CN110078530A - 一种高性能烧结保温砖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高性能烧结保温砖的制备方法包括如下步骤：步骤一、将城市生活污水处理厂污泥或造纸厂污泥在经浓缩、压滤、干燥；步骤二、将黏土、污泥进行自然晾干、破碎、粉碎和过筛；步骤三、对各原料混合均匀得到混合物干料，加水搅拌均匀；步骤四、对混合物湿料进行陈化处理，陈化时间应超过24h；步骤五、将制砖坯料经模压成型制得砖坯；步骤六、砖坯在室温下自然干燥后送入隧道干燥窑干燥；步骤七、干燥后砖坯直接送入隧道烧结窑，烧结温度为950～1100℃，砖体在最高烧结温度处的保温时间为1～3h。本发明克服传统保温砖力学性能差的缺点、热导率高的缺点，实现了污泥大掺量高性能保温砖的生产；原材料来源广、成本低，大量消耗各种生产生活污泥。

Description

一种高性能烧结保温砖的制备方法
技术领域
本发明涉及以污泥、稻壳灰、黏土、氯化钠制作烧结保温砖领域，尤其涉及一种掺加污泥制备高性能烧结保温砖的方法。
背景技术
近年来我国城镇化发展迅猛，城市生活污水处理量激增，产生的污水污泥中含有大量有机质、重金属、细菌病原体等有毒有害物质，国内目前所采用的污泥处理方法，如：污泥填埋、焚烧，均不能达到污泥无害化处理，更不能实现污泥资源化利用。目前国内外对保温砖等建筑材料的需求持续上涨，国家已禁止黏土实心砖的生产和使用,采用固体废弃物制砖替代黏土制砖成为未来发展趋势，既达到了污泥无害化、资源化处理的目的又生产出经济效益良好的节能保温砖。目前国内外在污泥保温砖的制备中污泥的掺量较少一般不高于15％，或者以污泥焚烧灰的形式加入，这些方法不能有效地大量地消耗污泥，同时生产出的烧结砖保温性能较差。如若大量的掺加污泥于制砖坯料中，脱模后的砖坯强度低、干燥时易开裂强度低、烧结后砖体强度低，目前针对这一问题国内外尚无较为有效的解决方法，更无此方面的专利。本发明提出在坯料中加入适量有效的解决了上述污泥大掺杂带来的一系类问题，使污泥大掺量坯料制备高性能烧结保温砖得以实现。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于提供一种高性能烧结保温砖的制备方法，利用稻壳灰与生活污水污泥、造纸污泥、建筑渣土、黏土、氯化钠等材料制备烧结高性能保温砖，克服了传统保温砖砖坯强度低，烧结后保温性能差、强度低等一系难题，实现了高性能烧结保温砖的工业化生产；减少环境污染，实现了污泥无害化处理、资源化利用。本发明针对污泥作为主要造孔剂的制砖体系提出。
技术问题：本发明的一种高性能烧结保温砖的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将城市生活污水处理厂污泥或造纸厂污泥在经浓缩、压滤后得到含水率为75％～85％的污泥，对污泥干燥处理后得到含水率为2％～3％的干化污泥；
步骤二、将黏土进行自然晾干，对渣土和污泥进行破碎、粉碎和过筛后储存；
步骤三、对上述各原料混合均匀得到混合物干料，加水搅拌均匀得到混合物湿料；
步骤四、对混合物湿料进行陈化处理，陈化时间为15-40h，获得最终制砖坯料；
步骤五、将制砖坯料经模压成型制得砖坯；
步骤六、砖坯在室温下自然干燥后送入隧道干燥窑，干燥窑进口温度为20℃～30℃，出口温度为90℃-120℃，干燥后砖坯综合含水率约为2％～5％；
步骤七、干燥后砖坯直接送入隧道烧结窑，烧结温度为950～1100℃，砖体在最高烧结温度处的保温时间为1～3h。
其想：
所述步骤二中对黏土和污泥进行破碎、粉碎和过筛，其中黏土材料粒径需小于1mm，干化污泥粒径需小于0.3mm。
所述步骤三中混合物湿料以质量计算污泥为30份～50份、建筑渣土为40份～60份、稻壳灰为5份～15份，水的质量为15份～25份；
所述步骤三中还加入氯化钠作为助熔剂，氯化钠的加入质量为1份～5份，助熔剂在坯体干燥过程中随水分运动，在砖坯内形成助熔剂的梯度分布，降低烧结砖的密度、热导率、提升砖体强度。
所述步骤四中对混合物湿料进行陈化处理，需根据陈化环境下的温度设定陈化时间下限15℃及以上温度陈化时间不低于24h,15℃～5℃条件下陈化时间至少达到48h，低于5℃以下陈化时间更长，保证污泥含有大量有机质的原料吸水膨胀充分，充分发挥污泥的造孔作用。
所述步骤五中将制砖坯料经模压成型制得砖坯，坯料模压成型压力不超过25MPa，避免脱模后砖坯沿成型压力方向回弹。
所述坯料模压成型压力最佳为5～15MP。
所述步骤六中砖坯脱模后必须在室温下自然干燥24h后再送入隧道干燥窑，防止砖坯干燥开裂。
所述步骤七中，砖坯烧结时，在室温～200℃，200℃～700℃,700℃～1100℃时的升温速率应分别不大于2℃/min、3℃/min、5℃/min。
有益效果：本发明具有如下优点：
1.实现了污泥无害化处理资源化利用，实现了污泥大掺量坯料制备烧结保温砖的工业化生产。通过污泥、稻壳灰、氯化钠的加入降低了保温砖的烧结收缩，促进了保温砖的烧结、提高了烧结砖内部孔隙率，降低了砖体的传热系数同时也提高了砖体的强度。
2.本发明材料来源广、工艺简单、易于机械化操作，生产出的高性能保温砖强度高达到10MPa,传热系数为0.16～0.23W/(m.k)。
具体实施方式
本发明的一种高性能烧结保温砖的制备方法包括如下步骤：
步骤一、城市生活污水处理厂污泥、造纸厂污泥等污泥在经浓缩、压滤后得到含水率为75％～85％的污泥，对污泥干燥处理后得到含水率为2％～3％的干化污泥。
步骤二、对黏土自然晾干，对建筑渣土、污泥多级粉碎、过筛后备用。
步骤三、对上述各原料按一定质量比混合均匀得到混合物干料，加入适量的水搅拌均匀得到混合物湿料。其中以质量比污泥为30份～50份，稻壳灰为5份～15份，黏土为40份～60份，氯化钠为1份～5份，水为15份～25份。
步骤四、混合料湿料进行陈化处理，依据气候、温度陈化时间为15-48h不等，获得坯料。
步骤五、坯料经模压成型方式制得砖坯，成型压力为5～15MPa。
步骤六、砖坯在室温下自然干燥24h后送入隧道干燥窑，干燥窑进口温度约为20～30℃出口温度为90-120℃，干燥后砖坯综合含水率约为2％～5％。
步骤七、干燥后砖坯直接送入隧道烧结窑，烧结温度为950～1100℃，砖体在最高烧结温度处的保温时间为1～3h。
更优的，所述步骤一中污泥浓缩过程中加入絮凝剂和除臭剂优化后续作业环境。所述步骤二中污泥颗粒过筛过直径小于应小于0.3mm，黏土等颗粒粒径可适当大些但应不大于1mm。步骤三中加入水的质量应严格控制，水的添加量会对砖体坯料塑性和烧结后砖体的强度导热系数产生极大影响。步骤四中陈化时间必须大于该温度湿度条件下的陈化时间下限。步骤七中烧结温度不得高于1100℃。
为了对本发明的高性能保温砖制备方法进行进一步阐述说明,申请人给出了如下具体实施例。
实施例一
一种高性能烧结保温砖的制备方法包括如下步骤：
步骤一、城市生活污水处理厂污泥经加入絮凝剂、除臭剂浓缩、压滤后得到含水率为80％的污泥，对污泥干燥处理后得到含水率为3％的干化污泥。
步骤二、对黏土进行自然晾干，对建筑渣土、污泥多级粉碎，过50目筛，储存备用。
步骤三、对污泥、稻壳灰、建筑渣土、氯化钠按一定质量比混合均匀得到混合物干料，加入适量的水搅拌均匀得到混合物湿料。其中以质量计算污泥为40份、黏土50份、稻壳灰10份、氯化钠质量为三份，加入水的质量为20份。
步骤四、混合料湿料进行陈化，陈化温度为20℃陈化时间大于24h，获得最终坯料。
步骤五、坯料经模压成型方式制得砖坯，成型压力为10MPa。
步骤六、砖坯在室温下自然干燥24h后送入隧道干燥窑，干燥窑进口温度为20℃出口温度为90℃，干燥后砖坯综合含水率约为4％。
步骤七、干燥后砖坯直接送入隧道烧结窑，烧结温度为1080℃，砖体在最高烧结温度处的保温时间为2h，烧结结束后随炉冷却得到保温砖成品。
本例中制得的高性能保温砖抗压强度为13MPa,传热系数为0.19W/(m.k)。
实施例二
一种高性能烧结保温砖的制备方法方法,包括如下步骤：
步骤一、城市生活污水处理厂污泥经加入絮凝剂、除臭剂浓缩、压滤后得到含水率为80％的污泥，对污泥干燥处理后得到含水率为3％的干化污泥。
步骤二、对黏土进行自然晾干，对渣土、污泥多级粉碎，过50目筛，储存备用。
步骤三、对污泥、渣土、稻壳灰、氯化钠按一定质量比混合均匀得到混合物干料，加入适量的水搅拌均匀得到混合物湿料。其中以质量计算污泥为30份、黏土为60份、稻壳灰为10份、氯化钠为2份，加入水的质量为20份
步骤四、混合料湿料进行陈化，陈化温度为20℃陈化时间大于24h，获得最终坯料。
步骤五、坯料经模压成型方式制得砖坯，成型压力为15MPa。
步骤六、砖坯在室温下自然干燥24h后送入隧道干燥窑，干燥窑进口温度为20℃出口温度为90℃，干燥后砖坯综合含水率约为3％。
步骤七、干燥后砖坯直接送入隧道烧结窑，烧结温度为1050℃，砖体在最高烧结温度处的保温时间为2h，烧结结束后随炉冷却得到保温砖成品。
本例中制得的高性能保温砖抗压强度大于15MPa,传热系数小于0.23W/(m.k)。
实施例三
一种高性能烧结保温砖的制备方法,包括如下步骤：
步骤一、对干化污泥、黏土、稻壳进行自然晾干，多级粉碎，过50目筛，储存备用。
步骤二、对稻壳、污泥、渣土、氯化钠按一定质量比混合均匀得到混合物干料，加入适量的水搅拌均匀得到混合物湿料。其中以质量计算加入稻壳灰15份、黏土60份、污泥30份，氯化钠2份、水20份。
步骤三、混合料湿料进行陈化，陈化温度为20℃陈化时间大于20h，获得最终坯料。
步骤五、坯料经模压成型方式制得砖坯，成型压力为15MPa。
步骤六、砖坯在室温下自然干燥24h后送入隧道干燥窑，干燥窑进口温度为20℃出口温度为90℃，干燥后砖坯综合含水率约为2％。
步骤八、干燥后砖坯直接送入隧道烧结窑，烧结温度为1080℃，砖体在最高烧结温度处的保温时间为2h，烧结结束后随炉冷却得到保温砖成品。
本例中制得的高性能保温砖抗压强度大于18MPa。
本发明主要针对干化污泥颗粒一系类不同于传统制砖原料的特性，使用稻壳灰、氯化钠为添加剂，原料经过粉碎、过筛、混合均匀，加入水搅拌均匀后陈化、成型、干燥、烧结，制得高性能保温砖，解决了污泥制备高性能保温砖生产过程中的一系类难题，创造性的提出了一种同步优化砖体强度与保温性能的制砖方法。同时本方法也适用大量添加煤矸石的制砖体系。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解,我们所描述的具体的实施例只是说明性的,而不是用于对本发明的范围的限定,本文中的黏土代指所有黏土质材料包括地铁挖土、建筑渣土等，氯化钠等同于在水中溶解性大的低温非挥发助熔剂，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化,都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
步骤一、将城市生活污水处理厂污泥或造纸厂污泥在经浓缩、压滤后得到含水率为75％～85％的污泥，对污泥干燥处理后得到含水率为2％～3％的干化污泥；
步骤二、将黏土进行自然晾干，对渣土和污泥进行破碎、粉碎和过筛后储存；
步骤三、对上述各原料混合均匀得到混合物干料，加水搅拌均匀得到混合物湿料；
步骤四、对混合物湿料进行陈化处理，陈化时间为15-40h，获得最终制砖坯料；
步骤五、将制砖坯料经模压成型制得砖坯；
步骤六、砖坯在室温下自然干燥后送入隧道干燥窑，干燥窑进口温度为20℃～30℃，出口温度为90℃～120℃，干燥后砖坯综合含水率约为2％～5％；
步骤七、干燥后砖坯直接送入隧道烧结窑，烧结温度为950～1100℃，砖体在最高烧结温度处的保温时间为1～3h。
2.根据权利要求1所述的一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于：所述步骤二中对渣土和污泥进行破碎、粉碎和过筛，其中建筑渣土或黏土材料粒径需小于1mm，干化污泥粒径需小于0.3mm。
3.根据权利要求1所述的一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于：所述步骤三中混合物湿料以质量计算污泥为30份～50份、黏土为40份～60份、稻壳灰为5份～15份，水的质量为15份～25份。
4.根据权利要求1所述的一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于：所述步骤三中还加入氯化钠作为助熔剂，氯化钠的加入质量为1份～5份，助熔剂在坯体干燥过程中随水分运动，在砖坯内形成助熔剂的梯度分布，降低烧结砖的密度、热导率、提升砖体强度。
5.根据权利要求1所述的一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于：所述步骤四中对混合物湿料进行陈化处理，需根据陈化环境下的温度设定陈化时间下限，15℃及以上温度陈化时间不低于24h,15℃～5℃条件下陈化时间至少达到48h，低于5℃以下陈化时间更长，保证污泥含有大量有机质的原料吸水膨胀充分，充分发挥污泥的造孔作用。
6.根据权利要求1所述的一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于：所述步骤五中将制砖坯料经模压成型制得砖坯，坯料模压成型压力不超过25MPa，避免脱模后砖坯沿成型压力方向回弹。
7.根据权利要求1所述的一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于：所述坯料模压成型压力最佳为5～15MP。
8.根据权利要求1所述的一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于：所述步骤六中砖坯脱模后必须在室温下自然干燥24h后再送入隧道干燥窑，防止砖坯干燥开裂。
9.根据权利要求1所述的一种高性能烧结保温砖的制备方法，其特征在于：所述步骤七中，砖坯烧结时，在室温～200℃，200℃～700℃,700℃～1100℃时的升温速率应分别不大于2℃/min、3℃/min、5℃/min。
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