CN110041094A - 一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法 - Google Patents

一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，得到污泥和煤质页岩的混合料，并对混合料作筛分处理，将粒径较大的混合料作为内核颗粒，将粒径较小的混合料作为外壳颗粒，并由内核颗粒造粒制得陶粒内核，再将外壳颗粒包覆在内核上制得陶粒粗胚，则由陶粒粗胚烧制后得到的各陶粒之间孔隙差异小，陶粒成品性能更稳定，同时采用旋转闪蒸干燥机，干燥的同时即破碎并混合物料，生产效率高。

Description

一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法
技术领域
本发明涉及建筑建材领域，具体涉及一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法。
背景技术
污泥是一种粘土质资源，污泥处置包括土地利用、焚烧及建材利用、填埋等方式。建材化利用是市政污泥最终处置的方式之一，也是理想的方式之一。污泥的建材利用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、污泥制陶粒等。
炭质页岩主要由大量炭化的有机质均匀分散于泥质岩中形成，常含植物化石，与煤系地层共生，因此也称作煤质页岩。
目前也有一些污泥、页岩陶粒的制备方法，但这些方法均是将污泥和页岩简单混合后即制成陶粒，由于污泥颗粒的粒径跨度大，页岩颗粒的粒径跨度也大，这导致由污泥和页岩简单混合后即制成的陶粒孔隙差别大，进而导致产品性能差异较大；且传统的污泥干燥主要是采用烘箱或烘房进行间断式干燥，对干燥后形成的板状或块状的物料需再进行破碎，生产周期长，效率低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，解决了现有的页岩陶粒，由于污泥颗粒的粒径跨度大，页岩颗粒的粒径跨度也大，导致制成的产品孔隙差别大，进而导致产品性能差异也较大的技术问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，包括以下步骤：
S1、采用污泥浓缩法将污泥的含水率降至85%，再向污泥中添加吸水物质将含水率进一步降至80%，得到塑态的污泥；
S2、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，分别制备得到内核颗粒和外壳颗粒；
S3、将内核颗粒通入造粒机中制得粒径4~8mm的内核；
S4、向造粒机中通入外壳颗粒使得内核直径增大至10~20mm，得到陶粒粗胚；
S5、将陶粒粗胚通入立窑中煅烧得陶粒熟料，对陶粒熟料筛分处理得到粒径合格的陶粒产品。
可选地，在步骤S2中，包括以下子步骤：
S21a、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入第一旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，所述第一旋转闪蒸干燥机的分级器的孔径为0.8mm，干燥混合后的物料卸出第一旋转闪蒸干燥机后即得到所述内核颗粒；
S22a、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入第二旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，所述第二旋转闪蒸干燥机的分级器的孔径为0.18mm，干燥混合后的物料卸出第二旋转闪蒸干燥机后即得到所述外壳颗粒。
可选地，在步骤S2中，包括以下子步骤：
S21b、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入旋转闪蒸干燥机中干燥混合，得到混合料；
S22b、将混合料经振动筛分后，得到筛上物即内核颗粒，得到筛下物即外壳颗粒。
可选地，在步骤S2中，所述煤质页岩的粒径为0.1-0.6mm。
可选地，在步骤S2中，所述内核颗粒的粒径为0.2-0.8mm。
可选地，在步骤S2中，所述外壳颗粒的粒径为0.05-0.18mm。
可选地，在步骤S3中，在向造粒机中通入所述外壳颗粒的同时，向造粒机中喷洒氧化锆稀释溶液。
可选地，在步骤S1中，所述吸水物质包括粉煤灰、锯末、麦麸粉末、秸秆粉末和稻糠粉末的一种或多种的混合。
可选地，还包括：S6、将筛分后不合格的陶粒熟料破碎、碾磨后混入煤质页岩中重复利用。
一种污泥、煤质页岩陶粒，由上述任一项所述的制备方法制得。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，得到污泥和煤质页岩的混合料，并对混合料作筛分处理，将粒径较大的混合料作为内核颗粒，将粒径较小的混合料作为外壳颗粒，并由内核颗粒造粒制得陶粒内核，再将外壳颗粒包覆在内核上制得陶粒粗胚，则由陶粒粗胚烧制后得到的各陶粒之间孔隙差异小，陶粒成品性能更稳定，同时采用旋转闪蒸干燥机，干燥的同时即破碎并混合物料，生产效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法的流程图；
图2为一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法步骤S2的子步骤流程图；
图3为一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法另一实施例的步骤S2的子步骤流程图；
图4为一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法另一实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
本发明提供的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，包括以下步骤：
S1、采用污泥浓缩法将污泥的含水率降至85%，再向污泥中添加吸水物质将含水率进一步降至80%，得到塑态的污泥；
S2、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，分别制备得到内核颗粒和外壳颗粒；
S3、将内核颗粒通入造粒机中制得粒径4~8mm的内核；
S4、向造粒机中通入外壳颗粒使得内核直径增大至10~20mm，得到陶粒粗胚；
S5、将陶粒粗胚通入立窑中煅烧得陶粒熟料，对陶粒熟料筛分处理得到粒径合格的陶粒产品。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S2中，包括以下子步骤：
S21a、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入第一旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，所述第一旋转闪蒸干燥机的分级器的孔径为0.8mm，干燥混合后的物料卸出第一旋转闪蒸干燥机后即得到所述内核颗粒；
S22a、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入第二旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，所述第二旋转闪蒸干燥机的分级器的孔径为0.18mm，干燥混合后的物料卸出第二旋转闪蒸干燥机后即得到所述外壳颗粒。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S2中，包括以下子步骤：
S21b、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入旋转闪蒸干燥机中干燥混合，得到混合料；
S22b、将混合料经振动筛分后，得到筛上物即内核颗粒，得到筛下物即外壳颗粒。具体地，所述振动筛的筛孔径为0.18~0.2mm。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S2中，所述煤质页岩的粒径为0.1-0.6mm。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S2中，所述内核颗粒的粒径为0.2-0.8mm。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S2中，所述外壳颗粒的粒径为0.05-0.18mm。
第一方面，煤质页岩中含有丰富的SiO2和Al2O3，而SiO2和Al2O3可在950℃-1050℃可形成熔融矿物，这是陶粒形成强度和结构的主要物质基础；第二方面，经过煅烧后，陶粒中的有机物(包括污泥和页岩中的部分有机物及锯末等辅料)燃烧殆尽，剩余的陶质硅酸盐及重金属固化成核心，且该核心因有机成分的消失殆尽而存在不规则的孔洞，使得陶粒具有不规则孔隙结构，且同时具有一定强度；第三方面，陶粒的生料球对陶粒的烧成质量有较大的影响，要求其具有一定的强度和不变形的能力，这就要求原料有一定的塑性要求，原料的塑性取决于原料当中粘土矿物的含量，但污泥本身具有较多的有机质杂质，经旋转闪蒸干燥机干化破碎后，有机质杂质作为瘠性料存在且破坏粘土类原料-水之间的相互作用，造成原料塑性急剧降低，因而在原料当中加入页岩即是为提供粘土类矿物，有利于胚料早期成型和烧结所需塑性需求；第四方面，将粒径较大的混合料作为内核颗粒，将粒径较小的混合料作为外壳颗粒，并由内核颗粒造粒制得陶粒内核，再将外壳颗粒包覆在内核上制得陶粒粗胚，则由陶粒粗胚烧制后得到的各陶粒之间孔隙差异小，陶粒成品性能更稳定；第五方面，旋转闪蒸干燥机在干燥的同时即破碎并混合物料，相比传统烘箱或烘房，生产效率高。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S3中，在向造粒机中通入所述外壳颗粒的同时，向造粒机中喷洒氧化锆稀释溶液。第一方面，稀释溶液增加了造粒机内的湿度，提高了成粒率；第二方面，溶液中的氧化锆对水中磷酸盐的吸附性能好，目前许多多孔性固体材料已经被用来作为氧化锆的载体制备含锆吸附剂，则溶液中的氧化锆使得生产后的陶粒具有吸附磷酸盐的能力，使得制得的陶粒具有更广泛的实用价值。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S1中，所述吸水物质包括粉煤灰、锯末、麦麸粉末、秸秆粉末和稻糠粉末的一种或多种的混合。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%—80%，有很强的吸水性。而其他有机材料如锯末、麦麸粉末、秸秆粉末和稻糠粉末等既是吸水物质，也是助燃剂，这些有机材料在煅烧时首先被燃尽形成孔洞，有利于陶粒孔隙的形成。
作为对上述方案的进一步改进，所述污泥、煤质页岩陶粒制备方法还包括：S6、将筛分后不合格的陶粒熟料破碎、碾磨后混入煤质页岩中重复利用。目的是充分利用资源。
将上述污泥、煤质页岩陶粒制备方法制得陶粒按GB/T17431.2-2010《轻集料及其实验方法》进行多组实验，检测结果如下：
实验组序号 1 2 3 4
堆积密度（g/cm<sup>3</sup>） 0.441 0.412 0.453 0.427
表观密度（g/cm<sup>3</sup>） 0.784 0.763 0.805 0.769
吸水率（%） 6.6 7.0 6.5 6.8
表1
由表1可知，采用一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法制备的陶粒吸水率变化值0.5%左右，变化率小，表明陶粒成品性能稳定。
基于上述实施例中提供的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，本发明还提供了一种污泥、煤质页岩陶粒，该污泥、煤质页岩陶粒包括上述实施例中任意一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法。由于该污泥、煤质页岩陶粒采用了上述实施例中的制备方法，所述该污泥、煤质页岩陶粒的有益效果请参考上述实施例。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用污泥浓缩法将污泥的含水率降至85%，再向污泥中添加吸水物质将含水率进一步降至80%，得到塑态的污泥；
S2、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，分别制备得到内核颗粒和外壳颗粒；
S3、将内核颗粒通入造粒机中制得粒径4~8mm的内核；
S4、向造粒机中通入外壳颗粒使得内核直径增大至10~20mm，得到陶粒粗胚；
S5、将陶粒粗胚通入立窑中煅烧得陶粒熟料，对陶粒熟料筛分处理得到粒径合格的陶粒产品。
2.根据权利要求1所述的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于：在步骤S2中，包括以下子步骤：
S21a、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入第一旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，所述第一旋转闪蒸干燥机的分级器的孔径为0.8mm，干燥混合后的物料卸出第一旋转闪蒸干燥机后即得到所述内核颗粒；
S22a、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入第二旋转闪蒸干燥机中进行干燥混合，所述第二旋转闪蒸干燥机的分级器的孔径为0.18mm，干燥混合后的物料卸出第二旋转闪蒸干燥机后即得到所述外壳颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于：在步骤S2中，包括以下子步骤：
S21b、将塑态的污泥和煤质页岩按2：1的比例通入旋转闪蒸干燥机中干燥混合，得到混合料；
S22b、将混合料经振动筛分后，得到筛上物即内核颗粒，得到筛下物即外壳颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述煤质页岩的粒径为0.1-0.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述内核颗粒的粒径为0.2-0.8mm。
6.根据权利要求1所述的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述外壳颗粒的粒径为0.05-0.18mm。
7.根据权利要求1所述的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于：在步骤S3中，在向造粒机中通入所述外壳颗粒的同时，向造粒机中喷洒氧化锆稀释溶液。
8.根据权利要求1所述的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述吸水物质包括粉煤灰、锯末、麦麸粉末、秸秆粉末和稻糠粉末的一种或多种的混合。
9.根据权利要求1所述的一种污泥、煤质页岩陶粒制备方法，其特征在于：还包括：S6、将筛分后不合格的陶粒熟料破碎、碾磨后混入煤质页岩中重复利用。
10.一种污泥、煤质页岩陶粒，其特征在于：由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
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