CN111960857A - 一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了保温砖生产技术领域的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，包括以下步骤：(1)将二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和氧化镁混合加热，并加入至污泥中，均匀混合得到混合污泥；(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过筛，得到混合污泥粉末；(3)将混合污泥粉末、中空心玻璃微珠、粉煤灰漂珠、聚乙烯醇、硅藻土、玻璃粉混合，预均化、陈化，再加入水、发泡剂、助熔剂和稳泡剂，经干化得到坯料；(4)采用液压成型机将坯料制成砖坯，本发明利用污泥制备烧结自保温砖的工艺简单，制得的自保温砖结构致密、孔隙率较大且均匀密布，并且具有优异的保温性能和抗压性能，能够带来良好的经济效益。

Description

一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法
技术领域
本发明涉及保温砖生产技术领域，具体为一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法。
背景技术
建筑用的人造小型块材，分烧结砖(主要指粘土砖)和非烧结砖(灰砂砖、粉煤灰砖等)，俗称砖头。粘土砖以粘土(包括页岩、煤矸石等粉料)为主要原料，经泥料处理、成型、干燥和焙烧而成。砖是最传统的砌体材料。已由黏土为主要原料逐步向利用煤矸石和粉煤灰等工业废料发展，同时由实心向多孔、空心发展，由烧结向非烧结发展
污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离。目前，建筑行业蓬勃发展，对烧结砖的需求量巨大，并且国家已禁止粘土实心砖的使用和生产，采用固体废弃物制砖成为替代粘土制砖的趋势。
淤泥烧结保温砖自保温砌体具有较好的隔热保温性能和耐久性能，节能利废，经济、社会和环境效益显著，利用淤泥制砖，不仅消除污染，节约了堆放淤泥所需要的土地及填埋而产生的渗流液对环境的危害，保护了城市环境，而且可利用污泥中有机物本身的发热量，达到制砖节能、节水的目的，使废物再次利用。
在授权公告号为CN101851086B、授权公告日为2012-02-01的中国发明专利中公开了一种污泥制自保温砖的生产方法，以城市湿污泥、电厂粉煤灰、石料厂石粉及地下页岩为原料制备而成。其工艺流程如下：原料粉碎→配料→搅拌混合→陈化→强力搅拌→半硬塑真空挤出成型→切条→切坯→分坯→平码窑车→隧道人工干燥→隧道窑焙烧→人工卸车检验。本发明利用淤泥和页岩生产节能新型烧结墙体材料多孔砖及标砖，不仅技术上可行，而且还不产生二次污染，具有良好的经济效益和社会效益，比被焚烧等处理办法处理淤泥投资少、污染小、效益好，是城市水处理后淤泥综合利用的有效途径。
上述污泥制自保温砖以城市湿污泥、电厂粉煤灰、石料厂石粉及地下页岩为原料制备而成，但是其制成自保温砖的保温性能和抗压强度较低，综合性能有待提高。
基于此，本发明设计了具体为一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和氧化镁混合，于1200-1500℃下加热形成无机复合材料，然后将无机复合材料加入至污泥中，均匀混合，得到混合污泥；
(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过筛，得到混合污泥粉末；
(3)将混合污泥粉末、中空心玻璃微珠、粉煤灰漂珠、聚乙烯醇、硅藻土、玻璃粉混合，均匀搅拌后，预均化6-8h，陈化8-10h，再加入水、发泡剂、助熔剂和稳泡剂，混合均匀后经双轴螺旋桨式干化9-12h，得到坯料；
(4)采用液压成型机挤出成型的方式将坯料制成砖坯；
(5)砖坯烘干后，送入窑洞烧制，得到自保温砖；
其中，上述各原料的重量份如下：污泥150-180份、中空心玻璃微珠15-18份、粉煤灰漂珠10-13份、聚乙烯醇5-8份、硅藻土3-7份、玻璃粉7-10份、二氧化硅3-10份、三氧化二铝2-8份、三氧化二铁1-6份、氧化钙1-5份、氧化镁1-4份、发泡剂2-4份、助熔剂5-8份和稳泡剂1-3份。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述步骤(1)中的污泥为污水处理厂污泥、下水道污泥、河道污泥或造纸工业废泥。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述步骤(1)中污泥的含水量为60-70％。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述步骤(2)过筛筛网的目数为80-120目。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述步骤(4)液压成型的压力为25-35MPa。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述步骤(5)烘干过程采用饱合湿度先期加温法，即烘干湿度逐步降底的同时烘干温度逐步提高，烘干温度为60-130℃，烘干时间为18-20h。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述步骤(5)窑洞烧制过程采用低温长烧法，烧制温度为950-1050℃，烧结时间为6-10h。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、司盘-80、明胶按重量比例3:3:2混合组成的。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述助熔剂为氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁、氧化钡和氧化锶中的一种。
本发明如上所述的利用污泥制备烧结自保温砖的方法，进一步的，所述稳泡剂为硬脂酸钠或硬脂酸钙。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本分明通过将二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和氧化镁混合加热形成无机复合材料，该无机复合材料与污泥能够形成骨架结构，从而改变污泥的胶体状态，形成晶体结构；通过加入中空心玻璃微珠和粉煤灰漂珠，它们粒径小，堆积紧密，粘结性能好，有效提高了砖体的强度；通过聚苯乙烯的加入，聚苯乙烯的颗粒在高温热解过程中不留下任何残渣，释放出二氧化碳和水蒸气，在砖体内留下孔隙，进一步改善了砖的绝热性能；通过硅藻土的加入，硅藻土烧结时，体积迅速膨胀，成为多孔粒状物料，比重低，进一步提高砖体的保温隔热功能；通过玻璃粉的加入，它能够与中空心玻璃微珠、粉煤灰漂珠、硅藻土形成新的增加强度的相，提高砖体的抗压强度；
本分明通过预均化技术、陈化技术、双轴螺旋桨式干化，使原料充分混合，有效防止原料混合过程的团聚；使用烧结砖超高压力挤压成型技术，使制备出的自保温砖强度高、内部结构均匀、保温效果好等优点；
本发明利用污泥制备烧结自保温砖的工艺简单，制得的自保温砖结构致密、孔隙率较大且均匀密布，并且具有优异的保温性能和抗压性能，能够带来良好的经济效益。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，包括以下步骤：
(1)将8份二氧化硅、6份三氧化二铝、3份三氧化二铁、3份氧化钙和2份氧化镁混合，于1400℃下加热形成无机复合材料，然后将无机复合材料加入至170份含水量为63％的污水处理厂污泥中，均匀混合，得到混合污泥；
(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过100目筛网，得到混合污泥粉末；
(3)将混合污泥粉末、15份中空心玻璃微珠、10份粉煤灰漂珠、7份聚乙烯醇、7份硅藻土、8份玻璃粉混合，均匀搅拌后，预均化6h，陈化8h，再加入水、3份发泡剂、8份氧化锶和3份硬脂酸钠，混合均匀后经双轴螺旋桨式干化10h，得到坯料，其中，发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、司盘-80、明胶按重量比例3:3:2混合组成的；
(4)采用液压成型机挤出成型的方式将坯料制成砖坯，液压成型的压力为30MPa；
(5)砖坯采用饱合湿度先期加温法公干，即烘干湿度逐步降底的同时烘干温度逐步提高，烘干温度为80-130℃，烘干时间为18h，送入窑洞烧制，采用低温长烧法烧制，烧制温度为1000℃，烧结时间为8h，得到自保温砖。
实施例2：
一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，包括以下步骤：
(1)将5份二氧化硅、5份三氧化二铝、6份三氧化二铁、2份氧化钙和3份氧化镁混合，于1200℃下加热形成无机复合材料，然后将无机复合材料加入至180份含水量为68％的下水道污泥中，均匀混合，得到混合污泥；
(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过120目筛网，得到混合污泥粉末；
(3)将混合污泥粉末、18份中空心玻璃微珠、11份粉煤灰漂珠、6份聚乙烯醇、6份硅藻土、7份玻璃粉混合，均匀搅拌后，预均化8h，陈化10h，再加入水、2份发泡剂、6份氧化钡和1份硬脂酸钙，混合均匀后经双轴螺旋桨式干化12h，得到坯料，其中，发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、司盘-80、明胶按重量比例3:3:2混合组成的；
(4)采用液压成型机挤出成型的方式将坯料制成砖坯，液压成型的压力为27MPa；
(5)砖坯采用饱合湿度先期加温法公干，即烘干湿度逐步降底的同时烘干温度逐步提高，烘干温度为60-100℃，烘干时间为20h，送入窑洞烧制，采用低温长烧法烧制，烧制温度为950℃，烧结时间为10h，得到自保温砖。
实施例3：
一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，包括以下步骤：
(1)将3份二氧化硅、7份三氧化二铝、1份三氧化二铁、4份氧化钙和1份氧化镁混合，于1500℃下加热形成无机复合材料，然后将无机复合材料加入至150份含水量为62％的河道污泥中，均匀混合，得到混合污泥；
(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过80目筛网，得到混合污泥粉末；
(3)将混合污泥粉末、17份中空心玻璃微珠、12份粉煤灰漂珠、8份聚乙烯醇、4份硅藻土、10份玻璃粉混合，均匀搅拌后，预均化7h，陈化9h，再加入水、4份发泡剂、5份氧化镁和2份硬脂酸钙，混合均匀后经双轴螺旋桨式干化11h，得到坯料，其中，发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、司盘-80、明胶按重量比例3:3:2混合组成的；
(4)采用液压成型机挤出成型的方式将坯料制成砖坯，液压成型的压力为33MPa；
(5)砖坯采用饱合湿度先期加温法公干，即烘干湿度逐步降底的同时烘干温度逐步提高，烘干温度为100-130℃，烘干时间为19h，送入窑洞烧制，采用低温长烧法烧制，烧制温度为1050℃，烧结时间为6h，得到自保温砖。
实施例4：
一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，包括以下步骤：
(1)将7份二氧化硅、8份三氧化二铝、5份三氧化二铁、2份氧化钙和4份氧化镁混合，于1300℃下加热形成无机复合材料，然后将无机复合材料加入至160份含水量为66％的造纸工业废泥中，均匀混合，得到混合污泥；
(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过110目筛网，得到混合污泥粉末；
(3)将混合污泥粉末、16份中空心玻璃微珠、13份粉煤灰漂珠、5份聚乙烯醇、3份硅藻土、9份玻璃粉混合，均匀搅拌后，预均化7h，陈化8h，再加入水、2份发泡剂、7份氧化钙和2份硬脂酸钠，混合均匀后经双轴螺旋桨式干化9h，得到坯料，其中，发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、司盘-80、明胶按重量比例3:3:2混合组成的；
(4)采用液压成型机挤出成型的方式将坯料制成砖坯，液压成型的压力为35MPa；
(5)砖坯采用饱合湿度先期加温法公干，即烘干湿度逐步降底的同时烘干温度逐步提高，烘干温度为70-120℃，烘干时间为20h，送入窑洞烧制，采用低温长烧法烧制，烧制温度为1050℃，烧结时间为6，得到自保温砖。
实施例5：
一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，包括以下步骤：
(1)将10份二氧化硅、2份三氧化二铝、4份三氧化二铁、1份氧化钙和2份氧化镁混合，于1400℃下加热形成无机复合材料，然后将无机复合材料加入至165份含水量为60％的污水处理厂污泥中，均匀混合，得到混合污泥；
(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过90目筛网，得到混合污泥粉末；
(3)将混合污泥粉末、15份中空心玻璃微珠、10份粉煤灰漂珠、7份聚乙烯醇、7份硅藻土、8份玻璃粉混合，均匀搅拌后，预均化8h，陈化10h，再加入水、4份发泡剂、7份氧化钾和1份硬脂酸钙，混合均匀后经双轴螺旋桨式干化10h，得到坯料，其中，发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、司盘-80、明胶按重量比例3:3:2混合组成的；
(4)采用液压成型机挤出成型的方式将坯料制成砖坯，液压成型的压力为25MPa；
(5)砖坯采用饱合湿度先期加温法公干，即烘干湿度逐步降底的同时烘干温度逐步提高，烘干温度为90-130℃，烘干时间为18h，送入窑洞烧制，采用低温长烧法烧制，烧制温度为950℃，烧结时间为10h，得到自保温砖。
实施例6：
一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，包括以下步骤：
(1)将9份二氧化硅、3份三氧化二铝、2份三氧化二铁、5份氧化钙和3份氧化镁混合，于1200℃下加热形成无机复合材料，然后将无机复合材料加入至175份含水量为70％的河道污泥中，均匀混合，得到混合污泥；
(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过100目筛网，得到混合污泥粉末；
(3)将混合污泥粉末、17份中空心玻璃微珠、12份粉煤灰漂珠、5份聚乙烯醇、5份硅藻土、9份玻璃粉混合，均匀搅拌后，预均化6h，陈化9h，再加入水、3份发泡剂、6份氧化钠和3份硬脂酸钠，混合均匀后经双轴螺旋桨式干化12h，得到坯料，其中，发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、司盘-80、明胶按重量比例3:3:2混合组成的；
(4)采用液压成型机挤出成型的方式将坯料制成砖坯，液压成型的压力为30MPa；
(5)砖坯采用饱合湿度先期加温法公干，即烘干湿度逐步降底的同时烘干温度逐步提高，烘干温度为80-110℃，烘干时间为19h，送入窑洞烧制，采用低温长烧法烧制，烧制温度为1000℃，烧结时间为8h，得到自保温砖。
对比例1，本对比例与实施例1的区别在于：不添加二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和氧化镁，即不进行步骤(1)的操作。
对比例2，本对比例与实施例1的区别在于：不添中空心玻璃微珠和粉煤灰漂珠。
对比例3，本对比例与实施例1的区别在于：不添加玻璃粉。
性能测试：依据国家标准：(GB26538-2011)对实施例1-6以及对比例1-3制得的自保温砖进行传热系数、容重、抗压强度和孔隙率的检测，得到表1。
表1：
Figure BDA0002655716730000091
由表1可知，本发明制得自保温砖的传热系数为0.12-0.17W/(m2·K)，容重为1.35-1.40g/cm3，抗压强度为110-125kg/cm3，孔隙率为68.9-75.8％，具有优异的保温性能和抗压性能，能够带来良好的经济效益。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和氧化镁混合，于1200-1500℃下加热形成无机复合材料，然后将无机复合材料加入至污泥中，均匀混合，得到混合污泥；
(2)将混合污泥自然脱水，烘干后粉磨、过筛，得到混合污泥粉末；
(3)将混合污泥粉末、中空心玻璃微珠、粉煤灰漂珠、聚乙烯醇、硅藻土、玻璃粉混合，均匀搅拌后，预均化6-8h，陈化8-10h，再加入水、发泡剂、助熔剂和稳泡剂，混合均匀后经双轴螺旋桨式干化9-12h，得到坯料；
(4)采用液压成型机挤出成型的方式将坯料制成砖坯；
(5)砖坯烘干后，送入窑洞烧制，得到自保温砖；
其中，上述各原料的重量份如下：污泥150-180份、中空心玻璃微珠15-18份、粉煤灰漂珠10-13份、聚乙烯醇5-8份、硅藻土3-7份、玻璃粉7-10份、二氧化硅3-10份、三氧化二铝2-8份、三氧化二铁1-6份、氧化钙1-5份、氧化镁1-4份、发泡剂2-4份、助熔剂5-8份和稳泡剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的污泥为污水处理厂污泥、下水道污泥、河道污泥或造纸工业废泥。
3.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述步骤(1)中污泥的含水量为60-70％。
4.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述步骤(2)过筛筛网的目数为80-120目。
5.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述步骤(4)液压成型的压力为25-35MPa。
6.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述步骤(5)烘干过程采用饱合湿度先期加温法，即烘干湿度逐步降底的同时烘干温度逐步提高，烘干温度为60-130℃，烘干时间为18-20h。
7.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述步骤(5)窑洞烧制过程采用低温长烧法，烧制温度为950-1050℃，烧结时间为6-10h。
8.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述发泡剂由十二烷基苯磺酸钠、司盘-80、明胶按重量比例3:3:2混合组成的。
9.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述助熔剂为氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁、氧化钡和氧化锶中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种利用污泥制备烧结自保温砖的方法，其特征在于：所述稳泡剂为硬脂酸钠或硬脂酸钙。
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