CN109384405A - 一种高强陶粒及利用城市污泥制备其的方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用城市污泥制备高强陶粒的方法与系统，首先利用城市污泥和土造粒得到球核，然后使用污泥球核、粉煤灰、土包覆造粒，再经干燥、焙烧、冷却得到高强陶粒，可以满足结构用混凝土对骨料的强度需求，用于道路、桥梁等工程建设。本发明的益处：①利用城市污泥含有的水分完成成核和造粒过程，全过程不需外加水源，减少耗水以及干燥耗热。②通过包覆造粒使得城市污泥中易挥发有机物的释放由低温段迁移至高温段，使得低温段挥发的臭气迁移至高温段充分分解产生热值，降低恶臭尾气处理难度，同时充分利用了污泥中的热值。③污泥‑土‑粉煤灰多层包覆结构熔点由内到外依次升高，有利于减少陶粒内黑心的产生，能更好地固化污泥中的重金属。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，涉及污泥陶粒的制备，特别涉及一种高强陶粒及利用城市污泥制备其的方法与系统。
背景技术
城市污泥是污水处理厂的必然产物。污泥中含有大量的细菌、病原微生物、重金属等有害物质，使得传统的处理方式如卫生填埋、土地利用、堆肥、焚烧等，极易造成二次污染。如何在污泥减量化、无害化的前提下，实现污泥的资源化利用是城市污泥处置的新方向。
目前市场上主要存在的污泥陶粒主要以粘土、页岩等为主要原料，污泥的掺入量较低，同时制备的陶粒多用作水处理滤料、园林行业用无土栽培的基质等非结构用轻质陶粒。利用城市污泥作为一种主要原料，并辅以粘土以及其他固废制备高强结构用陶粒用于减少道路和桥梁的自重的研究还未见投入工业生产。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高强陶粒及利用城市污泥制备其的方法，主要以城市污水处理厂的出厂剩余污泥、粉煤灰、粘土或工程弃土为原料，通过分散造粒、不加水成球盘造粒、余热干燥、回转窑焙烧制备出结构用高强陶粒，提高了污泥陶粒的密实程度，减少水源消耗及干燥能耗，降低了尾气处理难度和重金属的浸出风险。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高强陶粒，为包覆结构，外层为土和粉煤灰，内层为污泥和土，其外形为球形或椭球形，密度等级700-900级，筒压强度在6.5MPa-11MPa，吸水率小于10％。其组份按干基重量百分比计为：城市污泥10％-40％，粉煤灰10％-80％，粘土或工程弃土10％-80％。
本发明还提供了一种利用城市污泥制备该高强陶粒的方法，包括如下步骤：
步骤1，将经过除杂的土利用窑炉余热在粉磨系统内粉磨；
步骤2，将城市污泥与粉磨后的土在造粒机中分散接触，形成球核；
步骤3，按比例将剩余粉磨后的土与粉煤灰混合均匀，与所述球核在成球盘内接触，在不加水的情况下形成生料球；
步骤4，所述生料球经过低温烘干、高温焙烧、冷却后进入滚筒筛，筛分得到不同粒径高强陶粒产品。
所述城市污泥为经过污水处理工艺处置后的出厂剩余污泥，含水率约为70％-85％；污泥的干基热值一般在2000kcal/kg-3000kcal/kg；污泥燃烧后灰分以硅铝为主，接近粘土组分。
所述的粉煤灰为热电厂外排的二级或三级粉煤灰，主要矿物称为石英和莫来石以及未燃尽的炭。本发明中粉煤灰的含量占干基总重量的10％-80％，在此范围内均能制备高强陶粒。
所述土为粘土或工程弃土，经过除杂后，利用窑炉余热干燥、在球磨机中粉磨，粒度要求大于150目。
步骤2和步骤3中，污泥与土的质量比为1:5～1:2。
所述步骤4中，低温烘干的温度为100～200，高温焙烧温度为900～1200。
本发明还提供了一种利用城市污泥制备高强陶粒的系统，其特征在于，包括造粒机1，污泥仓2的出口连接造粒机1，粘土仓3的出口分为两路，一路连接造粒机1，另一路与造粒机1的出口、粉煤灰仓4的出口均连接成球机11，成球机11的废气出口接废气处理系统10，物料出口接干燥机9，干燥机9的出口接回转窑8，回转窑8的出口接冷却机7，冷却机7的出口接滚筒筛6，其中所述粘土仓3的入口连接粉磨系统5。
与现有技术相比，本发明高强陶粒可以满足结构用混凝土对骨料的强度需求，用于道路、桥梁等工程建设，其优点主要表现在：
(1)利用城市污泥含有的水分完成成核和造粒过程，全过程不需外加水源，减少耗水以及干燥耗热。
(2)通过包覆造粒使得城市污泥中易挥发有机物的释放由低温段迁移至高温段，使得低温段挥发的臭气迁移至高温段充分分解产生热值，降低恶臭尾气处理难度的同时更充分的利用了污泥中的热值。
(3)城市污泥-土-粉煤灰多层包覆结构熔点由内到外依次升高，有利于减少陶粒内黑心的产生，能更好的固化污泥中的重金属。
(4)产品的密度等级700-900级，筒压强度在6.5MPa-11MPa，吸水率小于10％，大大提高了污泥陶粒的密实程度。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面通过实例形式的具体实施方法，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一下的实施案例。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，出特殊说明外，下述实施案例中均采用常规现有技术完成。
实施例1
参考图1，本发明一种利用城市污泥制备该高强陶粒的方法，方案如下：
配料：
各原料以干基质量百分比计，配比为城市污泥10％，粉煤灰50％，粘土40％。
原料处理：
污泥送入污泥仓2中储存，粉煤灰储存于粉煤灰仓3中。粘土经粉磨系统5进行粉磨，粉磨细度大于150目后送入粘土仓3中储存备用。
造核：
城市污泥和土分别分散送入造粒机1中，与粘土分散接触，使粘土包裹在污泥表面，完成造核，形成球核。
成球：
粉磨后的粘土和粉煤灰按配比进行混合，把混合料和污泥核加入到成球机11中，在不加水的情况下造粒。
干燥：
制备好的污泥生料球在120的干燥机8中干燥至含水率12％。
焙烧：
经干燥后的生料球放入回转窑7内进行焙烧，制备出高强陶粒。
检测：
根据轻集料及其实验方法GB/T 17431.1-2010进行检测，测得陶粒主要性能如下：筒压强度10.1MPa，堆积密度874kg/m3，1h吸水率为5.3％。可用于CL50强度等级混凝土的骨料。
实施例2
参考图1，本发明一种利用城市污泥制备该高强陶粒的方法，方案如下：
配料：
各原料以干基质量百分比计，配比为城市污泥20％，粉煤灰40％，粘土40％。
原料处理：
污泥送入污泥仓2中储存，粉煤灰储存于粉煤灰仓3中。粘土经粉磨系统5进行粉磨，粉磨细度大于150目后送入粘土仓3中储存备用。造核：
造核：
城市污泥和土分别分散送入造粒机1中，与粘土分散接触，使粘土包裹在污泥表面，完成造核，形成球核。
成球：
粉磨后的粘土和粉煤灰按配比进行混合，把混合料和污泥核加入到成球机11中，在不加水的情况下造粒。
干燥：
制备好的污泥生料球在120的干燥机8中干燥至含水率12％。
焙烧：
经干燥后的生料球放入回转窑7内进行焙烧，制备出高强陶粒。
检测：
根据轻集料及其实验方法GB/T 17431.1-2010进行检测，测得陶粒主要性能如下：筒压强度11.8MPa，堆积密度970kg/m3，1h吸水率为4.7％。可用于CL60强度等级混凝土的骨料。
Claims (10)
1.一种高强陶粒，其特征在于，为包覆结构，外层为土和粉煤灰混合物层，内层为污泥和土的混合物。
2.根据权利要求1所述高强陶粒，其特征在于，其密度等级700-900级，筒压强度在6.5MPa-11MPa，吸水率小于10％。
3.根据权利要求1所述高强陶粒，其特征在于，其外形为球形或椭球形。
4.根据权利要求1所述高强陶粒，其特征在于，其组份按干基重量百分比计为：污泥10％-40％，粉煤灰10％-80％，粘土或工程弃土10％-80％。
5.一种利用城市污泥制备高强陶粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将经过除杂的土利用窑炉余热在粉磨系统内粉磨；
步骤2，将城市污泥与粉磨后的土在造粒机中分散接触，形成球核；
步骤3，按比例将剩余粉磨后的土与粉煤灰混合均匀，与所述球核在成球盘内接触，在不加水的情况下形成生料球；
步骤4，所述生料球经过低温烘干、高温焙烧、冷却后进入滚筒筛，筛分得到不同粒径高强陶粒产品。
6.根据权利要求5所述利用城市污泥制备高强陶粒的方法，其特征在于，所述步骤1中，土经过干燥、粉磨后粒度大于150目。
7.根据权利要求5所述利用城市污泥制备高强陶粒的方法，其特征在于，所述城市污泥为经过污水处理工艺处置后的剩余污泥，含水率约为70％-85％；所述粉煤灰为热电厂外排的二级或三级粉煤灰；所述土为粘土或工程弃土。
8.根据权利要求5所述利用城市污泥制备高强陶粒的方法，其特征在于，步骤2和步骤3中，污泥与土的质量比为1:5～1:2。
9.根据权利要求5所述利用城市污泥制备高强陶粒的方法，其特征在于，所述步骤4中，低温烘干的温度为100～200，高温焙烧温度为900～1200。
10.一种利用城市污泥制备高强陶粒的系统，其特征在于，包括造粒机(1)，污泥仓(2)的出口连接造粒机(1)，粘土仓(3)的出口分为两路，一路连接造粒机(1)，另一路与造粒机(1)的出口、粉煤灰仓(4)的出口均连接成球机(11)，成球机(11)的废气出口接废气处理系统(10)，物料出口接干燥机(9)，干燥机(9)的出口接回转窑(8)，回转窑(8)的出口接冷却机(7)，冷却机(7)的出口接滚筒筛(6)，其中所述粘土仓(3)的入口连接粉磨系统(5)。
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Country or region after: China Address after: No.13, middle section of Yanta Road, Xi'an, Shaanxi 710000 Applicant after: XIAN University OF ARCHITECTURE AND TECHNOLOG Applicant after: Xi'an municipal road and Bridge Construction Group Co.,Ltd. Address before: 710055 No. 13, Yanta Road, Shaanxi, Xi'an Applicant before: XIAN University OF ARCHITECTURE AND TECHNOLOG Country or region before: China Applicant before: XI'AN MUNICIPAL ROAD & BRIDGE CONSTRUCTION CO.,LTD. |
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