CN102051943A - 一种用城市污泥生产的烧结轻质环保砖及其制造方法 - Google Patents

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本发明涉及一种用城市污泥生产的烧结轻质环保砖及其制造方法,其特征在于它采用污泥、炉渣、垃圾灰渣、粘土、氧化钙、硫酸钙、碳酸钠、氯化钙、硫酸亚铁、硫酸镁、Li高分子重金属捕集剂和水为原料,经混合搅拌呈潮湿状后真空挤泥机挤压经切坯机切割成型,在25-30MPa的压力下制成污泥轻质环保砖坯,再将成型经自然干燥后的轻质环保砖坯进轮窑进行焙烧后制成轻质环保砖产品,用本发明原料还可制成不同规格的空心砌块和人行道路砖,该产品具有重量轻,强度高,无污染,成本低,效益好的优点及效果。

Description

一种用城市污泥生产的烧结轻质环保砖及其制造方法技术领域
[0001] 本发明涉及一种用城市污泥生产的烧结轻质环保砖,具体地说它是以城市污泥, 经过脱水后的干泥粉为主要原料生产的烧结轻质环保砖,属废物处理领域。
[0002] 本发明还涉及该烧结轻质环保砖的制造方法。背景技术
[0003] 城市污泥是在污水处理厂对污水进行处理过程中分离出来的固体废弃物,污泥的 成分及来源均比较复杂,其中含有大量的氮磷钾等多种营养元素和有机物质及重金属元素 等有毒有害物质。随着我国工业生产和经济的高速发展及城市人口的不断增加,工业废水 和生活污水的排放量日益增多,污泥的产生量也迅速增加。大量积累的污泥,不仅将占用大 量的土地,而且其中的有害成分如重金属;铜、铬、砷、汞、镉等,病原菌、寄生虫卵、有机污染 物及臭气将成为影响城市环境卫生的一大公害。各级政府及有关部门都在积极寻找有效的 处理技术,目前我国对城市污泥的处理方法,主要是采用填埋方法进行处理,以减少对环境 的污染。但是,污泥的成分比较复杂,特别是重金属,若未经处理直接填埋,将会污染土壤和 地下水资源,容易产生二次污染,对环境造成危害。长期填埋需要占用大量的土地资源,如 何妥善科学地对污泥进行处理处置,使其达到减量化、稳定化、无害化和资源化。已成为中 国乃至全世界环境界的科研人员广泛关注的一大课题之一。发明内容
[0004] 本发明的目的正是为了解决上述存在的问题而提供一种用城市污泥生产的烧结 轻质环保砖,从而解决了城市污泥对环境的污染,还解决了城市污泥的资源再生利用,并变 废为宝,化害为益,废弃物的资源良性循环利用。
[0005] 本发明还提供该烧结轻质环保砖的制造方法。
[0006] 本发明的目的是通过下列技术方案实現的;
[0007] —种用城市污泥生产的烧结轻质环保砖,它由下述重量配比的原料制成;
[0008]污泥粉料 35〜50份炉渣粉料 15〜30份垃圾灰渣粉料 15〜25份粘土粉料 20〜30份氧化钙 15〜25份硫酸钙 3〜6份碳酸钠 1〜3份氯化钙 卜2份硫酸亚铁 1〜3份硫酸镁 3〜6份Li高分子重金属捕集剂 0.2〜0.6份水 12〜20份,
[0009] 所述的污泥粉料是城市污水处理厂对生活污水和工业废水进行处理过程中产生 的沉淀物和污水表面漂浮的残渣的混合物,经脱水、除臭、消毒、螯合处理后,再经轮碾分选 后制成粒径为小于_3mm的粉料;所述的炉渣粉料是各种类型的煤炭锅炉燃烧后排出的废 渣,经过破碎、分选、粉碎、磁选去除废金属后其粉碎粒径为小于_3mm的粉料;所述的垃圾 灰渣粉料是生活垃圾经焚烧后排出的废渣,经过分选、粉碎、磁选去除废金属后其粉碎粒径 为小于-3mm的粉料;所述的粘土粉料为易熔性粘土,可塑性指数在15 %以上和干燥敏感 性,磨细粒度为小于_2mm的粉料。
[0010] 所述粘土粉料也可用采挖的粘土为原料,再进行加工处理,具体方法是:
[0011] 将采出的粘土堆放在露天进行风化处理,风化后再进行细磨至_2mm :粘土中掺加 碳酸钠1〜2%制备成改性粘土。
[0012] 用城市污泥生产的烧结轻质环保砖的制造方法,它按照下述步骤进行:
[0013] (a)将35〜50重量份(下同)的污泥粉料、15〜30份的炉渣粉料、15〜25份的 垃圾灰渣粉料、20〜30份的粘土粉料、15〜25份的氧化钙、3〜6份的硫酸钙、1〜3份的 碳酸钠、1〜2份的氯化钙、1〜3份的硫酸亚铁、3〜6份的硫酸鎂、0. 2〜0. 6份的Li高 分子重金属捕集剂和12〜20份水混合采用双轴搅拌机搅拌呈潮湿状后利用真空挤泥机挤 压经切坯机切割成型,在25〜30Mpa的压力下制造成型的污泥轻质环保砖坯,进行自然干 燥,
[0014] (b)再将成型经自然干燥后的污泥轻质环保砖坯在轮窑进行焙烧制成污泥轻质环 保砖产品。
[0015] 所述的氧化钙和硫酸钙其粉碎粒径为-0. 2mm。
[0016] 本发明采用城市污泥、炉渣、垃圾灰渣、粘土为轻质环保砖的主要原料,利用粘土 作为粘结剂,氧化钙、硫酸钙作为固化剂,利用炉渣和垃圾灰渣作为环保砖的内燃原料,是 因为炉渣和垃圾灰渣本身含有一定量的固定炭为20%〜30%,其发热量为1500〜2500KJ/ kg ;能够燃烧,即节约能源,又保护环境。与氧化钙、硫酸钙、碳酸钠、氯化钙、Li高分子重金属捕集剂化学原料混合制造成污泥轻质环保砖坯,利用轮窑进行焙烧。用硫酸亚铁为还原 剂,硫酸镁为硫酸亚铁的保持剂,可使污泥中的臭气充分分解,达到迅速除臭的目的。
[0017] 所述的炉渣粉料是各种类型的煤炭经过锅炉燃烧后排出的废渣,其中含有一定量 的炭分,可作为污泥烧结轻质环保砖的内燃原料,所述的垃圾灰渣粉料,其中含有一定量 的炭分,可以作为污泥烧结轻质环保砖的内燃原料,所述的粘土粉料种类较多,但是,用于 生产污泥制造的烧结轻质环保砖的粘土,必须是为易熔性粘土,并要求具有可塑性指数在 15%以上和干燥敏感性。如不符合这些条件,则要对粘土原料进行加工处理:
[0018] 将采出的粘土堆放在露天,经日光、雨水、冰雪的冻融、溶解等风化作用,使土料内 部发生分解、崩裂、松散,通过风化作用,使水分借着毛细管作用分布均勻,从而提高粘土 的可塑性,改善粘土原料的性能;粘土细磨后由于比表面积增大,加水后吸附水膜的能力 增加。同时,磨细后毛细孔变小,毛细管引力增大,有利于提高可塑性,磨细粒度一般为小 于-2mm ;掺加碱性物质:在粘土中掺加无机质碳酸钠能提高粘土的可塑性。
[0019] 本发明的污泥轻质环保砖的制造方法,是将污泥粉料采用Li高分子重金属捕集 剂对其进行螯合处理,使污泥达到强化化学稳定化,使重金属元素被捕集,生成交联网状结 构的鳌合物,实现了污泥的高效稳定化。与炉渣粉料、垃圾灰渣粉料、粘土粉料、氧化钙、硫 酸钙、碳酸钠、氯化钙、硫酸亚铁、硫酸镁和水混合采用双轴搅拌机搅拌呈潮湿状后利用真 空挤泥机挤压经切坯机切割成型,在25〜30Mpa的压力下制成污泥轻质环保砖坯,进行自 然干燥7天后。再将成型后经自然干燥的污泥轻质环保砖坯用电瓶车送进轮窑进行焙烧。 经焙烧后制成污泥轻质环保砖产品。从而解决了污泥处理难的问题,实现了污泥的资源化 循环利用,以减少对自然环境的污染。
[0020] 用本发明的原料还可制成不同规格的空心砌块和人行道砖。
[0021] 按照本发明技术生产的污泥烧结轻质环保砖,经國家规定的有关建筑材料质量检 测部门检验,各项技术指标均达到國家规定的建筑墙体材料标准要求。
[0022] 经广东省建材科学研究院建材产品质量检验中心检测结果如下:
[0023] 污泥轻质环保实心砖检测:依据广州市建委文件:穗建筑0002) 15号文和 JC525-93 标准。规格:240x115x53mm。
[0024] a)抗压强度:10块平均值:15Mpa,单块最小值:9. 8Mpa。
[0025] b)抗折強度:平均值:3. 5Mpa,单块最小值:2. 97Mpa。
[0026] C)吸水率 16.8%。
[0027] d)体积密度为:1500Kg/m3。
[0028] e)放射性:内照射:0. 5、外照射:0. 7,优于国家标准。检验依据:GB6566_2001《建筑材料放射性核素限量》
[0029] 污泥空心砌块的检验依据:GB/T15229-2002,规格为:390X190X190mm,抗压强 度平均值为:8. 4Mpa,单块最小值为:7. 9Mpa,干燥表观密度为:1052Kg/m3,干缩率为: 0. 023%,均优于國家规定的5. 0级的标准。
[0030] 由于采取上述技术方案本发明技术与已有技术相比较具有如下优点及效果:
[0031] a)本发明的污泥烧结轻质环保砖,在焙烧过程中将有毒重金属都封存在砖坯中, 还杀死了所有有害细菌,而且砖没有异味孔隙多,具有一定的隔声、隔热效果等,由于污泥、 炉渣、垃圾灰渣的相对密度比粘土小,粘土所占比例只有20%,因此,每一块轻质环保砖比全粘土实心砖要轻OJkg以上,而制成空心砌块比石粉水泥砌块要轻30%以上。因此能够 减轻建筑物的自重和延长高层楼房的使用寿命;
[0032] b)生产工艺简单,无三废排放,符合国家循环经济政策和國务院66号文“关于大 力发展节能、节地、节水、节材、利废、保温、隔热等新型建筑墙体材料”要求精神,且投资少、 見效快、成本低、效益好,适合各级办厂;
[0033] c)利用污泥、炉渣、垃圾灰渣制砖替代传统的实心粘土砖,为绿色建材,有广泛的 发展前景;
[0034] d)采用污泥垃圾灰渣和炉渣作为轻质环保砖的内燃焙烧原料,可充分利用污泥垃 圾灰渣和炉渣等可燃性工业废料,节约能源降低成本,又减少环境污染。还可加快轮窑的焙 烧速度,加速轮窑周转,提高成品的质量和产量。缩短坯体干燥周期,减轻成品砖的表观密 度。减少导热系数和热损失,提高隔热保温能力;提高效益。
[0035] e)解决了污泥、垃圾灰渣和炉渣在填埋过程中需要占用大量的土地资源和容易造 成二次污染的难题,既保护了环境,又节约了土地。具体实施方式
[0036] 实施例1
[0037] 将城市污水处理厂对生活污水和工业废水进行处理过程中产生的沉淀物和污水 表面漂浮的残渣的混合物,经脱水、除臭、消毒、螯合处理后,再经轮碾分选后制成粒径为小 于-3mm的污泥粉料;
[0038] 将各种类型的煤炭经过锅炉燃烧后排出的废渣,经过破碎、分选、粉碎、磁选去除 废金属后其粉碎粒径为小于_3mm的炉渣粉料;
[0039] 将生活垃圾经焚烧后排出的废渣,经过分选、粉碎、磁选去除废金属后其粉碎粒径 为小于-3mm的垃圾灰渣粉料;
[0040] 将易熔性粘土,可塑性指数在15%以上和干燥敏感性,磨细粒度为小于_2mm的粘 土粉料,
[0041] 取上述制备的污泥粉料35kg、炉渣粉料Mkg、垃圾灰渣粉料Mkg、粘土粉料20kg、 粒径为-0. 2mm的氧化钙Mkg、硫酸钙3kg、碳酸钠1kg、氯化钙1kg、硫酸亚铁1kg、硫酸镁 3kg、Li高分子重金属鳌合剂0. 2kg和水Ukg,将上述原料混合采用双轴搅拌机搅拌呈潮 湿状后利用真空挤泥机挤压经切坯机切割成型,在^Mpa的压力下制成污泥轻质环保砖 坯,进行自然干燥7天后,再将成型后经自然干燥的轻质环保砖坯用电瓶车送进轮窑进行 焙烧,经焙烧后制成污泥轻质环保砖产品。经检测平均抗压強度为:15Mpa,抗折强度为: 3. 5Mpa。吸水率16.8%,体积密度1500kg/m3,放射性:内照射0. 5,外照射0. 7,均达到国家 标准要求。
[0042] 实施例2
[0043] 取实施例1的污泥粉料40kg、炉渣粉料20kg、垃圾灰渣粉料Wkg、粘土粉料25kg、 粒径为0. 2mm的氧化钙Wkg、硫酸钙4kg、碳酸钠^ig、氯化钙1. ^g、硫酸亚铁^cg、硫酸 镁4kg、Li高分子重金属捕集剂0. 4kg和水14kg,将上述原料混合采用双轴搅拌机搅拌呈 潮湿状后利用真空挤泥机挤压经切坯机切割成型,在25Mpa的压力下制成污泥轻质环保砖 坯,进行自然干燥7天后,再将成型后经自然干燥的污泥环保砖坯用电瓶车送进轮窑进行焙烧,经焙烧后制成污泥轻质环保砖产品。经检测平均抗压強度为:llMpa,抗折強度为:2. 97Mpa。
[0044] 实施例3
[0045] 取实施例1污泥粉料50kg、炉渣粉料30kg、垃圾灰渣粉料25kg、粘土粉料30kg、粒 径为-0. 2mm的氧化钙25kg、硫酸钙^cg、碳酸钠3kg、氯化钙^ig、硫酸亚铁3kg、硫酸镁^cg、 Li高分子重金属捕集剂0. 6kg和水20kg,将上述原料混合搅拌呈潮湿状后用机械振动挤压 成型,在30Mpa的压力下制成污泥轻质空心砌块,进行自然干燥7天后,再将成型后经自然 干燥的污泥轻质空心砌块用电瓶车送进轮窑进行焙烧,经焙烧后制成污泥轻质空心砌块产 品。经检测平均抗压强度为:8.4Mpa,单块最小值为:7.9Mpa,干燥表观密度为:1052kg/m3, 干缩率为:0. 023%,均优于国家规定的5. 0级的标准。
[0046] 实施例4
[0047] 将采出的粘土堆放在露天进行风化处理,风化后再进行细磨至_2mm :粘土中掺加 碳酸钠1%,制成改性粘土粉料,
[0048] 取实施例1的污泥粉料45kg、炉渣粉料Wkg、垃圾灰渣粉料20kg、改性粘土粉料 ^kg、粒径为0. 2mm的氧化钙20kg、硫酸钙^g、碳酸钠2. ^g、氯化钙1. 8kg酸亚铁1. 5kg, 硫酸镁^g、Li高分子重金属捕集剂0. 5kg和水Wkg,将上述原料混合采用双轴搅拌机搅拌 呈潮湿状后利用真空挤泥机挤压经切坯机切割成型,在25Mpa的压力下制成污泥轻质环保 砖坯,进行自然干燥7天后,再将成型后经自然干燥的污泥环保砖坯用电瓶车送进轮窑进 行焙烧,经焙烧后制成污泥轻质环保砖产品。经检测平均抗压強度为:13Mpa,抗折強度为:3. IMpa0
[0049] 实施例5
[0050] 将采出的粘土堆放在露天进行风化处理,风化后再进行细磨至_2mm :粘土中掺加 碳酸钠2 %,制成采挖的改性粘土粉料[0051 ] 取实施例1的污泥粉料40kg、炉渣粉料2^g、垃圾灰渣粉料2^g、改性粘土粉料 23kg、粒径为0. 2mm的氧化钙22kg、硫酸钙4kg、碳酸钠1. ^g、氯化钙1. 5kg酸亚铁2. 5kg, 硫酸镁4. 5kg, Li高分子重金属捕集剂0. 3kg和水Wkg,将上述原料混合采用双轴搅拌机 搅拌呈潮湿状后利用真空挤泥机挤压经切坯机切割成型,在30Mpa的压力下制成污泥轻质 环保砖坯,进行自然干燥7天后,再将成型后经自然干燥的污泥环保砖坯用电瓶车送进轮 窑进行焙烧,经焙烧后制成污泥轻质环保砖产品。经检测平均抗压強度为:14Mpa,抗折強度 为:3. 5Mpa。

Claims (4)

1. 一种用城市污泥生产的烧结轻质环保砖,其特征在于它由下述重量配比的原料制成;污泥粉料 35〜50份炉渣粉料 15〜30份垃圾灰渣粉料 15〜25份粘土粉料 20〜30份氧化钙 15〜25份硫酸钙 3〜6份碳酸钠 1〜3份氯化钙 卜2份硫酸亚铁 1〜3份硫酸镁 3〜6份Li高分子重金属捕集剂 0.2〜0.6份水 12〜20份,所述的污泥粉料是城市污水处理厂对生活污水和工业废水进行处理过程中产生的沉 淀物和污水表面漂浮的残渣的混合物,经脱水、除臭、消毒、螯合处理后,再经轮碾分选后制 成粒径为小于_3mm的粉料;所述的炉渣粉料是各种类型的煤炭锅炉燃烧后排出的废渣,经过破碎、分选、粉碎、磁 选去除废金属后其粉碎粒径为小于_3mm的粉料;所述的垃圾灰渣粉料是生活垃圾经焚烧后排出的废渣,经过分选、粉碎、磁选去除废金 属后其粉碎粒径为小于_3mm的粉料;所述的粘土粉料为易熔性粘土,可塑性指数在15%以上和干燥敏感性,粒度为小 于-2mm的粉料。
2.根据权利要求1所述的一种用城市污泥生产的烧结轻质环保砖,其特征在于所述粘 土粉料也可用采挖的粘土为原料,再进行加工处理,具体方法是:将采出的粘土堆放在露天进行风化处理,风化后再进行细磨至_2mm :粘土中掺加碳酸 钠1〜2%制备成改性粘土。
3.如根据权利要求1所述的一种用城市污泥生产的烧结轻质环保砖的制造方法,其特 征在于它按照下述步骤进行:(a)将35〜50重量份(下同)的污泥粉料、15〜30份的炉渣粉料、15〜25份的垃圾 灰渣粉料、20〜30份的粘土粉料、15〜25份的氧化钙、3〜6份的硫酸钙、1〜3份的碳酸 钠、1〜2份的氯化钙、1〜3份的硫酸亚铁、3〜6份的硫酸鎂、0. 2〜0. 6份的Li高分子 重金属捕集剂和12〜20份水混合采用双轴搅拌机搅拌呈潮湿状后利用真空挤泥机挤压经 切坯机切割成型,在25〜30Mpa的压力下制造成型的污泥轻质环保砖坯,进行自然干燥,(b)再将成型经自然干燥后的污泥轻质环保砖坯在轮窑进行焙烧制成污泥轻质环保砖产品。
4.根据权利要求1、2或2所述的污泥烧结轻质环保砖,其特征在于所述的氧化钙和硫 酸钙其粉碎粒径为-0. 2mm。
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