CN107445592B - 一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒及其生产方法。采用的主要原料为酸洗污泥、粉煤灰、膨润土，三种原料按比例混合，经造粒、干燥、焙烧、冷却制得多功能陶粒。本发明利用当地固体废弃物获得多功能陶粒。不仅解决当地固废处理问题，获得物理强度高、化学稳定性好、堆积密度小、比表面积大的可用于建筑、水处理和园林艺术等领域的多功能陶粒，而且降低陶粒生产成本，具有良好的市场前景。

Description

一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒及其生产方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒及其生产方法。
背景技术
陶粒是以无机材料为主要原料经造粒、焙烧生产的一种轻集料，陶粒外表面具有防水坚硬的釉层外壳，内部具有密闭式微孔结构。根据陶粒的功能不同陶粒可用作建筑材料作为轻集料；在水处理行业用作水处理滤料；在园林行业用作无土栽培的基质。
目前市场上粉煤灰陶粒的烧制温度高，能耗大，陶粒成本居高不下。基于上述原因，开发一种低成本助熔剂的多功能陶粒就显得尤为必要。
利用固体废弃物生产陶粒应运而生，不仅能够节省资源、节约成本，同时也有效处理了工业垃圾。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本申请提供了一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒及其生产方法，主要以酸洗污泥、粉煤灰、膨润土为原料，增加以上废弃物的处理途径，降低陶粒生产能耗，而且提高陶粒产品品质。本发明生产出的多功能陶粒，外形为规则球形或椭球形，表面有细小孔，产品粒径在5mm-20mm，密度等级为500-900，筒压强度在4MPa-9MPa，吸水率在5％-10％。
为了实现上述目的，本申请采取的技术手段如下：
一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒，按重量份计，其原料配比如下：酸洗污泥10-30份，粉煤灰58-78份，膨润土12份；
其中，酸洗污泥为干燥后的酸洗污泥，含水量低于2％。
酸洗污泥，也称酸洗废水处理污泥，是钢铁表面除锈排出的酸洗废水经压滤处理后的固体废物。酸洗污泥中含有大量的氧化钙、氧化铝、氧化铁等物质，熔点相对较低。将酸洗污泥加入陶粒烧制过程，酸洗污泥较易熔化，将会有利于提高渣的流动性，促使陶粒烧制顺利进行。酸洗污泥粒径过大会造成原料成球困难，一般控制在200目。
本发明中使用酸洗污泥占总重量的10-30份，高于此范围，会造成焙烧温度波动较大，不利于焙烧温度制度的控制，并且产品吸水率过高，影响陶粒品质；低于此范围，助熔效果差并且达不到较好处理污泥废弃物的目的。
所述的粉煤灰为热电厂煤粉炉外排的三级粉煤灰，主要矿物成分有石英、莫来石、磁铁矿、赤铁矿以及未燃尽的碳。粉煤灰是陶粒生产中主要的硅铝元素提供者，使烧成的陶粒拥有较好的物理性能。
按重量份计，本发明中使用粉煤灰58-78份，高于此范围，焙烧温度要求高，能耗增加，产品焙烧程度不稳定，有夹生或表面颜色不均一的现象；低于此范围，产品筒压强度偏低，产品焙烧过程中容易软化变形，料球之间发生粘结，不利于生产运行，产品合格率下降。
所述的膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿，具有较强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍，用于陶粒生产可以增加陶粒吸水率，使料球内部蓬松多孔，提高陶粒品质。
所述的多功能陶粒的生产方法，具体步骤如下：
1)原料处理：
酸洗污泥：利用窑炉余热进行预烘干，污泥含水量低于2％后，进入干式球磨机进行粉磨，粉磨至污泥细度200目，再经过斗提存入污泥储罐备用；
粉煤灰：直接由热电粉煤灰储仓经过气力输送至现场小型粉煤灰储仓；
膨润土：选用细度为200目的膨润土，经过斗提存入原料储罐备用；
2)混合搅拌：
按照比例分别称取酸洗污泥、粉煤灰、膨润土于搅拌机中，开始搅拌计时，搅拌160s后，将混合好的原料卸出，由皮带输送至成球机；
3)造粒成球：
混合料经皮带输送至成球机，将外加水雾化后喷入成球机，外加水的用量是物料总重的18％，通过调整成球机的倾角和转速来调整生料球的粒径，生料球到达粒径5mm-20mm后自动溢出成球机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干；
4)高温焙烧：
烘干后的生料球由皮带输送至回转窑进行焙烧，回转窑由控制器设定升温速率、恒温温度、恒温时间，具体为以10℃/min的速率使料球由烘干温度升至低恒温450℃，恒温15min；以6℃/min的速度使料球升至中恒温800℃，在中恒温区恒温20min；以4℃/min使料球升至高恒温温度1100℃-1150℃，在高温恒温区恒温20min；快速降温至800℃以下，此时高温焙烧工艺完成，将焙烧完成后的陶粒进行快速冷却、筛分即得成品。
本发明利用酸洗污泥做助熔剂，酸洗污泥、粉煤灰和膨润土三种物质有机的组合，烧制出了比现在市场上质量好的陶粒，在密度等级、强度和吸水率等方面均优于现有市售陶粒。并且该陶粒具有多功能性，可分别用于建筑、水处理、园林花卉等领域，实现了一物多用的工艺创新与技术创新。
本发明的有益效果为：
酸洗污泥毒性大，污染强，进行固废处理困难，本发明为酸洗污泥资源化提供了新的途径；另一方面酸洗污泥因含有多种金属氧化物，在陶粒制作过程的合理添加作为助熔剂，大大降低了陶粒烧制的工艺难度，降低了能耗。普通市售陶粒煤耗约为90kg/吨，而采用本发明方法生产的陶粒煤耗约为78kg/吨，并且酸洗污泥和粉煤灰作为工业固废，价格低廉，大大降低了陶粒生产成本。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。
实施例1
一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒，以重量份计，其原料配比为：酸洗污泥10份，粉煤灰78份、膨润土12份；
其中，酸洗污泥为干燥后的酸洗污泥，含水量低于2％。
该多功能陶粒的生产方法，具体步骤如下：
1)原料处理：
酸洗污泥，利用回转窑余热进行预烘干，污泥含水量低于2％后，进入干式球磨机进行粉磨，粉磨至细度为200目，再经斗提存入污泥储罐备用；粉煤灰，直接由热电粉煤灰储仓经过气力输送至现场小型粉煤灰储仓；膨润土，选择细度200目的膨润土，经过斗提存入原料储罐备用；
2)混合搅拌：
按照比例分别称取酸洗污泥、粉煤灰、膨润土于搅拌机中，开始搅拌计时，搅拌160s后，将混合好的原料卸出，由皮带输送至成球机；
3)造粒成球：
混合料经皮带输送至成球机，将外加水雾化后喷入成球机，外加水的用量是物料总重的18％，通过调整成球机的倾角和转速来调整生料球的粒径，生料球到达粒径20mm后自动溢出成球机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干；
4)高温焙烧：
烘干后的生料球由皮带输送至回转窑进行焙烧，以10℃/min的速率使料球由烘干温度升至低恒温450℃，恒温15min；以6℃/min的速度使料球升至中恒温800℃，在中恒温区恒温20min；以4℃/min使料球升至高恒温温度1150℃，在高温恒温区恒温20min；快速降温至800℃以下，此时高温焙烧工艺完成，将焙烧完成后的陶粒进行快速冷却、筛分即得成品。
由以上方法得到的多功能陶粒，其堆积密度为868kg/m3，密度等级为900级，筒压强度为8.6MPA，吸水率5.1％，可用于陶粒混凝土，该陶粒用于混凝土，可生产CL50、CL60高标号混凝土。
实施例2
一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒，以重量份计，其原料配比为：酸洗污泥15份，粉煤灰73份、膨润土12份；
其中，酸洗污泥为干燥后的酸洗污泥，含水量低于2％。
该多功能陶粒的生产方法，具体步骤如下：
1)原料处理：
酸洗污泥，利用回转窑余热进行预烘干，污泥含水量低于2％后，进入干式球磨机进行粉磨，粉磨后细度在200目，再经过斗提存入污泥储罐备用；粉煤灰，直接由热电粉煤灰储仓经过气力输送至现场小型粉煤灰储仓；膨润土选择细度200目的膨润土，经过斗提存入原料储罐备用；
2)混合搅拌：
按照比例分别称取酸洗污泥、粉煤灰、膨润土于搅拌机中，开始搅拌计时，搅拌160s后，将混合好的原料卸出，由皮带输送至成球机；
3)造粒成球：
混合料经皮带输送至成球机，将外加水雾化后喷入成球机，外加水的用量是物料总重的18％，通过调整成球机的倾角和转速来调整生料球的粒径，生料球到达粒径15mm后自动溢出成球机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干；
4)高温焙烧：
烘干后的生料球由皮带输送至回转窑进行焙烧，以10℃/min的速率使料球由烘干温度升至低恒温450℃，恒温15min；以6℃/min的速度使料球升至中恒温800℃，在中恒温区恒温20min；以4℃/min使料球升至高恒温温度1140℃，在高温恒温区恒温20min；快速降温至800℃以下，此时高温焙烧工艺完成，将焙烧完成后的陶粒进行快速冷却、筛分即得成品。
由以上方法得到的多功能陶粒，其堆积密度为736kg/m3，密度等级为800级，筒压强度为7.5MPA，吸水率5.8％，可用于陶粒混凝土和水处理滤料。
实施例3
一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒，以重量份计，其原料配比为：酸洗污泥20份，粉煤灰68份、膨润土12份。
其中，酸洗污泥为干燥后的酸洗污泥，含水量低于2％。
该多功能陶粒的生产方法，具体步骤如下：
1)原料处理：
酸洗污泥，利用回转窑余热进行预烘干，污泥含水量低于2％后，进入干式球磨机进行粉磨，粉磨后细度在200目，再经过斗提存入污泥储罐备用；粉煤灰，直接由热电粉煤灰储仓经过气力输送至现场小型粉煤灰储仓；膨润土选择细度在200目的膨润土，经过斗提存入原料储罐备用；
2)混合搅拌：
按照比例分别称取酸洗污泥、粉煤灰、膨润土于搅拌机中，开始搅拌计时，搅拌160s后，将混合好的原料卸出，由皮带输送至成球机；
3)造粒成球：
混合料经皮带输送至成球机，将外加水雾化后喷入成球机，外加水的用量是物料总重的18％，通过调整成球机的倾角和转速来调整生料球的粒径，生料球到达粒径10mm后自动溢出成球机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干；
4)高温焙烧：
烘干后的生料球由皮带输送至回转窑进行焙烧，以10℃/min的速率使料球由烘干温度升至低恒温450℃，恒温15min；以6℃/min的速度使料球升至中恒温800℃，在中恒温区恒温20min；以4℃/min使料球升至高恒温温度1130℃，在高温恒温区恒温20min；快速降温至800℃以下，此时高温焙烧工艺完成，将焙烧完成后的陶粒进行快速冷却、筛分即得成品。
由以上方法得到的多功能陶粒，其堆积密度为534kg/m3，密度等级为600级，筒压强度为5.6MPA，吸水率7.1％，可用于陶粒混凝土、水处理滤料和花卉栽培。
实施例4
一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒，以重量份计，其原料配比为：酸洗污泥25份，粉煤灰63份、膨润土12份；
其中，酸洗污泥为干燥后的酸洗污泥，含水量低于2％。
该多功能陶粒的生产方法，具体步骤如下：
1)原料处理：
酸洗污泥，利用回转窑余热进行预烘干，污泥含水量低于2％后，进入干式球磨机进行粉磨，粉磨后细度在200目，再经过斗提存入污泥储罐备用；粉煤灰，直接由热电粉煤灰储仓经过气力输送至现场小型粉煤灰储仓；膨润土选择细度在200目的膨润土，经过斗提存入原料储罐备用；
2)混合搅拌：
按照比例分别称取酸洗污泥、粉煤灰、膨润土于搅拌机中，开始搅拌计时，搅拌160s后，将混合好的原料卸出，由皮带输送至成球机；
3)造粒成球：
混合料经皮带输送至成球机，将外加水雾化后喷入成球机，外加水的用量是物料总重的18％，通过调整成球机的倾角和转速来调整生料球的粒径，生料球到达粒径5mm后自动溢出成球机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干；
4)高温焙烧：
烘干后的生料球由皮带输送至回转窑进行焙烧，以10℃/min的速率使料球由烘干温度升至低恒温450℃，恒温15min；以6℃/min的速度使料球升至中恒温800℃，在中恒温区恒温20min；以4℃/min使料球升至高恒温温度1120℃，在高温恒温区恒温20min；快速降温至800℃以下，此时高温焙烧工艺完成，将焙烧完成后的陶粒进行快速冷却、筛分即得成品。
由以上方法得到的多功能陶粒，其堆积密度为554kg/m3，密度等级为600级，筒压强度为5.2MPA，吸水率7.9％，可用于陶粒混凝土、水处理滤料和花卉栽培。
实施例5
一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒，以重量份计，其原料配比为：酸洗污泥30份，粉煤灰58份、膨润土12份。
其中，酸洗污泥为干燥后的酸洗污泥，含水量低于2％。
该多功能陶粒的生产方法，具体步骤如下：
1)原料处理：
利用回转窑余热进行预烘干，污泥含水量低于2％后，进入干式球磨机进行粉磨，粉磨后细度在200目，再经过斗提存入污泥储罐备用；粉煤灰，直接由热电粉煤灰储仓经过气力输送至现场小型粉煤灰储仓；膨润土选择细度在200目的膨润土，经过斗提存入原料储罐备用；
2)混合搅拌：
按照比例分别称取酸洗污泥、粉煤灰、膨润土于搅拌机中，开始搅拌计时，搅拌160s后，将混合好的原料卸出，由皮带输送至成球机；
3)造粒成球：
混合料经皮带输送至成球机，将外加水雾化后喷入成球机，外加水的用量是物料总重的18％，通过调整成球机的倾角和转速来调整生料球的粒径，生料球到达粒径10mm后自动溢出成球机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干；
4)高温焙烧：
烘干后的生料球由皮带输送至回转窑进行焙烧，以10℃/min的速率使料球由烘干温度升至低恒温450℃，恒温15min；以6℃/min的速度使料球升至中恒温800℃，在中恒温区恒温20min；以4℃/min使料球升至高恒温温度1100℃，在高温恒温区恒温20min；快速降温至800℃以下，此时高温焙烧工艺完成，将焙烧完成后的陶粒进行快速冷却、筛分即得成品。
由以上方法得到的多功能陶粒，其堆积密度为435kg/m3，密度等级为500级，筒压强度为4.6MPA，吸水率8.7％，可用于水处理滤料和花卉栽培。

Claims (2)

1.一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒，其特征在于，该多功能陶粒外形为规则球形或椭球形，表面有细小孔，产品粒径在5mm-20mm，密度等级为500-900，筒压强度在4MPa-9MPa，吸水率在5%-10%；
组成该陶粒的配方，各组分按重量份计，配比如下：
酸洗污泥10-30份，粉煤灰58-78份，膨润土12份；
其中，酸洗污泥为干燥后的酸洗污泥，含水量低于2%；
其生产方法具体步骤如下：
1）原料处理：
酸洗污泥：利用窑炉余热进行预烘干，污泥含水量低于2%后，进入干式球磨机进行粉磨，粉磨至污泥细度200目，再经过斗提存入污泥储罐备用；
粉煤灰：直接由热电粉煤灰储仓经过气力输送至现场小型粉煤灰储仓；
膨润土：选用细度为200目的膨润土，经过斗提存入原料储罐备用；
2）混合搅拌：
按照比例分别称取酸洗污泥、粉煤灰、膨润土于搅拌机中，开始搅拌计时，搅拌160s后，将混合好的原料卸出，由皮带输送至成球机；
3）造粒成球：
混合料经皮带输送至成球机，将外加水雾化后喷入成球机，外加水的用量是物料总重的18%，通过调整成球机的倾角和转速来调整生料球的粒径，生料球到达粒径5mm-20mm后自动溢出成球机，由皮带送至烘干机进行120℃烘干；
4）高温焙烧：
烘干后的生料球由皮带输送至回转窑进行焙烧，回转窑由控制器设定升温速率、恒温温度、恒温时间，将焙烧完成后的陶粒进行快速冷却、筛分即得成品；
所述的升温速率、焙烧温度、恒温时间，具体为以10℃/min的速率使料球由烘干温度升至低恒温450℃，恒温15min；以6℃/min的速度使料球升至中恒温800℃，在中恒温区恒温20min；以4℃/min使料球升至高恒温温度1100℃--1150℃，在高温恒温区恒温20min；快速降温至800℃以下；此时高温焙烧工艺完成，将焙烧完成后的陶粒进行快速冷却、筛分即得成品；
所述的酸洗污泥，是钢铁表面除锈排出的酸洗废水经压滤处理后的固体废物。
2.根据权利要求1所述的一种利用酸洗污泥做助熔剂的多功能陶粒，其特征在于：所述的酸洗污泥经干燥、粉碎后其细度在200目；所述的粉煤灰为热电厂煤粉炉外排的三级粉煤灰；所述的膨润土的细度为200目。
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