CN101215150A - 一种固体废弃物烧制陶粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种固体废弃物烧制陶粒的制备方法属于建筑材料领域。本发明以煤矸石、污泥和废玻璃粉为原料烧制高性能陶粒产品。配方中各组分所占质量百分比为：煤矸石15～45％，城市生活干污泥25％～50％，废玻璃粉20％～50％。根据上述配方所制备的陶粒生坯干燥后在300℃～600℃保温20～50分钟进行低温排炭，950℃～1100℃8～20分钟烧成，所得到的陶粒产品性能符合《轻集料及其试验方法GB/T 17431.1－1998标准》。

Description

一种固体废弃物烧制陶粒的制备方法
技术领域
一种利用煤矸石、污泥和废玻璃粉烧制轻质高强陶粒的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
煤矸石是我国目前排放量最大的固体废弃物，其产量占原煤总产量的15％～20％，目前我国已积存50亿吨，而且以年排放量1.5亿吨的速度快速增长。我国年产干污泥量约为50万吨，目前主要以填埋为主。煤矸石和污泥的堆放和填埋，不仅占有了大量的土地，并且造成了巨大的环境污染，急需加以无害化处理。陶粒作为一种建筑材料，可以大量消耗不能降解的无机非金属质固体废弃物，为处理这些固体废弃物提供了一个有效的手段。
现有煤矸石陶粒在成型过程中需要加入粘结剂(粘土、聚乙烯醇等)，一般烧制温度在1100℃以上。现有污泥陶粒也要加入粘土等提高制品强度的天然矿物，烧制温度均在1050℃以上，有的甚至在1250℃时烧成。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。
发明内容
本发明以现有的污泥陶粒、煤矸石陶粒和玻璃陶粒制造技术为基础，是这些技术的发展。本发明以煤矸石、回收废玻璃粉和污泥作为主要原料，制备煤矸石污泥废玻璃全固体废弃物轻质高强陶粒，为煤矸石、污泥回收废玻璃的销纳和陶粒的制造提供了一个新的途径。
本发明以煤矸石、城市生活干污泥和回收废玻璃粉为主要原料，其中的煤矸石成分接近粘土，有效增加了为所制备的陶粒制品强度，煤矸石所含的碳既可以增加热值，又可以起到发泡的作用；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，同时增加了玻璃相使烧制温度下生成的鼓泡气体无法溢出，最终在坯体内形成气泡体现轻质特点。
在已有的煤矸石陶粒、污泥陶粒和玻璃陶粒的技术基础上，本发明提供了一种全固体废弃物在较低温度下烧制煤矸石污泥玻璃轻质高强陶粒的方法。
本发明所提供的一种全固体废弃物在较低温度下烧制煤矸石污泥玻璃轻质高强陶粒，其特征在于：以煤矸石、污泥和玻璃粉为主要原料，制备陶粒配合料，在950℃～1100℃烧制陶粒。我国煤矸石的化学成分质量百分比范围：
  SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   MgO   Na2O和K2O
  51～65   16～36   2.28～16.43   0.42～2.32   0.44～2.41   1.45～3.90
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和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和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
本发明步骤如下：
(1)以煤矸石、城市污水处理厂脱水生活污泥和回收废玻璃为原料，各组成质量百分比如下所示：煤矸石15％～45％，城市生活干污泥25％～50％，废玻璃粉20％～50％；
(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％～30％；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：950℃～1100℃保温8～20分钟，低温保温排炭温度至烧成温度升温速率：10℃/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。
本发明煤矸石污泥废玻璃全固体废弃物轻质高强陶粒能达到的技术指标：
堆积密度≤563Kg/m3
筒压强度≥4.3MPa
吸水率≤5％
本发明煤矸石污泥废玻璃全固体废弃物轻质高强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。由于生料球中煤矸石含有碳、城市污水处理厂的污泥有机物含量高，二者可有效降低陶粒烧制过程中的燃料消耗。本发明煤矸石污泥废玻璃全固体废弃物陶粒具有堆积密度低，筒压强度高，吸水率低等优点，其性能指标大幅优于《轻集料及其试验方法GB/T17431.1-1998标准》规定，属于轻质高强陶粒。
具体实施方式
实例1：将煤矸石、城市生活干污泥、废玻璃粉以15∶35∶50的重量比加入球磨机中研磨至80目筛筛余质量百分比小于1％，在磨细混匀后的配合料中加入24％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℃～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为546Kg/m3，筒压强度为4.3Mpa，吸水率为3％，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：将煤矸石、城市生活干污泥、废玻璃粉以30∶50∶20的重量比加入球磨机中研磨至80目筛筛余质量百分比小于1％，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℃～1100℃升温速度15℃/min，1100℃保温8min，降温阶段1100℃～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517Kg/m3，筒压强度为4.4MPa，吸水率为5％，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：将煤矸石、城市生活干污泥、废玻璃粉以45∶25∶30的重量比加入球磨机中研磨至80目筛筛余质量百分比小于1％，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～600℃升温速度20℃/min，600℃保温20min，600℃～1050℃升温速度15℃/min，1050℃保温15min，降温阶段1050℃～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563Kg/m3，筒压强度4.7Mpa，吸水率3.5％，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：将煤矸石、城市生活干污泥、废玻璃粉以32∶64∶32的重量比加入球磨机中研磨至80目筛筛余质量百分比小于1％，在磨细混匀后的配合料中加入27％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℃～1100℃升温速度15℃/min，1100℃保温15min，降温阶段1100℃～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541Kg/m3,筒压强度4.75Mpa，吸水率2％，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：将煤矸石、城市生活干污泥、废玻璃粉以19∶43∶38的重量比加入球磨机中研磨至80目筛筛余质量百分比小于1％，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26％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℃～1000℃升温速度15℃/min，1000℃保温20min，降温阶段1000℃～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533Kg/m3，筒压强度4.5Mpa，吸水率5％，符合国家轻集料及其试验方法GB/T17431.1-1998标准的陶粒产品。
实例6：将煤矸石、城市生活干污泥、废玻璃粉以42∶31∶27的重量比加入球磨机中研磨至80目筛筛余质量百分比小于1％，在磨细混匀后的配合料中加入28％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℃～1100℃升温速度15℃/min，1100℃保温15min，降温阶段1100℃～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556Kg/m3，筒压强度4.6Mpa，吸水率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。

Claims (1)

1.一种固体废弃物烧制陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以煤矸石、城市污水处理厂脱水生活污泥和回收废玻璃为原料，各组成质量百分比如下所示：煤矸石15％～45％，城市生活干污泥25％～50％，废玻璃粉20％～50％；
(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％～30％；搅拌均匀后，将混合好的原料送入造粒机造粒；然后将陶粒生坯放入烘箱中充分干燥；
(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：950℃～1100℃保温8～20分钟，低温保温排炭温度至烧成温度升温速率：10℃/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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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Assignee: Taizhou Fangyuan Building Material Co., Ltd.

Assignor: Beijing University of Technology

Contract record no.: 2010330001012

Denomination of invention: Method for burning haydite by solid castoff

Granted publication date: 20090826

License type: Exclusive License

Open date: 20080709

Record date: 20100526

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Granted publication date: 20090826

Termination date: 20160118

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