CN103833321B

CN103833321B - 一种利用铸造用粘土砂湿法再生污泥制备页岩砖的方法

Info

Publication number: CN103833321B
Application number: CN201410070670.0A
Authority: CN
Inventors: 龙威; 黄晋; 夏露; 张友寿; 杨剑雄; 王小路
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: CN103833321A

Abstract

本发明涉及一种利用粘土砂湿法再生污泥制备页岩砖的方法，以铸造用粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉为主要原料制备一种烧结墙砖。铸造用粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉的配料比为30～40﹪：10-15%：40～55﹪：0～5﹪，加水量为配料总质量的18-22﹪。本发明同时也公开了这种烧结砖的制备方法，包括配料、破碎、过筛、搅拌、碾压、成型、干燥和焙烧步骤。此烧结砖不仅外形美观，而且泛霜、石灰爆裂、吸水率、饱和系数、力学强度试验、放射性指数等结果均满足烧结砖国标要求。

Description

一种利用铸造用粘土砂湿法再生污泥制备页岩砖的方法

技术领域

本发明涉及一种利用铸造用粘土砂湿法再生污泥制备页岩砖的方法，属工业废渣综合利用技术领域。

背景技术

粘土砂是由砂、粘土或者膨润土、水、附加物等按照一定的比例混制而成的。我国是个铸造大国，每年生产的铸件达数千万吨。据统计，2010年，我国主要铸件产量为3960万吨，其中出口铸件总量为202万吨，比2009年163万吨增长23.9%，其中70%左右的铸件是由粘土砂生产的。每生产一吨合格铸件需要排出一吨的旧砂。如果这些旧砂不加以回收利用，不仅造成资源的浪费，对环境也会造成严重的污染。因此，进行粘土砂回收再生技术的研究，是降低铸件成本、减少环境污染、节约资源的重要举措。

粘土砂是水溶性砂，利用湿法回收的效果好，砂粒表面粘结剂膜及水溶性物质去除率高，可以获得接近于新砂的质量。因此粘土砂很适合湿法再生。随之而来，就会产生大量的污水，在污水的处理过程中会产生大量的污泥。随着城市化的进展和环境质量标准的日益提高，污水处理率和污水处理程度也日益提高和深化，导致污泥的产量也大大提高。如果大量的污泥不加处置任意堆放和投弃，将会占用大量的有限耕地，不仅带来环境污染，产生二次污染，而且会造成资源的浪费。因此，如何将产量巨大的粘土砂湿法再生产生的污泥进行科学有效的处置和利用，使其减量化、稳定化、无害化、资源化，已经成为我国铸造行业广泛关注的课题之一。

铸造用粘土砂干法再生粉尘是粘土砂通过干法再生机再生回用时，粘土砂表面附着的部分膨润土颗粒、煤粉颗粒、灰尘等在干法再生机的搅拌作用下，膨润土颗粒、煤粉颗粒和灰尘等微粉脱离再生砂表面，通过除尘系统所获得的粉尘。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用铸造用粘土砂湿法再生污泥制备页岩砖的方法。

本发明方法，是以铸造用粘土砂湿法再生污泥和页岩粉为主要原料，干料包括铸造用粘土砂湿法再生污泥，铸造用粘土砂干法再生粉尘，页岩粉和煤粉。

具体方法包括如下步骤：

1）配料：按30～40﹪：10-15%：40～55﹪：0～5﹪比例分别称取铸造用粘土砂湿法再生污泥、铸造用粘土砂干法再生粉尘、页岩粉和煤粉；

2）过筛：将步骤1）称取的干粉过50目筛，除掉大颗粒；

3）搅拌：向过筛后的干粉中加入干粉总质量18~22%的水，然后置于碾轮式搅拌机搅拌15-30分钟；

4）成型：将搅拌完成的混合料放置于砖坯型中，在20-30MPa的压力下进行成型；

5）干燥：将取模后的砖坯放置于隧道式干燥炉中进行干燥；

6）焙烧：将干燥后的砖坯放入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度1200-1400℃，保温时间4-6h。

上述方案中，所述页岩粉为页岩通过破碎机进行破碎，获得的粒度为50-100目的粉料。

步骤5）中，干燥温度可为60-85℃，时间为1-2h。

步骤5）干燥后的页岩砖，其含水量为12-15wt%。

本发明方法，所用的干粉原料中，铸造用粘土砂湿法再生污泥配料最高为40%，粘土砂干法再生粉尘配料最高为15%。

本发明方法用再生污泥代替部分粘土或页岩，生产一种再生污泥页岩砖，产品达到烧结砖国家标准。研究结果表明，粘土砂湿法再生污泥与页岩搭配生产墙砖是一种较理想的搭配，页岩中的SiO₂可以固定再生污泥中的Na₂O、K₂O，再生污泥中的Na₂O、K₂O，不仅有助于内燃煤的充分燃烧完全，并使砖的烧结温度降低近50℃，再生污泥中的CaO，对煤中的S和F起到固定作用，减少煤中硫和氟对环境的污染。因此本发明为铸造行业粘土砂湿法的综合利用探索出了一条可行之路。

本发明具有以下效果：

1、本发明方法是将再生污泥和页岩配料，加入添加剂，制成块放在焙烧炉中焙烧，烧成温度较低，烧成时间短，易于控制。

2、本发明方法的生产工艺简单，流程短，投资少。

3、本发明能降低烧结砖的烧成温度50～100℃左右，处理再生污泥页岩砖有良好的经济效益，环保效益也十分显著。

附图说明

图1为本发明方法工艺流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明。

实施例中所使用的原材料：

（1）粘土砂湿法再生污泥。铸造用粘土旧砂通过连续式或间歇式湿法再生机按照砂水比1:2进行3-5次的湿法再生，再生过程中进行调酸处理，每次湿法再生完成后，将湿法再生后的污水和污泥收集、沉淀、过滤，获得湿的污泥原料，经过烘干后可得到粘土砂湿法再生污泥干粉。干粉经破碎后得到70-140目的干粉颗粒。其成分如下表所示：

	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O	TiO₂	SO₃	P₂O₅	烧失量
												铸造污泥	49.84	12.25	3.44	2.66	2.74	1.80	0.48	0.50	0.48	0.13	24.91

（2）粘土砂干粉再生粉尘。铸造用粘土旧砂通过干法再生机进行连续式干法再生后，获得包含煤粉颗粒、膨润土颗粒、膨润土死土和其它粉尘等的粘土砂干粉再生粉尘，其粒度约为70-140目，其中有效煤粉含量约4-6%，有效膨润土含量约6-8%。

（3）煤粉：粒度为70-140目。

（4）页岩：页岩通过粉碎机粉碎，粉碎后的粒度约为50-100目。成分如下：

	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O	TiO₂	SO₃	P₂O₅	烧失量
												页岩	63.50	12.69	5.45	1.89	1.30	0.38	0.12	0.62	-		13.68

实施例1：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为30kg:10kg:55kg:5kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的18%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在20MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为12%，在1200℃温度下焙烧4h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面存在轻微泛霜，经检测其抗压强度为19.8MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU15标准。

实施例2：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为30kg:10kg:55kg:5kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的22%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在30MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为15%，在1200℃温度下焙烧6h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面存在轻微泛霜，经检测其抗压强度为19.2MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU15标准。

实施例3：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为30kg:10kg:55kg:5kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的18%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在20MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为12%，在1400℃温度下焙烧4h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面没有泛霜，经检测其抗压强度为21.6MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU20标准。

实施例4：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为30kg:10kg:55kg:5kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的22%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在30MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为15%，在1400℃温度下焙烧6h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面没有泛霜，经检测其抗压强度为22.1MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU20标准。

实施例5：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为40kg:15kg:40kg:5kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的18%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在20MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为12%，在1200℃温度下焙烧4h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面没有泛霜，经检测其抗压强度为21.4MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU20标准。

实施例6：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为40kg:15kg:40kg:5kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的22%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在30MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为15%，在1200℃温度下焙烧6h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面没有泛霜，经检测其抗压强度为20.7MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU20标准。

实施例7：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为40kg:15kg:40kg:5kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的18%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在20MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为12%，在1400℃温度下焙烧4h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面没有泛霜，经检测其抗压强度为20.4MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU20标准。

实施例8：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为40kg:15kg:40kg:5kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的22%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在30MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为15%，在1400℃温度下焙烧6h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面没有泛霜，经检测其抗压强度为20.7MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU20标准。

实施例9：

称取经干燥、破碎、筛分后的粘土砂湿法再生污泥、粘土砂干法再生粉尘、页岩、煤粉，配料比为35kg:15kg:50kg:0kg，混合搅拌均匀后加水，加水量为配料总质量的22%，将加水后的混合配料再次进行搅拌、碾压获得制备页岩砖的砖坯泥料，对泥料在30MPa压力下进行压力成型和干燥处理，处理后的砖坯含水量为15%，在1400℃温度下焙烧6h获得成品页岩砖。获得的成品页岩砖外观形状没有缺陷，表面没有泛霜，经检测其抗压强度为21.0MPa，达到了《烧结普通砖》GB5101-2003的MU20标准。

Claims

1.一种利用铸造用粘土砂湿法再生污泥制备页岩砖的方法，其特征在于，是以铸造用粘土砂湿法再生污泥和页岩粉为主要原料，干粉原料包括粒度为70-140目的铸造用粘土砂湿法再生污泥，粒度为70-140目的铸造用粘土砂干法再生粉尘，粒度为50-100目的页岩粉和粒度为70-140目的煤粉；包括如下步骤：

1)配料：按30～40﹪：10-15%：40～55﹪：0～5﹪比例分别称取铸造用粘土砂湿法再生污泥、铸造用粘土砂干法再生粉尘、页岩粉和煤粉；

2)过筛：将步骤1）称取的干粉过50目筛，除掉大颗粒；

4）成型：将搅拌完成的混合料放置于砖坯模具中，在20-30MPa的压力下进行成型；

5）干燥：将取模后的砖坯放置于隧道式干燥炉中进行干燥；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述页岩粉为页岩破碎获得的粒度为50-100目的粉料。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤5）中，干燥温度为60-85℃，时间为1-2h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5）干燥后的页岩砖含水量为12-15wt%。