CN107021734A - 一种利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备的陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备的陶粒及其制备方法。该陶粒主要由以下质量百分数的固体原料所制成：生活垃圾焚烧灰渣污泥60％～75％，粉煤灰10～15％，粘土10％～30％，膨胀珍珠岩5～10％；除上述固体原料外，还加入占上述固体原料总质量20％～40％的水。本发明的陶粒主要由生活垃圾焚烧灰渣污泥制备而成，实现变废为宝，化废料为资源；制备的陶粒符合轻集料及其试验方法的标准要求，强度大，密度小；同时本发明的制备方法简单方便，成本低，原料来源广泛，成品周期短。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料，具体涉及一种利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备的陶粒及其制备方法。
背景技术
随着城市生活垃圾焚烧发电处理技术在国内的迅速发展，生活垃圾焚烧量在不断增加。城市生活垃圾经焚烧处理后会产生焚烧灰渣，一般焚烧垃圾灰渣的质量为其焚烧前总质量的5～30％，其中底灰占15％～25％。以垃圾处理量3000万吨计算，全国产生底灰约22.5万吨～225万吨。目前对焚烧灰渣的利用处理途径以制备免烧砖为主，但是在制备焚烧灰渣免烧砖工艺过程中会产生一定量的残余物——灰渣污泥，约占总灰渣量的5％左右。这部分灰渣污泥因为含水量高，粒径细小，如果采用填埋的办法则会大量占用耕地，同时污染水体和大气。因此如何变废为宝，化废料为资源，已成为灰渣制砖厂和环境工作者共同关注的课题。陶粒是一种新型建筑材料，它是利用粘土、泥质岩石、工业废料为主要原料，掺合少量粘结剂、添加剂等，经加工成粒或粉磨成球，后通过烧结等工艺过程而制成的一种人造轻骨料。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备陶粒。利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备陶粒，以生活垃圾焚烧灰渣污泥为主要原料，添加一定的粉煤灰、粘土、膨胀珍珠岩等辅助添加料。经混料、成球、干燥、烧制等主要工艺过程，制备出符合国标规范的陶粒轻集料，实现变废为宝，化废料为资源。
本发明还提供利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备陶粒的制备方法。
技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备的陶粒，主要由以下质量百分数的固体原料所制成：生活垃圾焚烧灰渣污泥60％～75％，粉煤灰10～15％，粘土10％～30％，膨胀珍珠岩5～10％；除上述固体原料外，还加入占上述固体原料总质量20％～40％的水。
其中，所述陶粒的粒径范围：5～20mm，堆积密度：438～863kg/m3，颗粒强度值：780-985N，筒压强度：6～10MPa，1h吸水率:2％～30％。
本发明所述的利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备的陶粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)将固体原料生活垃圾焚烧灰渣污泥、粉煤灰、粘土、膨胀珍珠岩研磨粉碎过筛；
(2)按比例称取步骤(1)过筛后的固体原料搅拌均匀加入到成球容器中；
(3)将水喷入成球容器中，持续搅拌，待固体原料和水分完全混匀即可成球；
(4)成球后于常温下自然空干，得到料球颗粒；
(5)将料球颗粒进行烧结，料球颗粒冷却后即得陶粒。
其中，步骤(1)所述过筛为粉碎后的固体原料通过40目筛，而不通过60目筛。
步骤(4)所述自然空干的时间为20-24小时。
步骤(5)烧结的具体步骤为预热：将温度升至1000～1200℃；焙烧：在1000～1200℃保温8～25min；降温退火：保温后降温退火使料球颗粒冷却。
本发明所述的粉煤灰为普通电厂粉煤灰；膨胀珍珠岩为市售膨胀珍珠岩。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明利用生活垃圾焚烧灰渣污泥为主要原料制备陶粒，实现变废为宝，化废料为资源，拓宽了该固废材料的利用途径。
2、本发明通过一定比例的生活垃圾焚烧灰渣污泥和其他物质混合制备的陶粒强度大，密度小，各方面性能最佳，符合轻集料及其试验方法的标准要求。
3、本发明的制备方法简单方便，成本低，原料来源广泛，成品周期短。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
配方：
固体原料(质量分数)：生活垃圾焚烧灰渣污泥65％，粉煤灰10％，粘土20％，膨胀珍珠岩10％；固体原料总质量30％的水。
制备方法：
(1)将固体原料生活垃圾焚烧灰渣污泥、粉煤灰、粘土、膨胀珍珠岩研磨粉碎，使用40目筛和60目筛，留取通过40目筛而不通过60目的固体原料；
(2)按比例称取步骤(1)过筛后的固体原料搅拌均匀加入到成球容器中；
(3)将水喷入成球容器中，持续搅拌，待固体原料和水分完全混匀即可成球；
(4)成球后于常温下自然空干24小时，得到料球颗粒；
(5)将料球颗粒在马弗炉进行烧结，以10℃/分的升温速率，由室温升至1160℃；在1160℃保温8min；保温后关闭马弗炉温退火，使料球颗粒自然冷却，即得陶粒。
本实例所得的生活垃圾焚烧灰渣污泥陶粒的粒径15mm，颗粒强度值为985N，筒压强度值为10MPa，堆积密度为863kg/m3，1h吸水率为2.92％，符合GB17431.1-2010轻集料及其试验方法的标准要求。
实施例2
固体原料(质量分数)：生活垃圾焚烧灰渣污泥65％，粉煤灰10％，粘土20％，膨胀珍珠岩5％；固体原料总质量20％的水。
制备方法：
(1)将固体原料生活垃圾焚烧灰渣污泥、粉煤灰、粘土、膨胀珍珠岩研磨粉碎，使用40目筛和60目筛，留取通过40目筛而不通过60目的固体原料；
(2)按比例称取步骤(1)过筛后的固体原料搅拌均匀加入到成球容器中；
(3)将水喷入成球容器中，持续搅拌，待固体原料和水分完全混匀即可成球；
(4)成球后于常温下自然空干24小时，得到料球颗粒；
(5)将料球颗粒在马弗炉进行烧结，以10℃/分的升温速率，由室温升至1140℃；在1140℃保温20min；保温后关闭马弗炉温退火，使料球颗粒自然冷却，即得陶粒。
本实例所得的生活垃圾焚烧灰渣污泥陶粒的粒径12mm，颗粒强度值为454N，筒压强度值为6.8MPa，堆积密度为682kg/m3，1h吸水率为20％，符合GB17431.1-2010轻集料及其试验方法的标准要求。
实施例3
固体原料(质量分数)：生活垃圾焚烧灰渣污泥75％，粉煤灰10％，粘土10％，膨胀珍珠岩5％；固体原料总质量30％的水。
制备方法：
(1)将固体原料生活垃圾焚烧灰渣污泥、粉煤灰、粘土、膨胀珍珠岩研磨粉碎，使用40目筛和60目筛，留取通过40目筛而不通过60目的固体原料；
(2)按比例称取步骤(1)过筛后的固体原料搅拌均匀加入到成球容器中；
(3)将水喷入成球容器中，持续搅拌，待固体原料和水分完全混匀即可成球；
(4)成球后于常温下自然空干24小时，得到料球颗粒；
(5)将料球颗粒在马弗炉进行烧结，以10℃/分的升温速率，由室温升至1170℃；在1170℃保温10min；保温后关闭马弗炉温退火，使料球颗粒自然冷却，即得陶粒。
本实例所得的垃圾焚烧灰渣污泥陶粒的粒径10mm，颗粒强度值为780N，筒压强度值为9MPa，堆积密度为825kg/m3，1h吸水率为11.3％，符合GB17431.1-2010轻集料及其试验方法的标准要求。
实施例4
固体原料(质量分数)：生活垃圾焚烧灰渣污泥60％，粉煤灰10％，粘土10％，膨胀珍珠岩5％；固体原料总质量20％的水。
制备方法：
(1)将固体原料生活垃圾焚烧灰渣污泥、粉煤灰、粘土、膨胀珍珠岩研磨粉碎过，使用40目筛和60目筛，留取通过40目筛而不通过60目的固体原料；
(2)按比例称取步骤(1)过筛后的固体原料搅拌均匀加入到成球容器中；
(3)将水喷入成球容器中，持续搅拌，待固体原料和水分完全混匀即可成球；
(4)成球后于常温下自然空干20小时，得到料球颗粒；
(5)将料球颗粒在马弗炉进行烧结，以10℃/分的升温速率，由室温升至1000℃；在1000℃保温8min；保温后关闭马弗炉温退火，使料球颗粒自然冷却，即得陶粒。
本实例所得的垃圾焚烧灰渣污泥陶粒的粒径5mm，颗粒强度值为535N，筒压强度值为6MPa，堆积密度为438kg/m3，1h吸水率为2％，符合GB17431.1-2010轻集料及其试验方法的标准要求。
实施例5
固体原料(质量分数)：生活垃圾焚烧灰渣污泥75％，粉煤灰15％，粘土30％，膨胀珍珠岩10％；固体原料总质量20％的水。
制备方法：
(1)将固体原料生活垃圾焚烧灰渣污泥、粉煤灰、粘土、膨胀珍珠岩研磨粉碎过，使用40目筛和60目筛，留取通过40目筛而不通过60目的固体原料；
(2)按比例称取步骤(1)过筛后的固体原料搅拌均匀加入到成球容器中；
(3)将水喷入成球容器中，持续搅拌，待固体原料和水分完全混匀即可成球；
(4)成球后于常温下自然空干22小时，得到料球颗粒；
(5)将料球颗粒在马弗炉进行烧结，以10℃/分的升温速率，由室温升至1200℃；在1200℃保温25min；保温后关闭马弗炉温退火，使料球颗粒自然冷却，即得陶粒。
本实例所得的垃圾焚烧灰渣污泥陶粒的粒径20mm，颗粒强度值为900N，筒压强度值为8MPa，堆积密度为850kg/m3，1h吸水率为30％，符合GB17431.1-2010轻集料及其试验方法的标准要求。
实施例5
通过GB17431.1-2010轻集料及其试验方法，测试本发明制备的陶粒的颗粒强度值、筒压强度值和堆积密度，结果如表1所示。
对比例1为现有技术制备的陶粒。
对比例2为与本发明实施例1的配方和制备方法相同，不同之处在于生活垃圾焚烧灰渣污泥的质量分数为55％。
对比例3为与本发明实施例1的配方和制备方法相同，不同之处在于生活垃圾焚烧灰渣污泥的质量分数为80％。
表1陶粒的颗粒强度值、筒压强度值和堆积密度检测
| 颗粒强度值 | 筒压强度值 | 堆积密度 | |
| 实施例1 | 985N | 10MPa | 863kg/m3 |
| 实施例2 | 456N | 6.8MPa | 682kg/m3 |
| 实施例3 | 780N | 9MPa | 825kg/m3 |
| 对比例1 | 300N | 3MPa | 1500kg/m3 |
| 对比例2 | 285N | 3.5MPa | 1450kg/m3 |
| 对比例3 | 290N | 3.5MPa | 1525kg/m3 |
由表1可见，本发明利用生活垃圾焚烧灰渣污泥为主要原料制备陶粒与对比例相比强度值更大，堆积密度更小，说明本发明实施例制备的陶粒比现有技术的陶粒效果更好，同时生活垃圾焚烧灰渣污泥的质量分数为60-75％与其他配方物质混合制备的陶粒性能最佳；并且变废为宝，化废料为资源，更具有应用价值。
Claims (6)
1.一种利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备的陶粒，其特征在于，主要由以下质量百分数的固体原料所制成：生活垃圾焚烧灰渣污泥60％～75％，粉煤灰10～15％，粘土10％～30％，膨胀珍珠岩5～10％；除上述固体原料外，还加入占上述固体原料总质量20％～40％的水。
2.根据权利要求1所述的陶粒，其特征在于，所述陶粒的粒径范围：5～20mm，堆积密度：438～863kg/m3，颗粒强度值：454-985N，筒压强度：6～10MPa，1h吸水率：2％～30％。
3.一种如权利要求1所述的利用生活垃圾焚烧灰渣污泥制备的陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将固体原料生活垃圾焚烧灰渣污泥、粉煤灰、粘土、膨胀珍珠岩研磨粉碎过筛；
(2)按比例称取步骤(1)过筛后的固体原料搅拌均匀加入到成球容器中；
(3)将水喷入成球容器中，持续搅拌，待固体原料和水分完全混匀即可成球；
(4)成球后于常温下自然空干，得到料球颗粒；
(5)将料球颗粒进行烧结，料球颗粒冷却后即得陶粒。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述过筛为粉碎后的固体原料通过过40目筛，而不通过60目筛。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述自然空干的时间为20-24小时。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)烧结的具体步骤为预热：将温度升至1000～1200℃；焙烧：在1000～1200℃保温8～25min；降温退火：保温后降温退火使料球颗粒冷却。
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