申请日2019.01.15
公开(公告)日2019.03.15
IPC分类号C04B35/622; C04B38/06
摘要
本发明涉及一种污泥再生陶粒的制备方法，包括以下步骤：1)将污泥加入烘干筒中烘干至水分含量为3～8%，然后粉碎成污泥粉备用;2)将55～70份污泥粉、20～30份页岩粉、10～20份固体废料粉、3～8份黏土、和10～15份秸秆粒加入球磨机研磨1～2h后取出，得壳材;3)将10～20份锯末、1～3份污泥粉、0.5～2份页岩粉和1～3份水加入搅拌机搅拌0.5～1h后取出，得芯材;4)将芯材加入造粒机中制成直径2～5mm的芯球，向造粒机中继续加入壳材使得芯球直径增大至7～10mm，得坯球;5)将坯球加入回转窑中进行分阶段煅烧，得陶粒;6)待初级陶粒继续降温至90～110℃，然后进行震动筛分，收集筛上物即得产品。所得的陶粒可用于开发保温砂浆、保温隔音墙板、桥面铺装、吸波/射线屏蔽材料等。
权利要求书
1.一种污泥再生陶粒的制备方法，其特征在于，按重量计，包括以下步骤，
A原料预处理：
1)将污泥加入烘干筒中烘干至水分含量为3～8%，然后加入粉碎机粉碎成污泥粉备用;
2)将55～70份污泥粉、20～30份页岩粉、10～20份固体废料粉、3～8份黏土、和10～15份秸秆粒加入球磨机研磨1～2h后取出，得壳材;
3)将10～20份锯末、1～3份污泥粉、0.5～2份页岩粉和1～3份水加入搅拌机搅拌0.5～1h后取出，得芯材;
B坯球制备：
4)将芯材加入造粒机中制成直径2～5mm的芯球，然后向造粒机中继续加入壳材使得芯球直径增大至7～10mm，得坯球;
C坯球煅烧：
5)将坯球加入回转窑中进行分阶段煅烧，其中，
第一阶段温度为80～120℃，时间为30～40min;
第二阶段温度为500～700℃，时间为30～40min;
第三阶段温度为1100～1300℃，时间为20～30min;
第四阶段降温到200～250℃，然后取出，得初级陶粒;
D陶粒筛选：
6)待初级陶粒继续降温至90～110℃，然后加入到震动筛中进行震动筛分，震动时间为10～15min，得筛上物和筛下物，收集筛上物即得产品。
2.根据权利要求1所述的一种污泥再生陶粒的制备方法，其特征在于：污泥粉粒径为5～10mm，页岩粉粒径为0.01～0.03mm，固体废料粉粒径为2～5mm，秸秆粒粒径为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种污泥再生陶粒的制备方法，其特征在于：壳材粒径为0.05～0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种污泥再生陶粒的制备方法，其特征在于：锯末粒径为0.5～1mm。
5.根据权利要求1～4中任一所述的一种污泥再生陶粒的制备方法，其特征在于：步骤4)中造粒机中加入壳材的同时，向造粒机中喷洒水雾，待芯球直径增大到6～8mm时停止喷洒水雾。
6.根据权利要求5所述的一种污泥再生陶粒的制备方法，其特征在于：6)中振动筛的筛孔孔径为3～5mm。
7.根据权利要求6所述的一种污泥再生陶粒的制备方法，其特征在于：6)中所得筛下物可将筛下物按筛下物：污泥粉=1：7的比例混入污泥粉中进行再次利用。
说明书
一种污泥再生陶粒的制备方法
技术领域
本发明涉及利用污泥等有害物生产新型建材的技术领域，尤其涉及一种污泥再生陶粒的制备方法。
背景技术
据统计，我国污泥无害化处置率仍然较低，或为20%-30%，部分地区更低。主要污泥处理处置方法中，污泥农用和填埋都受制于处置污泥用的土地及污泥的泥质等，而污泥干化焚烧可利用本身有机物燃烧产生的热量，能完全杀死病原微生物，并最大限度地减少污泥体积，焚烧后无机物则变成了极少量的灰烬，其中焚烧灰的无机成分与黏土接近。由于焚烧残渣在性质上发生了根本改变，烧结干化的污泥可用作陶粒的混合料球，市场需求量大。污泥干化焚烧是一种最彻底的污泥处理处置方法，因此污泥进行干化焚烧且焚烧后的灰渣用于建筑材料已为大势所趋。同时，我国的固体废料(如建筑垃圾等)、农业秸秆等废弃物也亟待消耗。而现有技术中的陶粒制备技术不能直接利用污泥、固体废料和农业秸秆等做原料。
有鉴于此，需要提供一种新技术适用于利用多种废弃物做原料进行陶粒生产。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种污泥再生陶粒的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种污泥再生陶粒的制备方法，按重量计，包括以下步骤，
A原料预处理：
1)将污泥加入烘干筒中烘干至水分含量为3～8%，然后加入粉碎机粉碎成污泥粉备用;
2)将55～70份污泥粉、20～30份页岩粉、10～20份固体废料粉、3～8份黏土、和10～15份秸秆粒加入球磨机研磨1～2h后取出，得壳材;
3)将10～20份锯末、1～3份污泥粉、0.5～2份页岩粉和1～3份水加入搅拌机搅拌0.5～1h后取出，得芯材;
B坯球制备：
4)将芯材加入造粒机中制成直径2～5mm的芯球，然后向造粒机中继续加入壳材使得芯球直径增大至7～10mm，得坯球;
C坯球煅烧：
5)将坯球加入回转窑中进行分阶段煅烧，其中，
第一阶段温度为80～120℃，时间为30～40min;
第二阶段温度为500～700℃，时间为30～40min;
第三阶段温度为1100～1300℃，时间为20～30min;
第四阶段降温到200～250℃，然后取出，得初级陶粒;
D陶粒筛选：
6)待初级陶粒继续降温至90～110℃，然后加入到震动筛中进行震动筛分，震动时间为10～15min，得筛上物和筛下物，收集筛上物即得产品陶粒，所收集的筛下物为污泥陶砂。
进一步地，污泥粉粒径为5～10mm，页岩粉粒径为0.01～0.03mm，固体废料粉粒径为2～5mm，秸秆粒粒径为1～3mm。
进一步地，壳材粒径为0.05～0.2mm。
进一步地，锯末粒径为0.5～1mm。
进一步地，步骤4)中造粒机中加入壳材的同时，向造粒机中喷洒水雾，待芯球直径增大到6～8mm时停止喷洒水雾。
进一步地，6)中振动筛的筛孔孔径为3～5mm。
进一步地，6)中所得筛下物可将筛下物按筛下物：污泥粉=1：7的比例混入污泥粉中进行再次利用。
与现有的技术相比，本发明有以下有益之处：
a、所采用的污泥来源广泛，包括城市污水污泥、造纸污泥以及印染污泥等绝大部分各类的污泥，且对污泥的初始含水率没有明显的限制，各种含水率的脱水污泥经过烘干筒处理至含水量3～8%即可;
b、所有原料在1100～1300℃的高温下煅烧，污泥及其他原料中所有的有机质全部分解，病原菌被高温杀死，原料中残留的重金属被熔融的陶质硅酸盐所包围固化，对环境无害，同时不影响陶粒产品的使用性能;
c、加入污泥还可以改善陶粒原材料的膨胀性能，提高陶粒的性能，同时加入了页岩粉和固体废料等，降低原材料的工艺质量要求，扩大原材料的来源，利用污泥中的干基热值，降低燃料成本;
d、经过煅烧后，芯球中的有机物(包括污泥粉和页岩粉中的部分有机物及锯末)燃烧殆尽，剩余的陶质硅酸盐及重金属固化成核心，且该核心因有机成分的消失殆尽而存在不规则的孔洞，使得陶粒中心位置具有孔结构，且同时具有一定强度;
e、经过煅烧后，壳材中的有机物(包括秸秆以及污泥粉、页岩粉、固体废料粉和黏土中的部分有机物)燃烧殆尽而使陶粒外层(除核心外的部分)存在不规则的孔洞，形成孔结构，且同时具有一定强度;
f、加入的秸秆和锯末能够在坯球中形成有机物聚团(即在坯球中以微小颗粒存在)，这些聚团在煅烧过程中首选被消耗形成孔洞，有利于孔结构的形成;
g、分段进行煅烧，温度逐渐升高，能够保证坯球不会因高温而爆裂，导致煅烧失败，其中，第一阶段能使得坯球中的水分急剧脱除，形成更稳定的球体;第二阶段时，坯球中的秸秆和锯末首先被消耗，同时坯球进一步固化，形成初步孔结构;第三阶段时，坯球中的有机物完成消耗，形成更多的孔结构，同时原料中的陶质硅酸盐能够进一步固化这些孔结构，使得这些孔的孔径缩小，形成致密的微孔结构，使得陶粒的强度得以提高;
h、所提供的陶粒具有较高的质量等级，按GB/T17431.1-2010所列项目进行检测，核心指标如下：
粒径为：7～10mm;密度为307～498kg/m3;筒压强度为2～3Mpa;
所生产的陶粒和污泥陶沙质量上乘，可用于开发保温砂浆、保温隔音墙板、桥面铺装、吸波/射线屏蔽材料等建材制品，应用于桥梁、道路及民用节能建筑等领域，利国利民，使用范围广、应用前景广阔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将初始含水量为46%的污泥加入到烘干筒中烘干至水分含量为3%，然后加入粉碎机粉碎至粒径为5mm，得污泥粉，然后将55kg污泥粉、20kg页岩粉、10kg固体废料粉、3kg黏土、和10kg秸秆粒加入球磨机研磨2后取出，得到粒径为0.2mm的壳材;然后将10kg锯末、1kg污泥粉、0.5kg页岩粉和1kg水加入搅拌机搅拌0.5h后取出，得芯材;然后将芯材加入造粒机中制成直径2mm的芯球，然后向造粒机中继续加入壳材使得芯球直径增大至7mm，得坯球，在造粒机中加入壳材的同时，向造粒机中喷洒水雾，且待芯球直径增大到6mm时停止喷洒水雾;然后将所得坯球加入回转窑中进行分段煅烧，其中：
第一阶段温度为80℃，时间为40min;
第二阶段温度为500℃，时间为40min;
第三阶段温度为1100℃，时间为30min;
第四阶段降温到200℃，然后取出，得初级陶粒;
最后待初级陶粒继续降温至90℃，然后加入到震动筛(筛孔孔径为3mm)中进行震动筛分，震动时间为10min，收集筛上物即得产品。
优选地，固体废料粉粒径为2mm，秸秆粒粒径为1mm;锯末粒径为0.5mm，页岩粉粒径为0.01mm。
实施例2
将初始含水量为55%的污泥加入到烘干筒中烘干至水分含量为5%，然后加入粉碎机粉碎至粒径为8mm，得污泥粉，然后将62kg污泥粉、26kg页岩粉、16kg固体废料粉、5kg黏土、和12.5kg秸秆粒加入球磨机研磨1.5h后取出，得到粒径为0.11mm的壳材;然后将15kg锯末、2kg污泥粉、1.3kg页岩粉和2kg水加入搅拌机搅拌45min后取出，得芯材;然后将芯材加入造粒机中制成直径3mm的芯球，然后向造粒机中继续加入壳材使得芯球直径增大至8mm，得坯球，在造粒机中加入壳材的同时，向造粒机中喷洒水雾，且待芯球直径增大到7mm时停止喷洒水雾;然后将所得坯球加入回转窑中进行分段煅烧，其中：
第一阶段温度为100℃，时间为35min;
第二阶段温度为600℃，时间为35min;
第三阶段温度为1200℃，时间为25min;
第四阶段降温到230℃，然后取出，得初级陶粒;
最后待初级陶粒继续降温至100℃，然后加入到震动筛(筛孔孔径为4mm)中进行震动筛分，震动时间为12min，收集筛上物即得产品。
优选地，固体废料粉粒径为3mm，秸秆粒粒径为2mm;锯末粒径为0.8mm，页岩粉粒径为0.02mm。
实施例3
将初始含水量为60%的污泥加入到烘干筒中烘干至水分含量为8%，然后加入粉碎机粉碎至粒径为10mm，得污泥粉，然后将70kg污泥粉、30kg页岩粉、20kg固体废料粉、8kg黏土、和15kg秸秆粒加入球磨机研磨2h后取出，得到粒径为0.2mm的壳材;然后将20kg锯末、3kg污泥粉、2kg页岩粉和3kg水加入搅拌机搅拌1h后取出，得芯材;然后将芯材加入造粒机中制成直径5mm的芯球，然后向造粒机中继续加入壳材使得芯球直径增大至10mm，得坯球，在造粒机中加入壳材的同时，向造粒机中喷洒水雾，且待芯球直径增大到9mm时停止喷洒水雾;然后将所得坯球加入回转窑中进行分段煅烧，其中：
第一阶段温度为120℃，时间为30min;
第二阶段温度为700℃，时间为30min;
第三阶段温度为1300℃，时间为20min;
第四阶段降温到250℃，然后取出，得初级陶粒;
最后待初级陶粒继续降温至110℃，然后加入到震动筛(筛孔孔径为5mm)中进行震动筛分，震动时间为15min，收集筛上物即得产品。
优选地，固体废料粉粒径为5mm，秸秆粒粒径为3mm;锯末粒径为1mm，页岩粉粒径为0.03mm。
实施例4
除以下内容外，其余内容与实施例1一致，具体不同为：
55kg污泥粉中还含有来自实施例1～3中的振动筛筛下物的混合物，具体为6.875kg，且实施例1～3中筛下物的比例为1:1:2。
实施例5
除以下内容外，其余内容与实施例2一致，具体不同为：
62kg污泥粉中还含有来自实施例1～3中的振动筛筛下物的混合物，具体为7.75kg，且实施例1～3中筛下物的比例为1:2:1。
实施例6
除以下内容外，其余内容与实施例3一致，具体不同为：
70kg污泥粉中还含有来自实施例1～3中的振动筛筛下物的混合物，具体为8.75kg，且实施例1～3中筛下物的比例为2:1:1。