CN111268971B - 一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖及其制备方法 - Google Patents

一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于城市、工业废弃资源再利用领域,具体涉及一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖及其制备方法,由以下质量百分比的原料组成:气化干馏渣50~70%,水泥15~25%,水10~15%,促进剂0.01~0.05%,所述气化干馏渣中粉料和渣料的比例为(1~2):3。制备方法是:将气化干馏渣晾干至含水率≤10%,过对辊式破碎机,控制其粗颗粒粒径为5~15mm,再经3mm筛子筛出粉料,称取水泥、气化干馏渣、促进剂和水并混合均匀;将混合料倒入模具后压制成型,脱模后自然养护。本发明通过将城市污泥进行干化、造粒、气化,得到污泥气化干馏渣,并将其作为制备改性混凝土砖的原料,有利环保,降低了工厂的生产成本。

Description

一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖及其制备方法
技术领域
本发明属于城市、工业废弃资源再利用领域,具体涉及一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖及其制备方法。
背景技术
随着城市人口的增加、工业生产的发展,城市废水、污水的排放量日益增多,这也导致了城市污泥排放量的激增。据报道,我国污水排放量已达5.11×104亿吨/年,污泥数量约占处理水量的0.3%~0.5%,每年的排放量巨大。污泥中含有一些重金属、病原菌和毒性有机物,会产生土地污染、腐烂、散发臭气,污染地下水等环境危害。但城市污泥同样富含有生物源、有机质和一些无机组分,可以资源化利用。
城市污泥处理主要有填埋、农用堆肥、填海和热化学处理等几种方法。填埋是将污泥作为一种废物来对待,其处理方法主要着眼于如何消除危害及减小体积。由于土地资源的紧缺和环境压力的增大,已逐渐减少或被禁止使用。由于污泥中含有氮和磷等成分,污泥农用在许多国家受到重视并得到应用,但存在污泥中的重金属使土壤和作物受到污染的潜在危险。污泥的热处理方法主要是焚烧,但也要考虑潜在的二噁英污染。
我国每年新建房屋面积超过20亿平方米,但目前我国新建建筑中只有10%~15%达到国家强制性节能标准,80%以上为高耗能建筑,给社会造成了沉重的能源负担,严重制约我国的可持续发展。建筑节能关键之一是建筑材料的节能,尤其是墙体围护材料的节能效果和绿色化对整个建筑物节能和建筑绿色化产生重大影响。
中国专利CN10577189A公开了一种多功能轻质污泥发泡混凝土的生产方法及产品,其利用脱水、干燥后的浓缩污泥与生石灰形成污泥熟石灰,再与水泥和水充分搅拌,形成污泥混凝土。但关于污泥气化干馏渣的回收利用目前并未有资料记载。
发明内容
为解决现有技术中城市污泥利用率不高,绿色建筑材料缺乏的问题,本发明提供一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖及其制备方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种含污泥气化干馏渣改性混凝土砖,由以下质量百分比的原料组成:气化干馏渣50~70%,水泥15~25%,水10~15%,促进剂0.01~0.05%,所述气化干馏渣中粉料和渣料的比例为(1~2):3。
进一步地,所述粉料的粒度≤3mm,渣料的粒度为3~15mm。
进一步地,所述促进剂为工业级的碳酸锂或甲酸钙。
进一步地,所述污泥气化干馏渣的制备过程为:将含水率为60~80%的城市污泥经干化、造粒和气化,最终将炉底残渣排出备用,此时污泥气化干馏渣的含水率≤10%,SiO2含量≥35%。
进一步地,所述水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥,细度为过0.075mm负压筛。
本发明还提供一种含污泥气化干馏渣改性混凝土砖的制备方法,包括以下步骤:
A.将气化干馏渣过对辊式破碎机进行破碎,控制其粗颗粒粒径为5~15mm,再经3mm筛子筛出粉料,其余为渣料;
B.按上述配方比例称取水泥、气化干馏渣、促进剂和水并混合均匀;
C.将混合料倒入模具后压制成型,脱模后放置阴凉处自然养护。
进一步地,所述步骤C中压制的压力为15~30Mpa,压制时间为10~15s。
进一步地,所述步骤C中养护时间为7天。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明通过将城市污泥进行干化、造粒、气化,将污泥中的有机质全部燃烧,得到污泥气化干馏渣,并将其作为制备改性混凝土砖的原料,充分使废物得到了利用,有利环保,实现了城市污泥的资源化利用,同时实现了充分消纳气化干馏渣、降低生产成本等多项效益。
本发明充分利用气化干馏渣中渣与粉混合的特性,无需进行复杂分选,利用其中的粗颗粒渣做骨料替代天然砂石,利用其中的粉料替代粉煤灰,减少其他原料的加入,能够有效降低生产成本。通过本发明原料配比以及制备方法制备得到的含污泥气化干馏渣改性混凝土砖,其性能均能达到国家标准,满足工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
以下实施例中采用的污泥气化干馏渣的制备方法:将含水率为60~80%的城市污泥进干化机降低其含水率,再通过斗提机输送至造粒系统,形成球状颗粒,将造成的有强度的颗粒通过斗提进入气化炉,通过1000~1200℃的高温进行热解气化,最终从炉底排出的残渣即为污泥气化干馏渣,所述污泥气化干馏渣的含水率不高于10%,其SiO2含量不低于35%。
以下实施例采用的水泥采用的是P·O42.5普通硅酸盐水泥,细度为过0.075mm负压筛;所述水为自来水,所述促进剂为工业级的碳酸锂或甲酸钙。
实施例1
一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖,原料包括:污泥气化干馏渣65%,水泥20%,碳酸锂0.03%,水15%,其中污泥气化干馏渣中的粉渣比为1:3。
制备过程:将气化干馏渣过对辊式破碎机进行破碎,控制其粗颗粒粒径为5~15mm,再经3mm筛子筛出粉料,其余为渣料;按配方比例称取原料,混合搅拌均匀;将混合料倒入模具后压制成型,压制压力为20Mpa,持压时间为10s,成型后脱模并放置阴凉处自然养护。
将制备好的混凝土砖根据GBT 21144-2007测试其基本力学性能,本实施例混凝土砖的配比和基本力学性能见表1。
表1.本实施例改性混凝土砖的原料配比及其基本力学性能
Figure BDA0002394970710000031
从表1可以看出,本实施例所制备的气化干馏渣混凝土砖均达到国家标准MU20,B级,可满足工业生产需求。
实施例2
一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖,原料包括:污泥气化干馏渣70%,水泥15%,甲酸钙0.02%,水15%,其中污泥气化干馏渣中的粉渣比为2:3。
制备过程:将气化干馏渣过对辊式破碎机进行破碎,控制其粗颗粒粒径为5~15mm,再经3mm筛子筛出粉料,其余为渣料。按配方比例称取原料,混合搅拌均匀;将混合料倒入模具后压制成型,压制压力为30Mpa,持压时间为15s,成型后脱模并放置阴凉处自然养护。
将制备好的混凝土砖根据GBT 21144-2007测试其基本力学性能,本实施例混凝土砖的配比和基本力学性能见表2。
表2.本实施例改性混凝土砖的原料配比及其基本力学性能
Figure BDA0002394970710000032
从表2可以看出,本实施例所制备的气化干馏渣混凝土砖均达到国家标准MU20,B级,可满足工业生产需求。
实施例3
一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖,原料包括:污泥气化干馏渣60%,水泥25%,甲酸钙0.05%,水15%,其中污泥气化干馏渣中的粉渣比为1:2。
制备过程:将气化干馏渣过对辊式破碎机进行破碎,控制其粗颗粒粒径为5~15mm,再经3mm筛子筛出粉料,其余为渣料。按配方比例称取原料,混合搅拌均匀;将混合料倒入模具后压制成型,压制压力为25Mpa,持压时间为10s,成型后脱模并放置阴凉处自然养护。
将制备好的混凝土砖根据GBT 21144-2007测试其基本力学性能,本实施例混凝土砖的配比和基本力学性能见表3。
表3.本实施例改性混凝土砖的原料配比及其基本力学性能
Figure BDA0002394970710000041
从表3中可以看出,本实施例所制备的气化干馏渣混凝土砖均达到国家标准MU20,B级,可满足工业生产需求。
对比例1
本实施例与实施例1中原料基本相同,相同之处不再赘述,不同之处在于污泥气化干馏渣中粉料和渣料的比例为1:1。制备过程同实施例1,制得改性混凝土砖,其抗压强度低于实施例1的抗压强度。
对比例2
本实施例与实施例1中原料大致相同,相同之处不再赘述,不同之处在于本实施例中不添加任何促进剂。制备过程同实施例1,制得改性混凝土砖,其平均抗压强度低于实施例1的抗压强度。
以上所述之实施例,只是本发明的较佳实施例而已,仅仅用以解释本发明,并非限制本发明实施范围,对于本技术领域的技术人员来说,当然可根据本说明书中所公开的技术内容,通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式,故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等,均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (5)

1.一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖,其特征在于,由以下质量百分比的原料组成:污泥气化干馏渣60~70%,水泥15~25%,水10~15%,促进剂0.01~0.05%,所述污泥气化干馏渣中粉料和渣料的比例为(1~2):3;所述促进剂为工业级的碳酸锂或甲酸钙;
所述污泥气化干馏渣的制备过程为:将含水率为60~80%的城市污泥经干化、造粒和1000~1200℃气化,最终将炉底残渣排出备用,所得污泥气化干馏渣的含水率≤10%,SiO2含量≥35%;
将污泥气化干馏渣过对辊式破碎机进行破碎,控制其粗颗粒粒径为5~15mm,再经3mm筛子筛出粉料,其余为渣料;所述粉料的粒度≤3mm,渣料的粒度为3~15mm。
2.根据权利要求1所述的一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖,其特征在于,所述水泥采用P·O42.5普通硅酸盐水泥,细度为过0.075mm负压筛。
3.根据权利要求1所述的一种含污泥气化干馏渣的改性混凝土砖的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A.将污泥气化干馏渣过对辊式破碎机进行破碎,控制其粗颗粒粒径为5~15mm,再经3mm筛子筛出粉料,其余为渣料;
B.按权利要求1的配方比例称取水泥、污泥气化干馏渣、促进剂和水并混合均匀;
C.将混合料倒入模具后压制成型,脱模后放置阴凉处自然养护。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤C中压制的压力为15~30Mpa,压制时间为10~15s。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述步骤C中养护时间为7天。
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