CN101215149A - 低温烧制污泥玻璃超轻陶粒的制备方法 - Google Patents

低温烧制污泥玻璃超轻陶粒的制备方法 Download PDF

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Abstract

低温烧制污泥玻璃超轻陶粒的制备方法属于建筑材料领域。现有以污泥为主原料的陶粒烧成温度大都在1100℃以上，烧成温度高，能耗大。本发明陶粒配方以废玻璃粉和污泥为主要原料，以氟硅酸钠和硼砂之一为辅助原料，低温烧成污泥玻璃超轻陶粒，具有节能的优点。配方中城市生活干污泥含量为20％～70％，废玻璃粉25％～75％，辅助原料2％～6％的质量配合比进行配料，在300℃～600℃低温排炭，850℃～950℃烧成，所得到的陶粒性能满足《轻集料及其试验方法GB/T 17431.1－1998标准》。

Description

低温烧制污泥玻璃超轻陶粒的制备方法
技术领域
一种利用污泥和废玻璃粉在低温下烧制超轻环保陶粒的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
随着城市化进程的加快和经济的发展，城市污水大量增加，随之产生了大量的城市污水厂生活污泥，如何处置这些污泥以避免二次污染已经成为世界各国亟待解决的问题，陶粒作为一种销纳污泥的手段得到了研究。废弃玻璃作为一种固体废弃物，在建筑陶粒的研制中也得到了应用。
现有污泥陶粒的烧制温度均在1050℃以上，有的甚至在1250℃时烧成，存在烧成温度高的缺点。而玻璃陶粒的制备过程中，由于玻璃粉是瘠性料、可塑性差，在成型过程中需要使用粘结剂、改性剂和发泡剂，才能烧制轻质陶粒。
本发明以回收废玻璃粉和污泥作为主要原料，制备污泥玻璃超轻陶粒，为污泥的销纳和陶粒的制造提供了一个新的途径。本发明以城市生活干污泥和玻璃粉为主要原料，其中的污泥除提供陶粒氧化物组成外，还起着粘结剂和改性剂的作用，克服了玻璃粉作为瘠性料可塑性差的缺点，同时在烧制陶粒过程中污泥中的有机成分的燃烧，一方面使污泥中的热值得到充分利用，另一方面起到发泡剂的作用。而玻璃粉则由于其软化温度低，可使陶粒的烧成温度降低。在主要原料的基础上，采用了氟硅酸钠和硼砂，以进一步降低陶粒的烧成温度。利用本发明的制造工艺，在850℃～950℃的烧成温度下，制备了性能满足《轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准》的陶粒。
发明内容
在已有的污泥陶粒和玻璃陶粒的技术基础上，本发明的目的提供了一种低温烧制污泥玻璃超轻环保陶粒的方法。
本发明所提供的一种污泥玻璃超轻环保陶粒的制备方法，以污泥和玻璃粉为主要原料，以硼砂、氟硅酸钠之一为助熔成份，制备陶粒配合料，在850℃～950℃烧制陶粒。我国回收废玻璃的化学成分质量百分比范围：
  SiO2  Al2O3 Fe2O3  CaO  MgO  Na2O+K2O
  68.0～74.5  1.3～4.5 0.15～0.27  5.8～8.9  1.4～4.0  12.8～15.7
我国城市生活干污泥烧失量范围28.86％～54.81％，城市生活污泥无机灰分成分质量百分比范围：
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO  MgO  Na2O+K2O
18.75～40.84 7.10～18.24 4.80～7.50 0.90～10.68  0.46～10.69  1.79～5.67
本发明主要步骤如下：
(1)以城市污水处理厂脱水生活污泥和回收废玻璃为原料，以硼砂、氟硅酸钠之一为辅助原料，各组成质量百分比如下所示：城市生活干污泥20％～70％，废玻璃粉25％～75％，辅助原料2％～6％；
(2)将各种原料以上述比例加入到预混搅拌机中搅拌，同时以喷雾形式加入水，最终水分质量百分比含量为上述原料和水分总质量的20％～35％；搅拌均匀后，将混合好的原料送入造粒机造粒，颗粒为球形；将生料球放入烘箱中干燥，使生料球充分干燥；
(3)低温保温排炭阶段：300℃～600℃保温20～50分钟；室温至所选定的低温保温温度为以20℃/min的速率升温；
烧成保温阶段：850℃～950℃保温8～20分钟，低温保温排炭温度至烧成温度升温速率为15℃/min；
降温退火温度阶段：700℃以上以20℃/min的速率快速降温，700℃～500℃以10℃/min的速率降温，500℃以下以20℃/min的速率降温。
本发明污泥玻璃超轻环保陶粒能达到的技术指标：
堆积密度≤400Kg/m3
筒压强度≥1.0MPa
吸水率≤8％
本发明污泥玻璃超轻环保陶粒成型后的生料球具有好的强度，可避免在窑炉内烧结时发生开裂。由于生料球含有城市污水处理厂的污泥有机物含量高可有效降低陶粒烧制过程中的燃料消耗。本发明污泥玻璃超轻环保陶粒具有堆积密度低，筒压强度高，吸水率低等优点。
具体实施方式
实例1：将城市生活干污泥、废玻璃粉、硼砂以20∶75∶5的重量比加入球磨机中研磨8h，目的在于使原料磨细并充分混合，在磨细混匀后的配合料中加入20％的水，然后练泥成球。将生料球放入烘箱中在105℃下干燥2小时，然后放入电炉中，以下述温度制度进行烧制：室温～300℃升温速度20℃/min，300℃保温50min，300℃～850℃升温速度15℃/min，850℃保温20min，降温阶段850℃～700℃快速降温，700℃～500℃缓慢降温，500℃以下快速降温，缓慢降温阶段降温速率：10℃/min，快速降温阶段降温速率：20℃/min。通过以上步骤可制得堆积密度为392.4Kg/m3，筒压强度为1.3Mpa，吸水率为4％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准的陶粒产品。
实例2：将城市生活干污泥、废玻璃粉、硼砂以40∶58∶2的重量比加入球磨机中研磨8h，目的在于使原料磨细并充分混合，在磨细混匀后的配合料中加入30％的水，然后练泥成球。将生料球放入烘箱中在105℃下干燥2小时，然后放入电炉中，以下述温度制度进行烧制：室温～500℃升温速度20℃/min，500℃保温30min，500℃～950℃升温速度15℃/min，950℃保温8min，降温阶段950℃～700℃快速降温，700℃～500℃缓慢降温，500℃以下快速降温，缓慢降温阶段降温速率：10℃/min，快速降温阶段降温速率：20℃/min。通过以上步骤可制得堆积密度为384.7 Kg/m3，筒压强度为1.2MPa，吸水率为6％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准的陶粒产品。
实例3：将城市生活干污泥、废玻璃粉、硼砂以47∶47∶6的重量比加入球磨机中研磨8h，目的在于使原料磨细并充分混合，在磨细混匀后的配合料中加入30％的水，然后练泥成球。将生料球放入烘箱中在105℃下干燥2小时，然后放入电炉中，以下述温度制度进行烧制：室温～600℃升温速度20℃/min，600℃保温20min，600℃～900℃升温速度15℃/min，900℃保温15min，降温阶段900℃～700℃快速降温，700℃～500℃缓慢降温，500℃以下快速降温，缓慢降温阶段降温速率：10℃/min，快速降温阶段降温速率：20℃/min。通过以上步骤可制得堆积密度为380.4Kg/m3，筒压强度1.2Mpa，吸水率6％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准的陶粒产品。
实例4：将城市生活干污泥、废玻璃粉、硼砂以70∶25∶5的重量比加入球磨机中研磨8h，目的在于使原料磨细并充分混合，在磨细混匀后的配合料中加入35％的水，然后练泥成球。将生料球放入烘箱中在105℃下干燥2小时，然后放入电炉中，以下述温度制度进行烧制：室温～600℃升温速度20℃/min，600℃保温40min，600℃～950℃升温速度15℃/min，950℃保温20min，降温阶段950℃～700℃快速降温，700℃～500℃缓慢降温，500℃以下快速降温，缓慢降温阶段降温速率：10℃/min，快速降温阶段降温速率：20℃/min。通过以上步骤可制得堆积密度375.3Kg/m3，筒压强度1.05Mpa，吸水率8％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准的陶粒产品。
实例5：将城市生活干污泥、废玻璃粉、氟硅酸钠以20∶75∶5的重量比加入球磨机中研磨8h，目的在于使原料磨细并充分混合，在磨细混匀后的配合料中加入20％的水，然后练泥成球。将生料球放入烘箱中在105℃下干燥2小时，然后放入电炉中，以下述温度制度进行烧制：室温～300℃升温速度20℃/min，300℃保温50min，300℃～850℃升温速度15℃/min，850℃保温20min，降温阶段850℃～700℃快速降温，700℃-500℃缓慢降温，  500℃以下快速降温，缓慢降温阶段降温速率：10℃/min，快速降温阶段降温速率：20℃/min。通过以上步骤可制得堆积密度383.2Kg/m3，筒压强度1.2Mpa，吸水率6％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准的陶粒产品。
实例6：将城市生活干污泥、废玻璃粉、氟硅酸钠以40∶58∶2的重量比加入球磨机中研磨8h，目的在于使原料磨细并充分混合，在磨细混匀后的配合料中加入30％的水，然后练泥成球。将生料球放入烘箱中在105℃下干燥2小时，然后放入电炉中，以下述温度制度进行烧制：室温～500℃升温速度20℃/min，500℃保温30min，500℃～950℃升温速度15℃/min，950℃保温8min，降温阶段950℃～700℃快速降温，700℃～500℃缓慢降温，500℃以下快速降温，缓慢降温阶段10℃/min，快速降温阶段20℃/min。通过以上步骤可制得堆积密度为378.1Kg/m3，筒压强度为1.1MPa，吸水率为7％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准的陶粒产品。
实例7：将城市生活干污泥、废玻璃粉、氟硅酸钠以47∶47∶6的重量比加入球磨机中研磨8h，目的在于使原料磨细并充分混合，在磨细混匀后的配合料中加入30％的水，然后练泥成球。将生料球放入烘箱中在105℃下干燥2小时，然后放入电炉中，以下述温度制度进行烧制：室温～600℃升温速度20℃/min，600℃保温20min，600℃～900℃升温速度15℃/min，900℃保温15min，降温阶段900℃～700℃快速降温，700℃～500℃缓慢降温，500℃以下快速降温，缓慢降温阶段降温速率：10℃/min，快速降温阶段降温速率：20℃/min。通过以上步骤可制得堆积密度为373.6Kg/m3，筒压强度1.06Mpa，吸水率7％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准的陶粒产品。
实例8：将城市生活干污泥、废玻璃粉、氟硅酸钠以70∶25∶5的重量比加入球磨机中研磨8h，目的在于使原料磨细并充分混合，在磨细混匀后的配合料中加入350％的水，然后练泥成球。将生料球放入烘箱中在105℃下干燥2小时，然后放入电炉中，以下述温度制度进行烧制：室温～600℃升温速度20℃/min，600℃保温40min，600℃～950℃升温速度15℃/min，950℃保温20min，降温阶段950℃～700℃快速降温，700℃～500℃缓慢降温，500℃以下快速降温，缓慢降温阶段降温速率：10℃/min，快速降温阶段降温速率：20℃/min。通过以上步骤可制得堆积密度368.3Kg/m3，筒压强度1.03Mpa，吸水率8％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T 17431.1-1998标准的陶粒产品。

Claims (1)

1.一种低温烧制污泥玻璃超轻陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以城市污水处理厂脱水生活污泥和回收废玻璃为原料，以硼砂、氟硅酸钠之一为辅助原料，各组成质量百分比如下所示：城市生活干污泥20％～70％，废玻璃粉25％～75％，辅助原料2％～6％；
2)将各种原料以上述比例加入到预混搅拌机中搅拌，同时以喷雾形式加入水，最终水分质量百分比含量为上述原料和水分总质量的20％～35％；搅拌均匀后，将混合好的原料送入造粒机造粒，颗粒为球形；将生料球放入烘箱中干燥，使生料球充分干燥；
3)低温保温排炭阶段：300℃～600℃保温20～50分钟；室温至所选定的低温保温温度为以20℃/min的速率升温；
烧成保温阶段：850℃～950℃保温8～20分钟，低温保温排炭温度至烧成温度升温速率为15℃/min；
降温退火温度阶段：700℃以上以20℃/min的速率快速降温，700℃～500℃以10℃/min的速率降温，500℃以下以20℃/min的速率降温。
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