CN112010668A - 一种免烘干不预热工艺制备污泥陶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种免烘干不预热工艺制备污泥陶粒的方法，所述方法如下步骤：(1)将取出的脱水污泥与粘土的配合比，按质量份数计，所述含水率为87.2％的脱水污泥、粘土的比例分别为30％～50％、50％～70％捣制并混合均匀；(2)将所述混合料制成陶粒胚体；(3)将所述陶粒胚体在自然条件下风干；(4)将所述在自然条件下风干后的陶粒胚体，在高温炉中进行高温烧结。本发明制作出的陶粒符合国家规定的安全与性能指标，具有良好的孔隙结构与吸附性能。本发明使工艺流程简化，取出的脱水污泥不烘干，在烧焙时不预热，节省了成本、在烧焙过程中减少了异味产生有利于环境。还将污泥的用量提升到50％，缓解了资源紧张，对于污泥处置具有非常重要的参考价值。

Description

一种免烘干不预热工艺制备污泥陶粒的方法
技术领域
本发明涉及城市污泥处理领域，具体涉及一种利用工厂污水污泥烧制的污泥陶粒及制备方法。
背景技术
随着我国经济的发展与生产水平的提高，我国对污水处理的重视程度日益增加，城市中兴建大批污水处理厂。生活污泥具有含水率高、成分复杂、易腐败等特点，并且污泥中含有大量的寄生生物、虫卵、细菌，以及各种的重金属化合物，具有极强的毒性和不可降解性。若处理污泥的方法不合理，污泥会通过土壤、河流、空气等途径对自然环境和人体健康造成危害。所以合理的处理污泥变成当今社会关注的重要问题。
污泥陶粒是由污泥与粘土、页岩、赤泥、粉煤灰等材料中的一种或者多种混合均匀，进行烘干污泥、均匀混合材料、成球、烘干胚体、预热、烧焙等步骤制备而成，将污泥作为烧制陶粒的原材料是一种无害化、资源化处理的方式，将制备出的陶粒用于建筑材料、园林、化工等行业。
目前生产污泥陶粒的成本高、耗能大，在生产过程中产生的异味严重影响周边环境，而且加工工艺较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种免烘干不预热工艺制备污泥陶粒的方法，提供一种污泥不烘干与免预热来制备出符合要求的陶粒。
本发明是针对传统的污泥制备工艺(烘干污泥、均匀搅拌材料、成球、烘干胚体、预热、烧培)为基础，优化后得到新的工艺，即将未经烘干脱水污泥和粘土直接混合，经过成球、料球自然风干、烧培。这种新工艺不仅达到了污泥的固体化、无害化处理，还能够有效地降低了生产污泥陶粒的耗能和成本。
为了得到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
本发明的脱水污泥在使用前不进行烘干，直接利用粘土的吸水性，将其未烘干的脱水污泥放置于粘土中捣制并混合均匀。
污泥与粘土的配合比，按质量份数计，所脱水污泥、粘土的比例为30％～50％，50％～70％。
所述陶粒的制备方法如下：
将所述混合料制成陶粒胚体；
将所述陶粒胚体在自然条件下进行风干；
将所述烘干后的陶粒胚体在高温炉中烧焙；
将所述制备出的生陶粒胚体直径为8～20mm；
将所述烘干的料球在高温炉中烧焙，温度为1150～1200℃，烧焙时间5～15mins。
将所述烘干是将生陶粒在自然条件下风干24h。
将所述制备出的陶粒堆积密度为320～480kg/m3，单颗抗压强度为0.94～2.88MPa，吸水率为9.36％～16％的陶粒。
将所述免烘干不预热制备工艺污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述制备出的陶粒微观分析发现与传统工艺的基本矿物组成是基本一致的，新工艺生产出的陶粒的孔径大小在10μm～20μm与原工艺相近。
本发明提供一种新的工艺流程制备的一种污泥烧结陶粒，工艺流程简化，把传统的工艺改进将取出的脱水污泥不烘干，在烧焙时不预热，加工方法简单，同时减少了在烧焙过程中产生的异味，有利于环境，合理的减少了烧结时繁琐的步骤，操作人员能够轻易的进行进行生产，节省了成本、有利于环境各方面的性能都较好。
本发明还提供对烧焙工艺的参数的进一步优化，使污泥的利用率提升到50％，缓解了资源紧张；新工艺生产的污泥陶粒堆积密度更小，可在应用于建筑的非主体结构中起到保温、隔热、隔音的作用。
附图说明
图1所示为本发明的制备方法的流程图；
图2所示为本发明的制备方法的微观结构图(SEM)；
图3所示为本发明的制备方法的成品图；
具体实施方案
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
实施例一
本实施例提供一种陶粒材料，按质量分数计：脱水污泥30％、粘土70％的原材料。
本方案还提供上述陶粒制备的工艺方法，包括以下步骤：
将脱水污泥与粘土直接搅拌均匀在造粒机中制成球粒，随后在自然条件下风干24h。
将所得的烘干后的生陶粒在高温炉中以1200℃的温度烧焙10min取出，冷却至室温。
实施例二
本实施例提供一种陶粒材料，按质量分数计：脱水污泥40％、粘土60％的原材料。
本方案还提供上述陶粒制备的工艺方法，包括以下步骤：
将脱水污泥与粘土直接搅拌均匀在造粒机中制成球粒，随后在自然条件下风干24h；
将上述所得的烘干后的生陶粒在高温炉中以1150℃的温度烧焙10min取出，冷却至室温。
实施例三
本实施例提供一种陶粒材料，按质量分数计：脱水污泥50％、粘土50％的原材料。
本方案还提供上述陶粒制备的工艺方法，包括以下步骤：
将脱水污泥与粘土直接搅拌均匀在造粒机中制成球粒，随后在自然条件下风干24h。
将所得的烘干后的生陶粒在高温炉中以1200℃的温度烧焙15min取出，冷却至室温。
实施例四
本实施例提供一种陶粒材料，按质量分数计：脱水污泥50％、粘土50％的原材料。
本方案还提供上述陶粒制备的工艺方法，包括以下步骤：
将上述所得脱水污泥与粘土直接搅拌均匀在造粒机中制成球粒，随后在自然条件下风干24h。
将所得的烘干后的生陶粒在高温炉中以1150℃的温度烧焙5min取出，冷却至室温。
收集实施例一至四所制得的陶粒，对陶粒的部分性能进行检测，检测数据如下表：
堆积密度(kg/m3) 吸水率 筒压强度(MPa)
实施例1 244 8.69％ 0.55
实施例2 485 13.10％ 0.86
实施例3 372 8.66％ 0.71
实施例4 526 8.51％ 1.22
本发明对以上的实施例一至实施例四得到的陶粒进行比较，对陶粒的堆积密度要求小的，选择实施例一的工艺，对吸水率要求高和低的，可以分别选择实施例二与实施例三的陶粒工艺，对陶粒的筒压强度要求高的，选择实施例四的工艺。
本发明对以上烧焙出的陶粒做SEM的微观结构分析，对原工艺与现工艺进行比较，SEM微观结构分析(如图2表示)。
本发明制备出的陶粒微观分析发现与传统工艺的基本矿物组成是基本一致的，新工艺生产出的陶粒的孔径大小在10μm～20μm与原工艺相近。本发明优化了工艺流程，对节省成本增加社会效益有新突破。
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (9)

1.一种免烘干不预热制备工艺污泥制备陶粒的方法，其特征在于，利用未经烘干的脱水污泥和粘土混合均匀烧制得到的陶粒，然后搅拌、制粒、料球自然风干、烧焙、冷却。
2.根据权利要求1所述免烘干不预热脱水污泥制备陶粒的工艺方法，其特征在于，污泥在使用前不进行烘干，直接利用粘土的吸水性，将其未烘干的脱水污泥与粘土在电子天平中称量，用木棒捣制均匀，倒放到搅拌器中搅拌均匀。
3.根据权利要求1或2所述免烘干不预热脱水污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述陶粒的制备方法如下：
(1)将所述混合料制成陶粒胚体；
(2)将所述陶粒胚体在风干；
(3)将所述在自然条件下风干后的陶粒胚体在高温炉中烧焙。
4.根据权利要求3所述的免烘干不预热制备工艺污泥制备陶粒方法，其特征在于，混合料制成的陶粒胚体直径为8-20mm。
5.根据权利要求3所述免烘干不预热制备工艺污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述风干是将生陶粒在自然条件下风干24h左右。
6.根据权利要求3所述免烘干不预热制备工艺污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述烧焙是在高温炉中烧结温度为1150℃～1200℃，烧结时间5mins～15mins。
7.根据权利要求2-7所述免烘干不预热制备工艺污泥制备陶粒的方法，其特征在于，所述制备出的陶粒堆积密度为320-480kg/m3，单颗抗压强度为0.94-2.88MPa，吸水率为9.36％-16％的陶粒。
8.根据权利要求1-6，其特征在于，所述免烘干不预热制备工艺污泥制备陶粒的方法，制备出的陶粒所得到的污泥陶粒以要得到抗压强度较好、堆积密度小的污泥陶粒，采用原料配比为脱水污泥：粘土比例为50％：50％，烧培温度为1150℃，烧培时间为10min的生产工艺；制备吸水率较大的污泥陶粒可采用原料配比为脱水污泥：粘土比例为50％：50％，烧培温度为1150℃，烧培时间为15min的生产工艺制备吸水率较大的污泥陶粒。
9.根据权利要求1-7，其特征在于，所述免烘干不预热制备工艺污泥制备陶粒的方法，制备出的陶粒微观分析该工艺生产出的陶粒的孔径大小在10μm～20μm。本发明优化了工艺流程，对节省成本和增加社会效益有新突破，能够有效的避免污泥资源化利用所带来的二次污染。可以运用于污水处理、园林、盆栽以及建筑材料等。
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