CN106938914A - 一种污泥和淤泥烧结砖制备方法 - Google Patents

一种污泥和淤泥烧结砖制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种污泥和淤泥烧结砖制备方法，包括：将脱水剂和助滤增强剂加入湿污泥中，并搅拌、脱水制成混合料泥饼；将干化河湖淤泥粉加入混合料泥饼中搅拌、陈化得到制坯料；将所述制坯原料压制成型得到待干燥砖坯；将所述砖坯依次进行室温干燥和干燥室干燥，得到待烧制砖坯；将所述待烧制砖坯在950～1050℃温度下进行烧制。本发明提供了一种污泥和淤泥烧结砖制备方法，达到了提升成品率和品质，降低能耗，实现资源再生利用的效果。

Description

一种污泥和淤泥烧结砖制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种污泥和淤泥烧结砖制备方法。
背景技术
污泥是城镇污水处理厂污水处理的产物，主要来源于初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。每万立方米污水经处理后污泥产生量(按含水率80％计)一般约为5～10t。住房和城乡建设部于2011年颁发的《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》所指出的：城镇污水处理过程产生的大量污泥还未普遍得到有效处理处置。这些污泥含水率高，污染性大，非常容易对地下水、土壤等造成二次污染，成为环境安全和公众健康的威胁，制约了生态文明建设。目前技术可实现初沉污泥的含水率通常为97％～98％；活性污泥的含水率通常为99.2％～99.8％；污泥经浓缩之后，含水率通常为94％～96％；经脱水之后，可使含水率降低到80％左右。因此，污泥处理处置作为我国城镇减排及生态文明的重要内容，如何实现污泥的无害化、资源化与低碳节能成为当前污泥处置的关键技术。
目前国外针对污泥的处理处置主要有：焚烧，堆肥，沙化土壤改良剂。目前国内城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，而大部分未进行规范化的处理处置。建材利用是污泥资源化利用的可靠途径，烧结污泥砖又是污泥建材利用的重要方向之一。
现有的烧结污泥砖的工艺流程主要有：脱水、自燃晾晒或人工干燥后，加入粘土、干粉添加剂、改性剂、尾矿、淤泥等进行配料，再经过干燥、烧制得到制品。因为污泥自身的原因，特别是污泥颗粒很细，使得坯体干燥敏感系数较大，必须通过改造污泥砖坯模具来解决含污泥砖坯干燥开裂的问题。现有的技术方案一定程度上开辟了污泥制砖的新工艺，为污泥无害化、减量化、资源化利用提供了途径，但仍存在很多问题。因为污泥中脱水因其比阻较大，现有技术对污泥脱水效果不明显，脱水后污泥含水率仍高达80％，为达到砖坯成型含水率一般要控制在30％以下的要求，选用自然晾晒或人工干燥加速脱水的方式投入大、能耗高，成本高；为改善制品的质量，也使用了粘土等自然资源，增加了成本；另外，通过改造模具为解决干燥开裂问题的成本过大，制约了连续化生产和局限性较大。现有的烧结污泥砖制品的质量较差，强度低也制约其资源化利用。
发明内容
本发明提供一种污泥和淤泥烧结砖及其制备方法，解决现有技术中制砖坯脱水效率低，原料制备能耗高、配料复杂多样，对模具要求高，烧砖成品率低，品质低，成本投入高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种污泥和淤泥烧结砖制备方法，包括：
将脱水剂和助滤增强剂加入湿污泥中，并搅拌、脱水得到泥饼；
将干化淤泥粉加入所述泥饼搅拌、陈化为制坯料；
将所述制坯料压制成型得到湿砖坯；
将所述湿砖坯依次进行室温干燥和干燥室干燥，得到待烧制砖坯；
将所述待烧制砖坯在950～1050℃温度下进行烧制。
进一步地，按照砖体的原料干基重量百分比，其组分包括：
60％～85％干化淤泥微粉，15％～38％混合料泥饼。
进一步地，所述待烧制砖坯在950～1050℃温度下的烧制时间为180～300分钟。
进一步地，所述混合料的陈化时间为3～7天。
进一步地，制坯料含水率为18％～29％。
进一步地，所述干化淤泥微粉含水率<5％，细度为200目，塑性指数为10～15。
进一步地，制备所述湿污泥含水率≤85％，泥饼混合料含水率<60％。
进一步地，将18％～60％的助滤增强剂加入干基重量百分比40％～82％的所述的含水率≤85％污泥，外掺0.5％～2％的聚合氯化铝和180～550ppm的聚丙烯酰胺，然后经搅拌并脱水所得。
进一步地，所述助滤增强剂包括粗助滤增强剂和细增强剂；粗助滤增强剂为长石尾矿、石英岩尾矿、废弃红砖中的一种或多种，粒度为0.5～3mm，碳酸盐含量低于10％；细助滤增强剂改性淤泥微粉为河湖淤泥粉经550℃焙烧，细度为200目。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的污泥与淤泥烧结砖制备方法，采用脱水剂和增强剂对污泥进行改性，强化污泥脱水速率和实现了制砖原料准备及预配料，更实现了“以废治废”的功效；改性淤泥粉作为细助滤材料，因其不溶于水，可有效地分散力污泥中的毛细水，粗助滤材料的加入降低了泥浆的脱水比阻，起到更加显著的助滤脱水效果，外掺聚合氯化铝和聚丙烯酰胺作为絮凝剂，助滤剂和絮凝剂协同作用加速了污泥脱水效率，改变了高能耗、高投入的自然晾晒或人工干燥污泥作为制砖原材料的工艺方式；另外，干化淤泥的加入进一步降低了混合料的含水率，使得坯料含水率满足制砖成型要求，另外干化淤泥粉和泥饼中的粗助滤增强剂分别作为砖坯的塑性组分和骨架材料，加速了砖坯干燥失水，保证了制坯的可行性和避免因淤泥和污泥细度过小和粒度分布较窄所致的干燥敏感系数较大，易开裂的问题，从而保证了坯体的干燥质量，从而有效地改善了对模具的高要求高投入；并且粗助滤增强剂的引入，改变了颗粒的堆积，形成气孔通道，极大地改善了烧制过程中的变形和开裂问题，保证了烧制品的质量和性能；降低了粘土等复杂辅料的应用，从而降低了成本。生产成型过程中，无需要外加水，充分应用了污泥中自带的水分，节约了水资源。制砖采用的主要原材料均为固体废弃物，实现了固废无害化处理处置，实现了资源循环利用；950～1050℃的烧制温度可有效固化污泥中重金属等污染物，且该温度烧制使得污泥中的有机质充分燃烧，一方面避免了二噁英等有毒气体的产生，另一方面有机质的燃烧可以作为补充能源降低了烧结砖的能耗。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种污泥和淤泥烧结砖及其制备方法，解决现有技术中制砖坯脱水效率低，原料制备能耗高、配料复杂多样，对模具要求高，烧砖成品率低，品质低，成本投入高的技术问题；达到了提升品质，降低能耗和成本的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本实施例还针对上述烧结砖提出一种制备方法。
将脱水剂和助滤增强剂加入湿污泥中，并搅拌、脱水得到混合料泥饼；
将干化淤泥粉加入所述泥饼搅拌、陈化为制坯料；
将所述制坯料压制成型得到湿砖坯；
将所述湿砖坯依次进行室温干燥和干燥室干燥，得到待烧制砖坯；
将所述待烧制砖坯在950～1050℃温度下进行烧制。
进一步地，按照砖体的原料干基重量百分比，其组分包括：
62％～85％干化淤泥微粉，15％～38％混合料泥饼。
原材料准备：将经550℃焙烧，细度为200目的改性淤泥粉细助滤增强剂，粒度为0.5～3mm，碳酸盐含量低于10％的长石尾矿、石英岩尾矿、废弃红砖中的一种或多种粗助滤增强剂加入含水率≤85％的污水厂污泥中，再外掺聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，后经过板框压滤机压滤，形成混合料泥饼备用；
优选的，所述混合料泥饼含水率<60％。
配料：将含水率<5％，细度为200目，塑性指数为10～15的干化淤泥粉加入所述泥饼混合料中；
搅拌及陈化：将配好的料搅拌，后陈化3～7天得到制坯料；
优选的，所述制坯料含水率为18％～29％；
制坯：陈化后加入砖模具中压制成型；
干燥：将成型好的砖坯在室温条件下干燥后送入干燥室中干燥；
焙烧：先将干燥好的砖坯经电炉升温至950～1100℃烧制，并在此温度保温180～300分钟烧制成制品。
下面通过五个具体的方案说明本方案。
实施例1
原材料准备：改性淤泥3％，废弃红砖屑29％，长石尾矿22％，石英尾矿6％，污泥40％计量混合，外加聚合氯化铝0.05％和聚丙烯酰胺180ppm，经板框压滤机机械脱水至含水率52％的混合料泥饼；
配料：原料干基配料比，干化淤泥粉62％、混合料泥饼38％；
搅拌及陈化：将混合料搅拌，并陈化7天；制坯料含水率为29％；
制坯及干燥：将陈化好的混合料加入模具中制成砖坯，并自然干燥和干燥室干燥；
烧制：干燥好的入电炉焙烧，升温至950℃，保温300分钟，随炉冷却至室温得到制品。
性能测试结果：
抗压强度：10.1MPa，密度：1123kg·m-3，吸水率：19.85％，软化系数0.88。
实施例2
原材料准备：改性淤泥1％，石英岩尾矿8％，长石尾矿9％，污泥82％计量混合，外加聚合氯化铝2％和聚丙烯酰胺550ppm，经板框压滤机机械脱水至含水率58％的混合料泥饼；
配料：原料干基配料比，干化淤泥粉76％、混合料泥饼24％；
搅拌及陈化：将混合料搅拌，并陈化6天；制坯料含水率为25％；
制坯及干燥：将陈化好的混合料加入模具中制成砖坯，并自然干燥和干燥室干燥；
烧制：干燥好的入电炉焙烧，升温至970℃，保温260分钟，随炉冷却至室温得到制品。
性能测试结果：
抗压强度：12.7MPa，密度：1295kg·m-3，吸水率：16.80％，软化系数0.86。
实施例3
原材料准备：改性淤泥3％，石英岩尾矿36％，污泥61％计量混合，外加聚合氯化铝1.1％和聚丙烯酰胺290ppm，经板框压滤机机械脱水至含水率55％的混合料泥饼；
配料：原料干基配料比，干化淤泥粉69％，混合料泥饼31％；
搅拌及陈化：将混合料搅拌，并陈化5天；制坯料含水率为23％；
制坯及干燥：将陈化好的混合料加入模具中制成砖坯，自然干燥和干燥室干燥；
烧制：干燥好的入电炉焙烧，升温至980℃，保温250分钟，随炉冷却至室温得到制品。
性能测试结果：
抗压强度：11.5MPa，密度：1362kg·m-3，吸水率：13.02％，软化系数0.91。
实施例4
原材料准备：改性淤泥2％，废弃红砖屑12％，长石尾矿37％，污泥49％计量混合，外加聚合氯化铝0.8％和聚丙烯酰胺220ppm，经板框压滤机机械脱水至含水率53％的混合料泥饼；
配料：原料干基配料比，干化淤泥粉85％，混合料泥饼15％；
搅拌及陈化：将混合料搅拌，并陈化4天；制坯料含水率为18％；
制坯及干燥：将陈化好的混合料加入模具中制成砖坯，自然干燥和干燥室干燥；
烧制：干燥好的入电炉焙烧，升温至1000℃，保温240分钟，随炉冷却至室温得到制品。
性能测试结果：
抗压强度：13.2MPa，密度：1298kg·m-3，吸水率：18.37％，软化系数0.87。
实施例5
原材料准备：改性淤泥4％，石英尾矿13％，长石尾矿11％，污泥72％计量混合，外加聚合氯化铝1.6％和聚丙烯酰胺480ppm，经板框压滤机机械脱水至含水率57％的混合料泥饼；
配料：原料干基配料比，干化淤泥粉81％，混合料泥饼19％；
搅拌及陈化：将混合料搅拌，并陈化3天；制坯料含水率为21％；
制坯及干燥：将陈化好的混合料加入模具中制成砖坯，自然干燥和干燥室干燥；
烧制：干燥好的入电炉焙烧，升温至1030℃，保温210分钟，随炉冷却至室温得到制品。
性能测试结果：
抗压强度：10.8MPa，密度：1261kg·m-3，吸水率：12.82％，软化系数0.90。
实施例6
原材料准备：改性淤泥2％，石英尾矿14％，废弃红砖屑8％，长石尾矿13％，污泥63％计量混合，外加聚合氯化铝1.2％和聚丙烯酰胺340ppm，经板框压滤机机械脱水至含水率53％的混合料泥饼；
配料：原料干基配料比，干化淤泥粉66％，混合料泥饼34％；
搅拌及陈化：将混合料搅拌，并陈化4天；制坯料含水率为22％；
制坯及干燥：将陈化好的混合料加入模具中制成砖坯，自然干燥和干燥室干燥；
烧制：干燥好的入电炉焙烧，升温至1050℃，保温180分钟，随炉冷却至室温得到制品。
性能测试结果：
抗压强度/MPa：14.9，密度/kg·m-3：1532，吸水率/％：12.21，软化系数0.89。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的污泥与淤泥烧结砖制备方法，采用脱水剂和增强剂对污泥进行改性，强化污泥脱水速率和实现了制砖原料准备及预配料，更实现了“以废治废”的功效；改性淤泥粉作为细的助滤材料，因其不溶于水，可有效地分散力污泥中的毛细水，粗的助滤材料加入降低了泥浆的脱水比阻，起到更加显著的助滤脱水效果，外掺聚合氯化铝和聚丙烯酰胺作为絮凝剂，助滤机和絮凝剂协同作用加速了污泥脱水效率，改变了高能耗、高投入的自然晾晒或人工干燥污泥作为制砖原材料的工艺方式；另外，干化淤泥的加入进一步降低了混合料的含水率，使得坯料含水率满足成型要求，另外干化淤泥粉和泥饼中的粗助滤增强剂分别作为砖坯的塑性组分和骨架材料，加速了砖坯干燥失水，保证了制坯的可行性和避免因淤泥和污泥细度过小和粒度分布较窄所致的干燥敏感系数较大，易开裂的问题，从而保证了坯体的干燥质量，从而有效地改善了对模具的高要求高投入；并且粗助滤增强剂的引入，改变了颗粒的堆积，形成气孔通道，极大地改善了烧制过程中的变形和开裂问题，保证了烧制品的质量和性能；降低了粘土等复杂辅料的应用，从而降低了成本。生产成型过程中，无需要外加水，充分应用了污泥中自带的水分，节约了水资源。制砖采用的主要原材料均为固体废弃物，实现了固废无害化处理处置，实现了资源循环利用；950～1050℃的烧制温度可有效固化污泥中重金属等污染物，且该温度烧制使得污泥中的有机质充分燃烧，一方面避免了二噁英等有毒气体的产生，另一方面有机质的燃烧可以作为补充能源降低了烧结砖的能耗。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种污泥和淤泥烧结砖制备方法，其特征在于，包括：
将脱水剂和助滤增强剂加入湿污泥中，并搅拌、脱水得到混合料泥饼；
将干化淤泥粉加入所述泥饼搅拌、陈化为制坯料；
将所述制坯料压制成型得到湿砖坯；
将所述湿砖坯依次进行室温干燥和干燥室干燥，得到待烧制砖坯；
将所述待烧制砖坯在950～1050℃温度下进行烧制。
2.如权利要求1所述的污泥和淤泥烧结砖制备方法，其特征在于：所述待烧制砖坯在950～1050℃温度下的烧制时间为180～300分钟。
3.如权利要求1所述的污泥和淤泥烧结砖制备方法，其特征在于：所述混合料的陈化时间为3～7天。
4.如权利要求1～3所述的污泥和淤泥结砖制备方法，其特征在于：所述制坯料的原料干基质量配比为62％～85％干化淤泥微粉，15％～38％混合料泥饼；制坯料含水率为18％～29％。
5.如权利要求1～4任一项所述的污泥和淤泥结砖制备方法，其特征在于：所述干化淤泥微粉含水率<5％，细度为200目，塑性指数为10～15。
6.如权利要求1～4任一项所述的污泥和淤泥结砖制备方法，其特征在于：制备所述湿污泥含水率≤85％，脱水后的混合料泥饼含水率<60％。
7.如权利要求6所述的污泥和淤泥烧结砖制备方法，其特征在于：所述泥饼混合料是干基重量百分比18％～60％的助滤增强剂加入干基重量百分比40％～82％的所述的含水率≤85％污泥，外掺0.5％～2％的聚合氯化铝和180～550ppm的聚丙烯酰胺，然后经搅拌并脱水所得。
8.如权利要求7所述的污泥和淤泥烧结砖制备方法，其特征在于：所述助滤增强剂含粗助滤增强剂和细增强剂；粗助滤增强剂为长石尾矿、石英岩尾矿、废弃红砖中的一种或多种，粒度为0.5～3mm、碳酸盐含量<10％；细助滤增强剂为河湖淤泥粉经550℃焙烧，细度为200目的改性淤泥微粉。
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