CN102515605B - 一种河道淤泥轻质陶粒及其生产方法 - Google Patents

一种河道淤泥轻质陶粒及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种河道淤泥轻质陶粒及其生产方法。本发明的河道淤泥轻质陶粒，以河道淤泥为主要原料，经除杂、均化→干燥、陈化→造粒→焙烧→筛分即可制得成品。以100%城市河道淤泥制备出的河道淤泥轻质陶粒，其堆积密度为300-500kg/m3，其中部分河道淤泥也可用湖泊淤泥、沼泽淤泥等其他类粘土原料替代。本发明采用河道淤泥工业化生产出的陶粒各项性能指标均达到黏土陶粒国家标准GB2839-81要求。本发明以河道淤泥代替粘土即实现了废弃物的开发和利用，又保护了耕地，具有很好的社会效益、经济效益和环保效益。

Description

一种河道淤泥轻质陶粒及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种以河道淤泥为主要原料制造轻质保温墙体材料的轻质骨料及其生产方法，特别涉及一种用纯河道淤泥烧制轻质保温陶粒及其生产方法。
背景技术
河道淤泥是一种城市固体废弃物的重要种类之一。我国水运河道、江河湖泊等密布水网的河道疏浚就会产生大量淤泥。目前，我国对江河湖泊疏浚淤泥只采取临时堆埋的处理方法，占用土地同时会引起周围环境的二次污染。如何有效地、因地制宜、循环利用河道淤泥对避免带来二次污染、资源再循环利用、建设节约型社会具有重要的意义。
国外早在1973年已经尝试利用淤泥生产陶粒。挪威博尔高在1973年建成两条淤泥陶粒生产线，其生产能力为每年2×17万m3，主要原料是当地沼泽地淤泥和湖泊淤泥，生产的陶粒平均堆积密度为450kg/m3；1974年，奥地利安道夫建成1条年产20万m3的淤泥陶粒生产线，主要原料为当地河流的淤泥，生产的陶粒堆积密度为350kg/m3；1976年瑞典、德国等国也先后建成年产约16万m3-22万m3的4条陶粒生产线，主原料均为当地河流、湖泊淤泥，陶粒堆积密度350-520kg/m3。国内淤泥陶粒生产今年得到很大发展。2002年起，广州华穗轻质陶粒制品厂(年产陶粒约19万m3，)利用广州东江淤泥，采用窑内制粒法生产超轻陶粒(堆积密度约400kg/m3，)获得成功；2004年起，广东东莞、浙江温州、上虞、海宁等地7～8家陶粒厂，利用当地河流、湖泊的淤泥，采用生产出超轻、普通、高强陶粒。上述淤泥陶粒生产线均获得成功，生产出的陶粒堆积密度小、生产能耗低，经济和社会效益很好。
发明内容
本发明的目的是利用城市河道淤泥，通过科学配比合理工艺烧结出轻质、高强、耐腐蚀性强、抗震性能好的保温陶粒，提供一种充分利用废弃物、保护土资源、节能环保轻质淤泥陶粒及其生产方法。
本发明所述的纯河道淤泥为100％的河道淤泥，不掺杂其他粘土类原材料，尤其是城市河道淤泥。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种河道淤泥轻质陶粒，为以纯河道淤泥为原料进行焙烧制得，所述纯河道淤泥为原始河道淤泥经预处理后获得；所述纯河道淤泥的主要化学成分及其相应的重量百分含量为：SiO2占55-60％，Al2O3占15-20％，Fe2O3占4-6％，CaO和MgO共占3-8％，NaO和K2O共占2-10％；纯河道淤泥的烧失量为8-12％。
较佳的，所述河道淤泥轻质陶粒的堆积密度为300-500kg/m3。
较佳的，所述原始河道淤泥选自城市内河河道淤泥、湖泊淤泥和沼泽淤泥。
优选的，所述原始河道淤泥选自城市内河河道淤泥。
较佳的，所述原始河道淤泥的预处理为原始河道淤泥经除杂、均化、干燥、至少14天的陈化处理。所述除杂包括过滤和除砂。
较佳的，所述预处理后的纯河道淤泥，其含砂量控制在5％以下(重量百分含量)；粒径大于100μm的颗粒含量不多于10％(重量百分含量)；预处理后的纯河道淤泥的含水率为15-25％(重量百分含量)，即陈化后的纯河道淤泥的含水率。
进一步的，所述河道淤泥成型含水率控制在15-20％左右(重量百分含量)，所述成型含水率含水为对辊造粒前的河道淤泥含水率。
优选的，所述纯河道淤泥中，SiO2占55％，Al2O3占14.5％，Fe2O3占5.5％，CaO和MgO共占3％，NaO和K2O共占7％；纯河道淤泥的烧失量为12％。
本发明采用河道淤泥工业化生产出的轻质陶粒各项性能指标均达到黏土陶粒国家标准GB2839-81要求。
本发明所述的河道淤泥轻质陶粒的制备方法，包括如下步骤：
将原始河道淤泥依次经过除杂、均化、干燥、陈化后获得纯河道淤泥，将获得的纯河道淤泥依次经造粒、焙烧以及筛分步骤后获得所述河道淤泥轻质陶粒。
所述河道淤泥轻质陶粒的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)、本发明的原始河道淤泥含水率高，且含有大颗粒石块等杂物，应先经过初步过滤，除去粒径大于2mm的粗颗粒，主要目的是除去原始河道淤泥中的石块、树枝、水生植物等杂物。对于含砂量超高5％的河道淤泥要经过以下处理，将初步过滤后的河道淤泥搅拌成含水率为80％左右的泥浆，用离心浓缩机进行除砂处理，溢流出的泥浆送入沉积池进行沉积、均化。经自然干燥后的河道淤泥的含水率小于40％时，将淤泥由沉积池中取出干燥至含水率为20％左右送入陈化库陈化至少14天。陈化可以进一步降低淤泥含水率及有机物含量，并保证原料成分均匀，有利于陶粒的制粒和焙烧。
(2)、将上述陈化后的河道淤泥进行搅拌混合后，用对辊机造粒，经滚筒筛筛圆后并筛分出粒径≥5mm且≤15mm的颗粒，获得生料球。
(3)、将生料球投入回转窑中，通过调节引风机控制窑尾温度在200-300℃，对生料球进行干燥，干燥温度为200-300℃，干燥时间控制在20-30分钟。干燥的目的是除去生料球中水分，防止其突然进入高温区发生炸裂。
(4)、陶粒焙烧过程是陶粒生产的关键，焙烧温度、时间直接决定陶粒最终性能。干燥后的生料球在烧结窑内经过预热带、烧成带后完成烧制过程。生料球先进入预热带，预热带温度为400-800℃，预热时间控制在10-15分钟；生料球再经过膨胀烧成带，烧成带温度为1000-1200℃，烧成时间控制在6-10分钟；生料球最后进入冷却带，冷却带温度为800-500℃。陶粒的整个烧成周期为50-60分钟。其中，回转窑窑身的倾斜角为1.5-2度，干燥预热的回转窑小窑转速控制为2.5-3转/分，焙烧的回转窑大窑转速控制为3-4转/分。优选的，所述预热带温度为400-600℃；烧成带温度为1120-1200℃。
(6)、焙烧后的陶粒从出料口卸出，进入冷却机进行冷却获得所述河道淤泥轻质陶粒。
(7)、冷却后的轻质陶粒根据不同分类运送到堆场。
本发明利用河道淤泥烧制轻质陶粒具有如下特点：
1、利用河道淤泥替代黏土、页岩等原料烧制轻质陶粒，即保护了宝贵的土地资源，避免了开采页岩带来的环境问题，同时也解决了城市固体废弃物的处理问题。更重要的是在创造经济价值的同时保护了生态环境。
2、与泥土原料相比，河道淤泥含有较高量的有机物，具有一定量热值，一般为200-1800kcol/kg，故而在生料球烧制过程中，河道淤泥中有机物的燃烧可提供部分烧结热量。因此河道淤泥烧制的轻质陶粒能耗低，一定程度上降低生产成本。
3、河道淤泥成分波动较大，直接影响陶粒质量，所以本发明的河道淤泥需经过严格预处理后才能用作烧制轻质陶粒的原料。
附图说明
图1河道淤泥生产轻质陶粒的生产工艺流程
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
本发明以下的实施例中的轻质陶粒，为以纯河道淤泥为原料进行焙烧制得，所述纯河道淤泥为原始城市河道淤泥经预处理后获得；所述纯河道淤泥的主要化学成分及其相应的重量百分含量平均值为：SiO2占55-60％，Al2O3占15-20％，Fe2O3占4-6％，CaO和MgO共占3-8％，NaO和K2O共占2-10％；预处理后的纯河道淤泥，其含砂量控制在5％以下；粒径大于100μm的颗粒含量不多于10％；陈化后的纯河道淤泥含水率为15-25％。
实施例1：
城市河道疏浚淤泥先经过滤除杂，在淤泥堆场内进行初步均化，均化后的河道淤泥依次进行干燥、至少14天的陈化处理后，控制含水率为15-20％左右。然后经对辊制粒机成球，制成的生料球输入窑尾温度为280℃的双筒回转窑中，双筒回转窑窑身倾斜角度为1.5-2度，干燥预热的小窑转速2.5-3转/分，焙烧大窑转速3-4转/分，在温度为300℃的干燥带内干燥20分钟，进入预热温度为600℃的预热带预热15分钟，最后进入烧成温度为1150℃的烧成带焙烧10分钟后，将温度约为1000℃左右的热陶粒由窑头卸出，送入冷却设备进行冷却，即可烧制500级(kg/m3)轻质陶粒。
经检测，本实施例获得的轻质陶粒各项性能指标均达到黏土陶粒国家标准GB2839-81要求。
实施例2：
城市河道疏浚淤泥经除杂、均化、干燥、陈化处理后，控制含水率为20％左右，，然后经对辊制粒机成球，制成的生料球输入窑尾温度为280℃的双筒回转窑中，双筒回转窑窑身倾斜角度为1.5-2度，干燥预热的小窑转速2.5-3转/分，焙烧大窑转速3-4转/分，在温度为300℃的干燥带内干燥20分钟，进入预热温度为600℃的预热带预热15分钟，最后进入烧成温度为1180℃的烧成带焙烧8分钟，即可烧制300级(kg/m3)轻质陶粒。
经检测，本实施例获得的轻质陶粒各项性能指标均达到黏土陶粒国家标准GB2839-81要求。
实施例3：
城市河道疏浚淤泥经除杂、均化、干燥、陈化处理后，控制含水率为18％左右，，然后经对辊制粒机成球，制成的生料球输入窑尾温度为280℃的双筒回转窑中，双筒回转窑窑身倾斜角度为1.5-2度，干燥预热的小窑转速2.5-3转/分，焙烧大窑转速3-4转/分，在温度为200℃的干燥带内干燥30分钟，进入预热温度为400℃的预热带预热15分钟，最后进入烧成温度为1200℃的烧成带焙烧6分钟，即可烧制300级(kg/m3)轻质陶粒。
经检测，本实施例获得的轻质陶粒各项性能指标均达到黏土陶粒国家标准GB2839-81要求。
实施例4：
城市河道疏浚淤泥经除杂、均化、干燥、陈化处理后，控制含水率为15％-18％，然后经对辊制粒机成球，制成的生料球输入窑尾温度为280℃的双筒回转窑中，双筒回转窑窑身倾斜角度为1.5-2度，干燥预热的小窑转速2.5-3转/分，焙烧大窑转速3-4转/分，在温度为260℃的干燥带内干燥25分钟，进入预热温度为400℃的预热带预热10分钟，最后进入烧成温度为1120℃的烧成带焙烧10分钟，即可烧制500级(kg/m3)轻质陶粒。
经检测，本实施例获得的轻质陶粒各项性能指标均达到黏土陶粒国家标准GB2839-81要求。

Claims (6)

1.一种河道淤泥轻质陶粒，为以纯河道淤泥为原料进行焙烧制得，所述纯河道淤泥为原始河道淤泥经预处理后获得；所述纯河道淤泥的主要化学成分及其相应的重量百分含量为：SiO2占55-60%，Al2O3占15-20%，Fe2O3占4-6%，CaO和MgO共占3-8%，NaO和K2O共占2-10%；纯河道淤泥的烧失量为8-12%；
所述原始河道淤泥选自城市内河河道淤泥；
所述原始河道淤泥的预处理为原始河道淤泥经除杂、均化、干燥、至少14天的陈化处理；所述纯河道淤泥，其含砂量控制在5%以下重量百分含量；纯河道淤泥中粒径大于100μm的颗粒含量不多于10%重量百分含量；其含水率为15-25%重量百分含量；
所述除杂步骤为将原始河道淤泥经过滤除去粒径大于2mm的粗颗粒。
2.如权利要求1所述的河道淤泥轻质陶粒，其特征在于，所述河道淤泥轻质陶粒的堆积密度为300-500kg/m3。
3.如权利要求1或2所述的河道淤泥轻质陶粒的制备方法，包括如下步骤：
将原始河道淤泥依次经过除杂、均化、干燥、陈化后获得纯河道淤泥，将获得的纯河道淤泥经造粒步骤获得生料球，获得的生料球依次经焙烧、筛分步骤后获得所述河道淤泥轻质陶粒。
4.如权利要求3所述的河道淤泥轻质陶粒的制备方法，其特征在于，所述除杂步骤为将原始河道淤泥经过滤除去粒径大于2mm的粗颗粒；所述陈化的时间至少为14天；所述造粒获得的生料球的粒径≥5mm且≤15mm。
5.如权利要求3所述的河道淤泥轻质陶粒的制备方法，其特征在于，所述获得的纯河道淤泥的含砂量控制在5%以下重量百分含量，纯河道淤泥中粒径控制在大于100μm的颗粒含量不多于10%重量百分含量；经干燥、陈化处理后的河道淤泥含水率控制为15-25%重量百分含量。
6.如权利要求3所述的河道淤泥轻质陶粒的制备方法，其特征在于，所述生料球焙烧的步骤为：
（1）将生料球投入回转窑中进行干燥，生料球的干燥温度控制为200-300℃，干燥时间控制在20-30分钟；
（2）干燥后的生料球在回转窑内依次经过预热带、烧成带和冷却带后完成烧制，获得所述轻质陶粒；其中，预热带的预热温度控制为400-800℃，预热时间控制在10-15分钟；烧成带的烧成带温度控制为1000-1200℃，烧成时间控制在6-10分钟；冷却带的冷却带温度控制为800-500℃；
其中，回转窑窑身的倾斜角控制在1.5-2度，干燥预热的回转窑小窑转速控制为2.5-3转/分，焙烧的回转窑大窑转速控制为3-4转/分。
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Application publication date: 20120627

Assignee: Guangzhou Water Power Construction Engineering Co Ltd

Assignor: Tongji University

Contract record no.: 2014310000113

Denomination of invention: Light-weight ceramsites of riverway sludge and production method for same

Granted publication date: 20140305

License type: Exclusive License

Record date: 20140624

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Change date: 20140710

Contract record no.: 2014310000113

The licensee after: Guangzhou City Water Conservancy & Hydropower Station Construction Engineering Co., Ltd.

The licensee before: Guangzhou Water Power Construction Engineering Co Ltd

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Granted publication date: 20140305

Termination date: 20181215

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