一種輕質多孔的污泥陶粒及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種輕質多孔的污泥陶粒及其制備方法，所述的污泥陶粒包括以下重量份計的原料：鋸末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、紅泥巖20?30份、石膏1?5份和菱鎂礦5?10份。本發明的污泥陶粒以城市污水廠產生的污泥為主要利用原料，以粉煤灰、紅泥巖、石膏為主要添加原料，以生石灰作為添加劑，以鋸末、硅灰、菱鎂礦為添加劑，在保證污泥陶粒輕質基礎上，還能保證污泥陶粒具有很好的空隙率、筒壓強度、軟化系數、吸水率和燒失量。本發明的污泥陶粒制備方法簡單，原料來源廣泛，能夠變廢為寶，保護環境，實現污水處理廠污泥資源的再利用，具有良好的社會和經濟效益。
【專利說明】
一種輕質多孔的污泥陶粒及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種輕質多孔的污泥陶粒及其制備方法，屬于固體廢棄物處理處置及 資源化技術領域。
【背景技術】
[0002] 污泥是一種產生于污水處理過程的對人體和環境有很大危害的固體廢棄物。隨著 我國城市化進程的加快，污泥產生量越來越大。其含水率高、體積大、力學性質差等問題，給 堆放和運輸帶來困難，且污泥中含有大量的有毒物質，如果不能妥善地處理處置，將會帶來 嚴重的環境問題。目前成熟的污泥處理方法有:衛生填埋、土地利用、干化和焚燒等，但這幾 種方法各有缺點，因此研究一種新的污泥處理方法具有重大的意義。
[0003] 陶粒是一種陶質的顆粒，因其密度低、筒壓強度高、孔隙率高，軟化系數高、抗凍性 良好、抗堿集料反應性優異等特點，被廣泛應用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化 工、石油等領域，并且其應用領域還在繼續擴大。陶粒按照原料分類，主要分為鋁礬土陶粒、 黏土陶粒、頁巖陶粒、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， 污泥陶粒就是一種以污水處理廠所產生的污泥為主要原料的陶粒，但是目前的污泥陶粒還 存在很難同時兼顧輕質和強度的要求。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供一種輕質多孔的污泥陶粒及制備方法，該污泥 陶粒具有質輕、空隙率高、筒壓強度高、軟化系數高、燒失量低等優點。
[0005] 為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是:一種輕質多孔的污泥陶粒，包括 以下重量份計的原料:鋸末10-25份、粉煤灰20-30份、硅灰5-10分、污泥30-40份、生石灰ΙΟ-? 5份、 紅泥巖 20-30份 、石膏 1 -5份和菱鎂礦 5-10份。
[0006] 所述的污泥包括以下質量分數計的化學成分:Si〇2 25.29%、Al2〇3 7.13%、Fe2〇3 8.55%、]\%0 0.43%、〇&03.15%、恥2〇0.61%、1(2〇1.17%，燒失量38.2%。
[0007] 所述的紅泥巖包括以下質量分數計的化學成分：Si〇2 62.72%、Al2〇3 15.7%、 Fe2〇3 4.81%、CaO 1.22%、MgO 0·83%、Κ2〇 1.96%、Na2〇 0.33%，燒失量9·6%〇
[0008] 所述的石膏為磷石膏或脫硫石膏。
[0009] 所述的菱鎂礦中MgO的含量47.06%，燒失量49.3%。
[0010] 本發明所采用的技術方案還在于:一種輕質多孔的污泥陶粒的制備方法，包括以 下步驟：
[0011] (1)將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進行粉碎處理，過200目篩；
[0012] (2)將污泥進行脫水處理，使污泥的含水量降至25-30 % ;再加入粉煤灰、硅灰、生 石灰、石膏和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒；
[0013] (3)將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化24-30h;
[0014] (4)以5-10°C/min的速率升溫至180-220°C，保溫30-60min，再以10-15°C的速率升 溫至600-700°C，保溫30-60min，再以 10-15°C 的速率升溫至 1000-1300°C，保溫 10-20min，即 得。
[0015] 有益效果
[0016] 1、本發明的污泥陶粒以城市污水廠產生的污泥為主要利用原料，以粉煤灰、紅泥 巖、石膏為主要添加原料，以生石灰作為添加劑，以鋸末、硅灰、菱鎂礦為復合助劑，并優化 各原料的配比，在保證污泥陶粒輕質基礎上，還能保證污泥陶粒具有很好的空隙率、筒壓強 度、軟化系數、吸水率和燒失量。
[0017] 2、本發明通過控制污泥陶粒制備過程中的溫度和時間，先對污泥進行脫水處理， 使污泥含水量下降至25-30%，再與其余原料混合，分為三步進行升溫，使陶粒的內部結構 更加穩固，能夠進一步提尚陶粒的各項性能。
[0018] 3、本發明的污泥陶粒制備方法簡單，原料來源廣泛，能夠變廢為寶，保護環境，實 現污水處理廠污泥資源的再利用，具有良好的社會和經濟效益。
【具體實施方式】
[0019] 以下結合實施例對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0020] 本發明所用的污泥選自城市污水廠產生的污泥，包括以下質量分數計的化學成 分：Si〇2 25.29%、Ah〇3 7.13%、Fe2〇3 8.55%、Mg0 0.43%、Ca0 3.15%、Na20 0·61%、Κ20 1.17%，燒失量 38.2%。
[0021] 所述的紅泥巖包括以下質量分數計的化學成分：Si02 62.72%、Al2〇3 15.7%、 Fe2〇3 4.81%、CaO 1.22%、Mg0 0·83%、Κ20 1.96%、Na20 0.33%，燒失量9·6%〇
[0022] 所述的菱鎂礦中MgO的含量47.06%，燒失量49.3%。
[0023] 實施例1
[0024] 本實施例的輕質多孔的污泥陶粒，包括以下重量份計的原料:鋸末10份、粉煤灰25 份、硅灰5分、污泥40份、生石灰10份、紅泥巖20份、磷石膏1份和菱鎂礦8份。
[0025] 本實施例的輕質多孔的污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：
[0026] (1)將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進行粉碎處理，過200目篩；
[0027] (2)將污泥進行脫水處理，使污泥的含水量降至25% ;再加入粉煤灰、硅灰、生石 灰、磷石膏和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒；
[0028] (3)將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化24h;
[0029] (4)以5°C/min的速率升溫至180°C，保溫60min，再以10°C的速率升溫至600°C，保 溫60min，再以10°C的速率升溫至1000°C，保溫20min，即得。
[0030] 實施例2
[0031] 本實施例的輕質多孔的污泥陶粒，包括以下重量份計的原料:鋸末20份、粉煤灰30 份、硅灰8分、污泥35份、生石灰12份、紅泥巖30份、脫硫石膏3份和菱鎂礦10份。
[0032] 本實施例的輕質多孔的污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：
[0033] (1)將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進行粉碎處理，過200目篩；
[0034] (2)將污泥進行脫水處理，使污泥的含水量降至30% ;再加入粉煤灰、硅灰、生石 灰、脫硫石膏和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒；
[0035] (3)將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化25h;
[0036] (4)以10°C/min的速率升溫至220°C，保溫30min，再以15°C的速率升溫至700°C，保 溫30min，再以15°C的速率升溫至1300°C，保溫lOmin，即得。
[0037] 實施例3
[0038] 本實施例的輕質多孔的污泥陶粒，包括以下重量份計的原料:鋸末25份、粉煤灰20 份、硅灰10分、污泥30份、生石灰15份、紅泥巖25份、磷石膏5份和菱鎂礦5份。
[0039] 本實施例的輕質多孔的污泥陶粒的制備方法，包括以下步驟：
[0040] (1)將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進行粉碎處理，過200目篩；
[00411 (2)將污泥進行脫水處理，使污泥的含水量降至30% ;再加入粉煤灰、硅灰、生石 灰、磷石膏和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒；
[0042] (3)將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化30h;
[0043] (4)以8°C/min的速率升溫至200°C，保溫45min，再以12°C的速率升溫至650°C，保 溫45min，再以12 °C的速率升溫至1200 °C，保溫15min，即得。
[0044] 實驗例
[0045]參照國標GB/T17431-1998《新集料及其試驗方法》的試驗方法對實施例1-3制備的 污泥陶粒的堆積密度、筒壓強度、吸水率、軟化系數和燒失量，并對其它的性能數據進行檢 測，具體結果見表1。
[0046] 表1本發明污泥陶粒各性能的檢測結果
[0047]
[0048] 本發明污泥陶粒各項性能都較為優異，能夠滿足多領域陶粒使用的實際需求，如 污水處理、花卉種植、建筑材料等，具有廣闊的應用前景。
[0049] 對實施例1-3的污泥陶粒浸出液中主要重金屬的濃度進行檢測，具體結果見表2。
[0050] 表2本發明污泥陶粒浸出液中主要重金屬的濃度檢測(單位:mg/L)
[0053] 本發明污泥陶粒浸出液中主要重金屬的濃度遠遠低于國標GB5085.3-2007《危險 廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》中規定的浸出液最高允許濃度，不會對環境造成二次污染， 安全可靠。
【主權項】
1. 一種輕質多孔的污泥陶粒，其特征在于，包括以下重量份計的原料:鋸末10-25份、粉 煤灰20-30份、娃灰5-10分、污泥30-40份、生石灰10-15份、紅泥巖20-30份、石霄1-5份和菱 鎂礦5-10份。2. 根據權利要求1所述的輕質多孔的污泥陶粒，其特征在于，所述的污泥包括以下質量 分數計的化學成分：SiO2 25.29%、Al2〇3 7.13%、Fe2〇3 8.55%、MgO 0.43%、CaO 3.15%、 Na2O 0.61 %、K20 1.17%，燒失量38.2%。3. 根據權利要求1所述的輕質多孔的污泥陶粒，其特征在于，所述的紅泥巖包括以下質 量分數計的化學成分：Si02 62·72%、Α12〇3 15.7%、Fe2〇3 4.81%、CaO 1.22%、Mg0 0.83%、1(2〇1.96%、恥2〇0.33%，燒失量9.6%。4. 根據權利要求1所述的輕質多孔的污泥陶粒，其特征在于，所述的石膏為磷石膏或脫 硫石膏。5. 根據權利要求1所述的輕質多孔的污泥陶粒，其特征在于，所述的菱鎂礦中MgO的含 量47.06%，燒失量 49.3%。6. -種如權利要求1所述的輕質多孔的污泥陶粒的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 將菱鎂礦、紅泥巖和鋸末分別進行粉碎處理，過200目篩； (2) 將污泥進行脫水處理，使污泥的含水量降至25-30%;再加入粉煤灰、硅灰、生石灰、 石膏和粉碎過篩的鋸末、菱鎂礦及紅泥巖，混合均勻，壓制成顆粒； (3) 將步驟(2)的顆粒在室溫下條件下陳化24-30h; (4) 以5-10°C/min的速率升溫至180-220°C，保溫30-60min，再以10-15°C的速率升溫至 600-700°C，保溫 30-60min，再以 10-15°C 的速率升溫至 1000_1300°C，保溫 10_20min，即得。
【文檔編號】C04B38/06GK105948811SQ201610320055
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】張建軍
【申請人】鄭州德賽爾陶粒有限公司