CN110183205A - 一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，包括如下步骤：（一）污泥粉料的制备，（二）将污泥粉料、瓦砾、水泥、炉渣、膨胀土粉、八氨基苯基POSS、钢纤维、重钙粉、化学添加剂、无机粘结剂、微孔造孔剂和水同时加入混合设备中进行搅拌混合20‑40分钟，得到混合浆料，（三）注模成型。本发明还提供了根据所述利用污泥生产多孔保温砌块的方法生产的多孔保温砌块。本发明提供的利用污泥生产多孔保温砌块的方法，能实现污泥的安全、快捷、高效地再利用，提高砌块的保温效果和生产效率，降低生产成本，减少二次污染的发生。

Description

一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法
技术领域
本申请涉及建筑材料生产技术领域，尤其涉及一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法。
背景技术
随着我国社会经济的高速发展，我国的建筑能耗总量也在不断攀升，在全球环境问题和能源问题日益严峻的形式下，贯彻落实建筑节能工作，科学合理削减建筑能耗，对于实施节能减排战略，建设资源节约型社会，实现可持续发展具有重大的意义。
采用多孔保温砌块作为建筑物墙体材料是贯彻落实建筑节能工作的有效措施。现有技术中的多孔保温砌块一般包括由混凝土砌筑而成的多孔的砌块主体；在砌块主体内填充保温材料，以达到保温的效果。现有技术中的这种多孔保温砌块在构成外墙外保温体系时存在着易脱落、寿命短、安全性差、质量难以控制、生产成本较高等缺陷，而其他加气混凝土、泡沫混凝土等非烧结空心砌块，则又由于自身收缩大，易造成墙体开裂等问题，而不能大面积的推广使用。
随着城市污水处理厂数量的增多和处理能力的增强，污泥产生量也日益增大。污泥作为污水处理厂的主要剩余产物，其成分复杂，包含纤维、泥沙、动植物残体、微生物菌胶团、重金属、有机物的物质等。成分复杂的污泥不经处理而随意掩埋、弃置将会对环境造成严重的二次污染。目前对污泥的处理方法有很多，其中，将污泥固化制砖的处理方式得到快速发展，主要原因是利用污泥制砖可以有效减少环境污染，使污泥得以有效利用，但是目前污泥制砖的方法参差不齐，制砖效果不理想，污泥制砖后的强度不能满足技术要求。
因此，需求一种高效利用污泥生产多孔保温砌块的方法，有效解决污泥处理问题，提高生产效率和砌块保温效果，降低生产成本具有非常重要的意义。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，以实现污泥的安全、快捷、高效地再利用，提高砌块的保温效果和生产效率，降低生产成本，减少二次污染的发生。
本申请实施例提供一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，是这样实现的：
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，包括如下步骤：
步骤S1污泥粉料的制备：首先向污泥加入水达到掩盖污泥为宜，然后向污泥中添加改性剂，厌氧发酵，通入氧气，进行曝气处理，再对污泥进行pH值调节处理，使得PH为6-8，pH值调节处理后将污泥输送至沉淀池中进行沉淀，沉淀后的污泥利用脱水装置进行脱水处理，再将含水量较高的污泥通过挤压，降低其含水量，得到块状污泥饼，而后将污泥饼破碎粉磨至100-200目，最后将污泥粉末在90℃～110℃下烘干，得到污泥粉料；
步骤S2混料：将经过步骤S1制备得到的污泥粉料、瓦砾、水泥、炉渣、膨胀土粉、八氨基苯基POSS、钢纤维、重钙粉、化学添加剂、无机粘结剂、微孔造孔剂和水同时加入混合设备中进行搅拌混合20-40分钟，得到混合浆料；
步骤S3注模成型：将经过步骤S2制备的混合浆料注模成型，先在80-90℃下养护15-18小时，再在600-650℃下焙烧2-3小时后，即得到所述的多孔保温砌块。
进一步地，步骤S1中所述改性剂包括如下重量份的各组分：熟石灰5-10份、硫代硫酸钠10-15份、聚丙烯酰胺3-8份、聚合氯化铝1-5份、十四烷基二甲基(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵15-20份、硅酸钠3-8份。
进一步地，步骤S2中所述污泥粉料、瓦砾、水泥、炉渣、膨胀土粉、八氨基苯基POSS、钢纤维、重钙粉、化学添加剂、无机粘结剂、微孔造孔剂、水的质量比为(20-30):(3-8):(25-35):(2-5):(2-5):(1-3):3:(5-10):(0.2-0.6):(8-13):(5-10):(20-25)。
较佳地，所述无机粘结剂为页岩、河道淤泥、渣土或黄土中的一种或几种。
较佳地，所述微孔造孔剂为锯末、稻壳、聚苯颗粒、硅藻土或石灰中的一种或几种。
较佳地，所述化学添加剂的制备方法，包括如下步骤：将(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷、顺-苯乙烯磺酰乙酸、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐、引发剂加入到有机溶剂中，在75-85℃氮气或惰性气体氛围下搅拌反应5-8小时，后旋蒸除去溶剂，即可。
较佳地，所述(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷、顺-苯乙烯磺酰乙酸、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐、引发剂、有机溶剂的质量比为1:1:0.5:(0.01-0.03):(10-15)。
较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
较佳地，所述有机溶剂选自四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜中的一种或几种。
较佳地，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。
进一步地，一种利用污泥生产的多孔保温砌块，采用上述一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法制备而成。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明提供的利用污泥生产多孔保温砌块的方法简单易行，操作方便，能实现污泥的安全、快捷、高效地再利用，减少二次污染的发生。
(2)本发明提供的利用污泥生产多孔保温砌块的方法，提高了砌块的保温效果和生产效率，降低生产成本；通过改性剂对污泥进行改性，一方面，能起到除臭的作用，另一方面，有利于其脱水，再者，通过改性，在其表面引入含季铵盐的硅氧烷结构，并通过离子交换引入硅酸根结构，提高了其与其他组分之间的相容性及其分散性，增强了砌块的粘结能力，有利于提高砌块的综合性能；添加化学添加剂，有利于起到减水的作用；各成分协同作用，使得砌块保温效果显著，综合性能优异。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例1
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，包括如下步骤：
步骤S1污泥粉料的制备：首先向污泥加入水达到掩盖污泥为宜，然后向污泥中添加改性剂，厌氧发酵，通入氧气，进行曝气处理，再对污泥进行pH值调节处理，使得PH为6，pH值调节处理后将污泥输送至沉淀池中进行沉淀，沉淀后的污泥利用脱水装置进行脱水处理，再将含水量较高的污泥通过挤压，降低其含水量，得到块状污泥饼，而后将污泥饼破碎粉磨至100目，最后将污泥粉末在90℃下烘干，得到污泥粉料；
步骤S2混料：将经过步骤S1制备得到的污泥粉料20kg、瓦砾3kg、水泥25kg、炉渣2kg、膨胀土粉2kg、八氨基苯基POSS 1kg、钢纤维3kg、重钙粉5kg、化学添加剂0.2kg、页岩8kg、锯末5kg和水20kg同时加入混合设备中进行搅拌混合20分钟，得到混合浆料；
步骤S3注模成型：将经过步骤S2制备的混合浆料注模成型，先在80℃下养护15小时，再在600℃下焙烧2小时后，即得到所述的多孔保温砌块。
步骤S1中所述改性剂包括如下重量份的各组分：熟石灰5份、硫代硫酸钠10份、聚丙烯酰胺3份、聚合氯化铝1份、十四烷基二甲基(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵15份、硅酸钠3份。
所述化学添加剂的制备方法，包括如下步骤：将(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷1kg、顺-苯乙烯磺酰乙酸1kg、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐0.5kg、偶氮二异丁腈0.01kg加入到四氢呋喃10kg中，在75℃氮气氛围下搅拌反应5小时，后旋蒸除去溶剂，即可。
一种利用污泥生产的多孔保温砌块，采用上述一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法制备而成。
实施例2
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，包括如下步骤：
步骤S1污泥粉料的制备：首先向污泥加入水达到掩盖污泥为宜，然后向污泥中添加改性剂，厌氧发酵，通入氧气，进行曝气处理，再对污泥进行pH值调节处理，使得PH为6.5，pH值调节处理后将污泥输送至沉淀池中进行沉淀，沉淀后的污泥利用脱水装置进行脱水处理，再将含水量较高的污泥通过挤压，降低其含水量，得到块状污泥饼，而后将污泥饼破碎粉磨至130目，最后将污泥粉末在95℃下烘干，得到污泥粉料；
步骤S2混料：将经过步骤S1制备得到的污泥粉料23kg、瓦砾4kg、水泥27kg、炉渣3kg、膨胀土粉3kg、八氨基苯基POSS 1.5kg、钢纤维3kg、重钙粉6.5kg、化学添加剂0.35kg、河道淤泥9.5kg、稻壳6.5kg和水22kg同时加入混合设备中进行搅拌混合25分钟，得到混合浆料；
步骤S3注模成型：将经过步骤S2制备的混合浆料注模成型，先在83℃下养护16小时，再在620℃下焙烧2.3小时后，即得到所述的多孔保温砌块。
步骤S1中所述改性剂包括如下重量份的各组分：熟石灰6份、硫代硫酸钠11份、聚丙烯酰胺4份、聚合氯化铝2份、十四烷基二甲基(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵16份、硅酸钠4份。
所述化学添加剂的制备方法，包括如下步骤：将(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷1kg、顺-苯乙烯磺酰乙酸1kg、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐0.5kg、偶氮二异庚腈0.015kg加入到N,N-二甲基乙酰胺11.5kg中，在78℃氦气氛围下搅拌反应6小时，后旋蒸除去溶剂，即可。
一种利用污泥生产的多孔保温砌块，采用上述一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法制备而成。
实施例3
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，包括如下步骤：
步骤S1污泥粉料的制备：首先向污泥加入水达到掩盖污泥为宜，然后向污泥中添加改性剂，厌氧发酵，通入氧气，进行曝气处理，再对污泥进行pH值调节处理，使得PH为7，pH值调节处理后将污泥输送至沉淀池中进行沉淀，沉淀后的污泥利用脱水装置进行脱水处理，再将含水量较高的污泥通过挤压，降低其含水量，得到块状污泥饼，而后将污泥饼破碎粉磨至150目，最后将污泥粉末在100℃下烘干，得到污泥粉料；
步骤S2混料：将经过步骤S1制备得到的污泥粉料25kg、瓦砾6kg、水泥30kg、炉渣3.5kg、膨胀土粉3.5kg、八氨基苯基POSS 2kg、钢纤维3kg、重钙粉8kg、化学添加剂0.4kg、渣土10kg、聚苯颗粒7.5kg和水23kg同时加入混合设备中进行搅拌混合30分钟，得到混合浆料；
步骤S3注模成型：将经过步骤S2制备的混合浆料注模成型，先在85℃下养护16.5小时，再在630℃下焙烧2.6小时后，即得到所述的多孔保温砌块。
步骤S1中所述改性剂包括如下重量份的各组分：熟石灰8份、硫代硫酸钠13份、聚丙烯酰胺6份、聚合氯化铝3份、十四烷基二甲基(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵17.5份、硅酸钠6份。
所述化学添加剂的制备方法，包括如下步骤：将(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷1kg、顺-苯乙烯磺酰乙酸1kg、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐0.5kg、偶氮二异丁腈0.02kg加入到二甲亚砜13.5kg中，在80℃氖气氛围下搅拌反应6.5小时，后旋蒸除去溶剂，即可。
一种利用污泥生产的多孔保温砌块，采用上述一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法制备而成。
实施例4
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，包括如下步骤：
步骤S1污泥粉料的制备：首先向污泥加入水达到掩盖污泥为宜，然后向污泥中添加改性剂，厌氧发酵，通入氧气，进行曝气处理，再对污泥进行pH值调节处理，使得PH为7.5，pH值调节处理后将污泥输送至沉淀池中进行沉淀，沉淀后的污泥利用脱水装置进行脱水处理，再将含水量较高的污泥通过挤压，降低其含水量，得到块状污泥饼，而后将污泥饼破碎粉磨至180目，最后将污泥粉末在105℃下烘干，得到污泥粉料；
步骤S2混料：将经过步骤S1制备得到的污泥粉料29kg、瓦砾7.5kg、水泥33kg、炉渣4.5kg、膨胀土粉4.5kg、八氨基苯基POSS 2.8kg、钢纤维3kg、重钙粉9.5kg、化学添加剂0.55kg、无机粘结剂12.5kg、微孔造孔剂9.5kg和水24kg同时加入混合设备中进行搅拌混合35分钟，得到混合浆料；所述无机粘结剂为页岩、河道淤泥、渣土、黄土按质量比1:3:2:2混合而成；所述微孔造孔剂为锯末、稻壳、聚苯颗粒、硅藻土、石灰按质量比1:2:1:1:4混合而成。
步骤S3注模成型：将经过步骤S2制备的混合浆料注模成型，先在88℃下养护17小时，再在640℃下焙烧2.8小时后，即得到所述的多孔保温砌块。
步骤S1中所述改性剂包括如下重量份的各组分：熟石灰8份、硫代硫酸钠14份、聚丙烯酰胺7份、聚合氯化铝4份、十四烷基二甲基(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵19份、硅酸钠7份。
所述化学添加剂的制备方法，包括如下步骤：将(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷1kg、顺-苯乙烯磺酰乙酸1kg、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐0.5kg、引发剂0.025kg加入到有机溶剂14.5kg中，在84℃氩气氛围下搅拌反应7.5小时，后旋蒸除去溶剂，即可。
所述引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成。
所述有机溶剂是四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜按质量比1:3:2混合而成。
一种利用污泥生产的多孔保温砌块，采用上述一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法制备而成。
实施例5
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，包括如下步骤：
步骤S1污泥粉料的制备：首先向污泥加入水达到掩盖污泥为宜，然后向污泥中添加改性剂，厌氧发酵，通入氧气，进行曝气处理，再对污泥进行pH值调节处理，使得PH为8，pH值调节处理后将污泥输送至沉淀池中进行沉淀，沉淀后的污泥利用脱水装置进行脱水处理，再将含水量较高的污泥通过挤压，降低其含水量，得到块状污泥饼，而后将污泥饼破碎粉磨至200目，最后将污泥粉末在110℃下烘干，得到污泥粉料；
步骤S2混料：将经过步骤S1制备得到的污泥粉料30kg、瓦砾8kg、水泥35kg、炉渣5kg、膨胀土粉5kg、八氨基苯基POSS 3kg、钢纤维3kg、重钙粉10kg、化学添加剂0.6kg、黄土13kg、硅藻土10kg和水25kg同时加入混合设备中进行搅拌混合40分钟，得到混合浆料；
步骤S3注模成型：将经过步骤S2制备的混合浆料注模成型，先在90℃下养护18小时，再在650℃下焙烧3小时后，即得到所述的多孔保温砌块。
步骤S1中所述改性剂包括如下重量份的各组分：熟石灰10份、硫代硫酸钠15份、聚丙烯酰胺8份、聚合氯化铝5份、十四烷基二甲基(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵20份、硅酸钠8份。
所述化学添加剂的制备方法，包括如下步骤：将(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷1kg、顺-苯乙烯磺酰乙酸1kg、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐0.5kg、偶氮二异庚腈0.03kg加入到二甲亚砜15kg中，在85℃氮气氛围下搅拌反应8小时，后旋蒸除去溶剂，即可。
一种利用污泥生产的多孔保温砌块，采用上述一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法制备而成。
对比例1
一种多孔烧结保温空心砌块及其制备工艺，按照中国发明专利201210305687.0实施例1实施。
对比例2
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，按照实施例1实施，不同的是没有用改性剂进行改性。
对比例3
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，按照实施例1实施，不同的是没有添加八氨基苯基POSS。
对比例4
一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，按照实施例1实施，不同的是没有添加化学添加剂。
同时，为了评估本发明所述利用污泥生产多孔保温砌块的方法的具体技术效果，对分别采用实施例1-5及对比例1-4的生产方法生产的多孔保温砌块进行性能测试，测试方法和测试结果见表1。
表1
检测项目 导热系数(W/m·K) 抗压强度(MPa) 抗冻性(个冻融循环)
测试标准 GB/T 10294-2008 GB/T 50081-2002 GB/T 3810.12-2016
实施例1 0.040 9.8 30
实施例2 0.036 10.3 32
实施例3 0.033 10.7 34
实施例4 0.031 11.3 35
实施例5 0.028 12.0 37
对比例1 0.110 4.5 25
对比例2 0.069 8.1 26
对比例3 0.062 7.8 24
对比例4 0.065 7.4 22
从表1可以看出，本发明实施例提供的利用污泥生产多孔保温砌块的方法较对比例中的生产方法制备得到的多孔保温砌块保温效果更好，抗压强度和抗冻性更佳。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (10)

1.一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1污泥粉料的制备：首先向污泥加入水达到掩盖污泥为宜，然后向污泥中添加改性剂，厌氧发酵，通入氧气，进行曝气处理，再对污泥进行pH值调节处理，使得PH为6-8，pH值调节处理后将污泥输送至沉淀池中进行沉淀，沉淀后的污泥利用脱水装置进行脱水处理，再将含水量较高的污泥通过挤压，降低其含水量，得到块状污泥饼，而后将污泥饼破碎粉磨至100-200目，最后将污泥粉末在90℃～110℃下烘干，得到污泥粉料；
步骤S2混料：将经过步骤S1制备得到的污泥粉料、瓦砾、水泥、炉渣、膨胀土粉、八氨基苯基POSS、钢纤维、重钙粉、化学添加剂、无机粘结剂、微孔造孔剂和水同时加入混合设备中进行搅拌混合20-40分钟，得到混合浆料；
步骤S3注模成型：将经过步骤S2制备的混合浆料注模成型，先在80-90℃下养护15-18小时，再在600-650℃下焙烧2-3小时后，即得到所述的多孔保温砌块。
2.如权利要求1所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，步骤S1中所述改性剂包括如下重量份的各组分：熟石灰5-10份、硫代硫酸钠10-15份、聚丙烯酰胺3-8份、聚合氯化铝1-5份、十四烷基二甲基(3-三甲氧基硅基丙基)氯化铵15-20份、硅酸钠3-8份。
3.如权利要求1所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，步骤S2中所述污泥粉料、瓦砾、水泥、炉渣、膨胀土粉、八氨基苯基POSS、钢纤维、重钙粉、化学添加剂、无机粘结剂、微孔造孔剂、水的质量比为(20-30):(3-8):(25-35):(2-5):(2-5):(1-3):3:(5-10):(0.2-0.6):(8-13):(5-10):(20-25)。
4.如权利要求1所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，所述无机粘结剂为页岩、河道淤泥、渣土或黄土中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，所述微孔造孔剂为锯末、稻壳、聚苯颗粒、硅藻土或石灰中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，所述化学添加剂的制备方法，包括如下步骤：将(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷、顺-苯乙烯磺酰乙酸、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐、引发剂加入到有机溶剂中，在75-85℃氮气或惰性气体氛围下搅拌反应5-8小时，后旋蒸除去溶剂，即可。
7.如权利要求6所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，所述(Z)-9-十八烯酰亚氨基双-2,1-乙亚基聚环氧乙烷、顺-苯乙烯磺酰乙酸、甲基丙烯酸2-乙磺酸酯钠盐、引发剂、有机溶剂的质量比为1:1:0.5:(0.01-0.03):(10-15)。
8.如权利要求6所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
9.如权利要求6所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜中的一种或几种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述的一种利用污泥生产多孔保温砌块的方法制备而成的利用污泥生产的多孔保温砌块。
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