，搅拌均匀制得模板浆料，加热温度80℃-150℃。
10.如权利要求9所述的复合建筑模板的制备方法，其特征在于：所述步骤1.1包括如下步骤：
步骤1.1.1：制备污泥粉料：将城市污泥依次经过分解有机物的物化处理、干燥处理后制得污泥粉料，所述分解有机物的物化处理包括碳化和/或热解和/或湿式氧化，所述污泥粉料含水率小于2%;
步骤1.1.2：制备纤维填料：采用园林凋落物和/或农业秸秆和/或废纸为原料，依次经过碱液浸泡、清洗、烘干、粉碎后制得纤维填料，所述纤维填料含水率小于2%;
步骤1.1.3：制备颗粒填料：采用矿渣和/或建渣和/或废弃建筑模板为原料，依次经过清洗、烘干、破碎、研磨、筛分处理后制得颗粒填料，所述颗粒填料含水率小于2%。
说明书
一种利用城市污泥制备的复合建筑模板及其制备方法
技术领域
本发明涉及污泥的环保处理领域，特别涉及一种利用城市污泥制备的复合建筑模板及其制备方法。
背景技术
随着人口的日益增加和全球社会的日益城镇化，城市生活污水的产量越来越大，作为城市污水处理的副产品的污泥也越来越多，经污水厂初步脱水后的污泥含水量一般在60%左右，富含大量腐殖质类有机物、纤维素、氧化硅和各种金属氧化物组成的无机物，现有城市污泥的处理有两种方式，一种是将污泥经低温干化后，采用填埋、焚烧或热解碳化的方式进行处理，另一种是以湿污泥的方式进行堆肥、发酵、热水解等处理，处理后的污泥主要用于土地利用。
建筑模板是建筑和构筑物中一种临时性支护结构，是混凝土浇筑成型的支架和模壳，中国发明专利CN101580615A公开了一种环保型磁塑高分子复合材料，并具体公开了可采用污泥灰作为灰料原料，所述污泥灰为污泥经过焚烧后得到的固体废物，与塑料、增塑剂、润滑剂、填充剂等混合，制得建筑模板复合材料，但是，由于该方案制得的建筑模板仅采用污泥灰等灰料替代了部分用于制备建筑模板的竹木粉或木粉，仅利用了焚烧后的污泥形成的污泥灰的粉末状特性，对污泥的消耗量较小，对现有污泥的处理并无增益，且制得的建筑模板由于仅采用了粉末状的粉料与各种粘接试剂进行混合，并没有对建筑模板的抗折弯性能进行改进，导致制得的建筑模板复合材料容易折弯，承重能力较差，影响建筑或构筑物的建设。
综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决目前利用污泥制备建筑模板，仅利用了污泥煅烧后的污泥灰的粉末状特性，对污泥的消耗量较小，且制得的材料抗折弯强度较小，承重能力较差，影响建筑或构筑物的建设的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对目前利用污泥制备建筑模板，仅利用了污泥煅烧后的粉末状特性，对污泥的消耗量较小，且制得的材料抗折弯强度较小，承重能力较差，影响建筑或构筑物的建设的技术问题，提供了一种利用城市污泥制备的复合建筑模板及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用城市污泥制备的复合建筑模板，包括由污泥粉料、填料和热塑性塑料混合制得的混合浆料，所述污泥粉料由城市污泥经过分解有机物的物化处理制得，所述污泥粉料中有机物体积含量小于10%，所述填料包括纤维填料和/或颗粒填料。
本发明的一种利用城市污泥制备的复合建筑模板，通过采用城市污泥作为原料，为城市污泥利用提供了新的环保处理途径，同时，由于城市污泥经过了分解有机物的物化处理，其中的微生物和有机质被分解，使作为原料的污泥粉料性能更稳定，进而使制得的建筑模板在使用过程中较稳定，且城市污泥中富含的纤维素也有利于提高制得的建筑模板的韧性，可根据实际情况，采用颗粒填料作为填料使用，利用颗粒填料的细小颗粒状特性分散至污泥粉料中的纤维中，增加制得的建筑模板的韧性，也可根据实际情况，采用纤维填料作为填料使用，增加制得混合浆料中的纤维状物质，进一步增加制得的建筑模板的韧性，提高其承重能力。
作为优选，所述分解有机物的物化处理包括碳化和/或热解和/或湿式氧化。采用碳化和/或热解方式处理城市污泥，可较容易的分解城市污泥中的有机物，消灭其中的微生物、病毒，使制得的建筑模板无毒、无污染、使用环保，且经过处理得到的污泥粉料中富含碳化颗粒物，有利于使制得的建筑模板防潮效果较好，采用湿式氧化的方式分解城市污泥中的有机物，利用氧化剂分解城市污泥中的微生物，不仅分解有机物效果较好，且有利于将城市污泥中的重金属元素分散至氧化剂溶液中，使制得的污泥粉料中重金属含量较少，进一步使制得的建筑模板使用较环保，废弃之后也能粉碎再利用，减少环境污染。
作为优选，所述纤维填料由园林凋落物和/或农业秸秆和/或废纸制得，所述颗粒填料由矿渣和/或建渣和/或废弃建筑模板制得，所述热塑性塑料包括聚乙烯和/或聚丙烯和/或聚氯乙烯和/或聚苯乙烯和/或聚酰胺。可根据实际情况，选择一种或多种材料制备纤维填料以及颗粒填料，其中纤维填料增加制得的混合浆料中的纤维状物质，进而提高制得的建筑模板的韧性，提高其承重能力，颗粒填料分散至纤维填料中，纤维材料将颗粒状的污泥粉料和颗粒填料限制在纤维填料中，有利于增加制得建筑模板的坚硬度，进一步提高其承重能力，也有利于使制得的建筑模板具有一定的防火、防水和耐高低温特性，使污泥粉料和颗粒填料不易与纤维填料分散。
作为优选，所述纤维填料为园林凋落物，所述园林凋落物主要为树叶。利用树叶的脉络纤维增加制得的混合浆料中的纤维物质，不仅来源广泛，为树叶提供了经济环保的利用途径，且由于树叶脉络韧性较好，纤维长度较长，处理较方便，使得较容易的提高了制得的建筑模板的韧性，增加了其承重能力。
作为优选，所述纤维填料为农业秸秆。农业秸秆不仅来源广泛，还具有较多的纤维状物质，为农业秸秆提供了经济环保的利用途径，且有利于减少建筑模板的制备成本。
作为优选，所述纤维填料为废纸。废纸中也富含植物纤维，经过处理后，容易制得富含植物纤维的纸浆，不仅能较好的增加建筑模板的韧性，提高建筑模板的承重能力，且由于废纸具有较好的吸附作用，有利于将污泥粉料的颗粒物吸附在废纸的纤维上，使得污泥粉料分散均匀，进而使制得的建筑模板材质均匀，使用效果较好。
作为优选，还包括纤维网，所述纤维网铺设于所述混合浆料内，所述纤维网由人造有机或无机材料制得。在混合浆料内铺设纤维网，进一步增加制得的建筑模板的韧性，提高其承重能力，可根据实际情况，采用条状、块状或整张式的纤维网，按任意需要的方式进行铺设，使制得的建筑模板韧性较好，所述人造有机或无机材料包括高强PE纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、石棉、木纤维、玻璃纤维、石英玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维中的一种或多种。
作为优选，所述混合浆料包括重量份的原材料：污泥粉料20-50份、填料20-30份、热塑性塑料20-35份。
作为优选，所述混合浆料包括重量份的原材料：污泥粉料50份、填料30份、热塑性塑料35份。可根据实际情况，调整各原材料的重量份，方便制得不同硬度的建筑模板，扩大该方案的复合建筑模板的适用范围。
一种利用城市污泥制备的复合建筑模板的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1：制备模板浆料：将污泥粉料、填料和热塑性塑料按原料配比混合，加热并搅拌均匀，制得模板浆料;步骤2：模板成型：将模板浆料注入模具，模板浆料温度80℃-100℃，压制成型，压制压力0.1-2MPa，所述压制压力根据热塑塑料的种类和温度不同而定。
本发明的一种利用城市污泥制备的复合建筑模板的制备方法，制备方式较简单，且采用压制成型的方式实现建筑模板的成型，使得制得的建筑模板中不会存在空洞、气孔、气隙，密实度较高，抗折弯能力较好，承重能力较强。
作为优选，步骤2包括步骤2.1：注浆入模：将模板浆料注入模具内;步骤2.2：置入纤维网：在模具中注入模板浆料的过程中，在模板浆料中铺设纤维网;步骤2.3：冷压成型：压制模板浆料成型，压制压力0.1-2MPa。在冷压成型建筑模板的过程中，在模板浆料中铺设纤维网，铺设较方便，使得纤维网两侧均受到模板浆料限制，较容易的使纤维网在模板浆料中起到较好的增韧作用，提高制得的建筑模板的承重能力，可根据实际情况，在模具中注入的部分模板浆料中进行纤维网的铺设，再根据热塑塑料的种类和温度不同确定压制压力，使纤维网被较好的限制在混合浆料中，起到增加建筑模板承重能力的效果。
作为优选，所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1：准备原材料：按重量份配比准备原材料;步骤1.2：制备混合料：将原材料按重量份配比混合，搅拌均匀，制得混合料;步骤1.3：加热处理：加热步骤1.2制得混合料，搅拌均匀制得模板浆料，加热温度80℃-150℃。
作为优选，所述步骤1.1包括如下步骤：步骤1.1.1：制备污泥粉料：将城市污泥依次经过分解有机物的物化处理、干燥处理后制得污泥粉料，所述分解有机物的物化处理包括碳化和/或热解和/或湿式氧化，所述污泥粉料含水率小于2%;步骤1.1.2：制备纤维填料：采用园林凋落物和/或农业秸秆和/或废纸为原料，依次经过碱液浸泡、清洗、烘干、粉碎后制得纤维填料，所述纤维填料含水率小于2%;步骤1.1.3：制备颗粒填料：采用矿渣和/或建渣和/或废弃建筑模板为原料，依次经过清洗、烘干、破碎、研磨、筛分处理后制得颗粒填料，所述颗粒填料含水率小于2%。各原材料处理方便，来源广泛，造价较低，使得制备的建筑模板整体造价较低。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的一种利用城市污泥制备的复合建筑模板的有益效果是：
1、通过采用城市污泥作为原料，为城市污泥利用提供了新的环保处理途径;
2、由于城市污泥经过了分解有机物的物化处理，其中的微生物和有机质被分解，使作为原料的污泥粉料性能更稳定，进而使制得的建筑模板在使用过程中较稳定;
3、城市污泥中富含的纤维素有利于提高制得的建筑模板的韧性，可根据实际情况，采用颗粒填料作为填料使用，利用颗粒填料的细小颗粒状特性分散至污泥粉料中的纤维中，增加制得的建筑模板的韧性，也可根据实际情况，采用纤维填料作为填料使用，增加制得混合浆料中的纤维状物质，进一步增加制得的建筑模板的韧性，提高其承重能力;
本发明的一种利用城市污泥制备的复合建筑模板的制备方法的有益效果是：
1、制备方式较简单;
2、采用压制成型的方式实现建筑模板的成型，使得制得的建筑模板中不会存在空洞、气孔、气隙，密实度较高，抗折弯能力较好，承重能力较强。