CN105272161B - 污泥烧结砖助剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥烧结砖助剂及其应用方法。针对现有技术中当砖坯料中污泥掺加量增高时，存在烧结砖强度性能不足、成品率低的缺陷，本发明提供了一种污泥烧结砖助剂及其应用方法。本发明助剂组分包括质量百分比的B₂O₃25％～35％、ZnO 40％～60％、MnO₂15％～25％，该产品使烧结过程中砖坯中结晶体增大、孔隙减小、砖坯料高温烧结过程中收缩形变不均匀性降低，从而提高成品率，提高成品砖的强度性能。本发明还提供助剂在污泥烧结砖中的应用，是将助剂加入砖坯料、混均。本发明提供的污泥烧结砖助剂组分简单，化学反应少，有利于焙烧过程化学反应过程的稳定性，产品应用污泥烧结砖助剂实现的污泥烧结砖新工艺而制备得到的污泥烧结砖，品质符合行业标准。

Description

污泥烧结砖助剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种助剂，特别是涉及一种污泥烧结砖助剂及其应用，以及一种污泥烧结砖，属于环境化工、污泥处置技术领域。

背景技术

市政污泥是市政污水处理与自来水生产的副产品。随着我国城镇污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥产量也急剧增加。市政污泥处理处置成为城市发展过程中急需解决的问题。市政污泥是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，并含有病原体、重金属及持久性有机物等有毒有害物质。污泥组分的一大特点是其有机物含量超过50％。

市政污泥包括处理与处置两个阶段。处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程，处置是指对处理后污泥进行消纳的过程，是污泥处理处置的终极目标，主要包括土地利用、焚烧、建材化利用、填埋等方式。污泥的建材化利用是市政污泥最终处置的理想方式之一，主要是指以污泥作为原料制造建筑材料，最终产物是可以用于工程的材料或制品。建材利用的主要方式有：污泥烧结制砖、污泥用于水泥熟料的烧制(即水泥窑协同处理处置)、污泥制陶粒等。

在污泥烧结砖技术中，污泥(一般是干化/半干化污泥)在砖坯中的掺加量一直是限制市政污泥高效建材化利用处置的重要因素。污泥掺加量对成品砖的质量，特别是抗压强度、孔隙度、外观裂纹等，影响很大。为了保证成品砖质量，含水率40％的污泥(一般称干化/半干化污泥)的掺加量一般限定在5％～15％之间。如建筑部2008年《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》行业标准CJ/T289-2008中，出于保证成品砖质量的考虑，建议污泥混合比例不超过10％(污泥含水率不超过40％)。

现有的污泥烧结砖技术中，当污泥掺加量增高时面临的一个技术问题在于，污泥有机质含量较一般烧结砖基料高，在高温烧结过程中，有机质烧失产生孔隙，孔隙度的增加以及孔隙的不均匀分布都影响砖坯料的收缩率，使砖坯产生形变，降低了成品砖强度，从而使成品率或品质降低或不能满足国家或行业标准。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种污泥烧结砖助剂，用以在高污泥掺加量条件下提高污泥烧结砖的抗压强度，提高成品砖产出率。

为实现上述目的，本发明首先提供一种污泥烧结砖助剂，其技术方案如下：

一种污泥烧结砖助剂，其特征在于：组分包括质量百分比的B₂O₃25％～35％、ZnO40％～60％、MnO₂15％～25％。

在优选条件下，上述污泥烧结砖助剂组分包括质量百分比的B₂O₃35％、ZnO 40％、MnO₂25％，或者B₂O₃25％、ZnO 55％、MnO₂20％，或者B₂O₃25％、ZnO 60％、MnO₂15％。

污泥烧结砖技术中，砖坯料包括污泥与烧结砖基料(如根据适地性原则采用的煤矸石、页岩、粘土等)两类。由于污泥有机质含量比烧结砖基料高出很多，因此当砖坯料中污泥掺加量增大后，砖坯料中有机质含量明显增加。在高温烧结过程中，有机质烧失产生孔隙，孔隙度的增加以及孔隙的不均匀分布都影响砖坯料的收缩率，使砖坯产生形变，降低成品率。同时成品砖的抗压强度也受到影响，进一步降低烧砖合格率。本发明污泥烧结砖助剂可在高温烧结过程中，破坏砖坯料中非有机质晶格的稳定性，使晶格产生缺陷而引起畸变，降低颗粒熔点，提早出现液相，产生共熔物。液相共熔物通过表面张力作用产生颗粒粘性并填充有机质烧失产生的孔隙。同时，利用“溶解-沉淀”机理，使溶解的小晶粒在大晶粒表面沉积、粘结、排出气体，使砖坯中的结晶体增大、孔隙减小，从而减小砖坯料高温烧结过程中收缩形变的不均匀性，提高成品率。同时也提高成品砖的强度性能、改善成品砖品质。

基于本发明污泥烧结砖助剂产品的性能，本发明还提供上述污泥烧结砖助剂在污泥烧结砖中的应用。应用方法是将污泥烧结砖助剂加入砖坯料，混匀，其中砖坯料包括污泥与烧结砖基料，烧结砖基料是煤矸石和/或页岩和/或粘土。

在优选条件下，是首先将污泥烧结砖助剂与污泥混匀，得污泥助剂混合物，再将污泥助剂混合物与烧结砖基料混匀。

上述污泥烧结砖助剂产品应用方法中，污泥烧结砖助剂掺加量是污泥质量的0.5％～1％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明污泥烧结砖助剂加入砖坯料中，能够使砖坯烧制过程中的结晶体增大、孔隙减小，从而提高在高污泥掺加量条件下的成品砖的强度，提高成品率以及合格率，有效提高污泥处置效率。(2)本发明提供的污泥烧结砖助剂组分简单，化学反应少，有利于焙烧过程化学反应过程的稳定性。(3)本发明污泥烧结砖助剂组分简单、常见、加工成本低，其使用方法操作工艺流程短、工艺标准易实现，实施成本低，便于推广。(4)应用污泥烧结砖助剂实现的污泥烧结砖新工艺而制备得到的污泥烧结砖，品质符合行业标准。

具体实施方式

下面结合优选实施例，对本发明的技术方案例作进一步的描述。

实施例一

制备一种污泥烧结砖助剂。

1、原料

B₂O₃(三氧化二硼)：市售，工业级，粉剂，含量大于等于95％

ZnO(氧化锌)：市售，工业级，粉剂，含量大于等于95％

MnO₂(二氧化锰)：市售，工业级，粉剂，含量大于等于95％

2、制备

取各原料，依质量百份比B₂O₃25％～35％，ZnO 40％～60％，MnO₂15％～25％混合均匀(具体见表1.1)，包装，得污泥烧结砖助剂。

表1.1 污泥烧结砖助剂组分配比(单位：质量百分比)

实施例二

实施例一所得污泥烧结砖助剂的使用及在污泥烧结砖中的应用。

1、原料

污泥烧结砖助剂：实施例一制得

污泥：市政污泥，含水率30％～40％，试验测试污泥热值及主要化学组分，并分为A、B、C三种样品，三种样品的主要特征及拟掺加比例如表2.1。所有污泥样品粉碎。

表2.1 污泥样

污泥样编号	A	B	C
				含水率	36％	40％	30％
试验测试热值	672大卡/千克	966大卡/千克	790大卡/千克
				烧失量	25.1％	29.2％	26.7％
拟掺加比例	40％	25％	35％

煤矸石，含水率7％，试验测试热值141大卡/千克，烧失量14.3％。

2、砖坯料制备

向污泥样中加入污泥烧结砖助剂，加入量是污泥质量的0.5％～1％，混匀得污泥助剂混合物。将污泥助剂混合物与烧结砖基料混合、破碎、搅拌均匀得砖坯料。砖坯料具体组分配比见表2.1。对照例取未添加污泥烧结砖助剂的污泥，将其与烧结砖基料混合、破碎、搅拌均匀得砖坯料。

表2.2 砖坯料组分配比(单位：质量百分比)

3、烧结砖操作工艺

所得砖坯料经陈化、搅拌加水、挤压成型、切条切坯、码坯码垛、干燥、焙烧等烧结砖后续生产工序，得成品烧结多孔砖。

4、成品砖性能检测

成品砖性能检测结果见表2.3。检测结果显示生产所得成品烧结多孔砖强度等级指标符合《烧结多孔砖和多孔砌块》(GB13544-2011)，且相较于未添加助剂的污泥砖坯料，其抗压强度及成品率均有普遍提高。

表2.3 烧结砖成品检测率及强度性能检测

Claims (13)

1.市政污泥烧结砖助剂，其特征在于：组分是质量百分比的B₂O₃ 25％～35％、ZnO 40％～60％、MnO₂ 15％～25％。

2.根据权利要求1所述的助剂，其特征在于：组分是质量百分比的B₂O₃ 35％、ZnO 40％、MnO₂ 25％，或者B₂O₃ 25％、ZnO 55％、MnO₂ 20％，或者B₂O₃ 25％、ZnO 60％、MnO₂ 15％。

3.根据权利要求1或2所述的助剂在市政污泥烧结砖中的应用方法。

4.根据权利要求3所述的应用方法，其特征在于：是将市政污泥烧结砖助剂加入砖坯料，混匀；所述砖坯料包括市政污泥与烧结砖基料，所述烧结砖基料是煤矸石和/或页岩和/或粘土。

5.根据权利要求4所述的应用方法，其特征在于：是将市政污泥烧结砖助剂与市政污泥混匀，得污泥助剂混合物，再将污泥助剂混合物与烧结砖基料混匀，作为砖坯料。

6.根据权利要求4或5所述的应用方法，其特征在于：所述污泥含水率不高于40％。

7.根据权利要求4或5所述的应用方法，其特征在于：所述砖坯料中污泥质量百分比含量不高于40％。

8.根据权利要求4或5任一所述的应用方法，其特征在于：所述污泥烧结砖助剂加入量是污泥质量的0.5％～1％。

9.根据权利要求8所述的应用方法，其特征在于：所述污泥烧结砖助剂加入量是污泥质量的0.6％。

10.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于：所述污泥烧结砖助剂加入量是污泥质量的0.5％～1％。

11.根据权利要求10所述的应用方法，其特征在于：所述污泥烧结砖助剂加入量是污泥质量的0.6％。

12.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于：所述污泥烧结砖助剂加入量是污泥质量的0.5％～1％。

13.根据权利要求12所述的应用方法，其特征在于：所述污泥烧结砖助剂加入量是污泥质量的0.6％。