CN114478050A - 淤泥陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及固体污染物资源化利用技术领域,提供了一种淤泥陶粒及其制备方法。其中,淤泥陶粒包括:65~95份淤泥;1~30份辅助剂;0.1~4助燃剂;1~3份助熔剂。得到的淤泥陶粒以淤泥为主要成分,与辅助剂协同作用,辅助剂为轻质骨料,能够与淤泥协同配合,确保形成的淤泥陶粒易成型,且强度较高;并且,添加助燃剂和助熔剂进行作用,确保制备过程中燃烧彻底,大大节约了能源消耗,得到的产品能够产生足够的气体,使陶粒形成多孔结构,在提高材料强度的同时降低密度,并且产品颗粒微细、可塑性高、结合力强,有利于广泛使用。

Description

淤泥陶粒及其制备方法
技术领域
本申请属于固体污染物资源化利用的技术领域,尤其涉及一种淤泥陶粒及其制备方法。
背景技术
淤泥是一种天然含水量大于流性界限,孔隙比大于1.5的软土。是海湾、湖沼或河湾中水流缓慢的环境中有微生物参与作用的条件下所形成的一种近代沉积物。富含有机物,常呈灰黑色,力学强度低,压缩性强。地基中如有淤泥则易引起建筑物沉陷。
淤泥是我国标定的固体污染物,中央和各地方政府也相继出台了针对淤泥处理的法律法规政策,但在电视和报端上还是能经常看到淤泥所造成的市政设施堵塞、水源和土地污染事件发生。因为淤泥的量实在是太大了,而且不同种类、不同地域、淤泥就有不同的化学成分组成,需要处理工艺灵活性大处置成本高。大量的淤泥在对环境造成极大破坏,但同时又束手无策。所以对淤泥的循环利用研究具有重要的实际意义。
目前,对淤泥的研究利用处理方法包括固化脱水、烘干或焚烧、填埋,但每一种处理方法都需要投入较高成本、资源能耗浪费,容易造成二次污染;而有一些方法是将淤泥进行再次加工,制备成建筑砖块之类的产品,但制备成本也远远超过市场上同类流通的产品,不仅价格高且无法量产化,因此,目前对淤泥的处理均出现成本高、易造成二次污染且处理效果差的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种淤泥陶粒及其制备方法,旨在解决现有技术中淤泥的处理成本高、易造成二次污染且处理效果差的问题。
为实现上述申请目的,本申请采用的技术方案如下:
第一方面,本申请提供一种淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份数的组分:
Figure BDA0003428630230000021
第二方面,本申请提供一种淤泥陶粒的制备方法,包括如下步骤:
将淤泥和辅助剂进行第一混合处理,得到骨料;
将助燃剂、助熔剂和水进行第二混合处理,得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒。
本申请第一方面提供的淤泥陶粒,以淤泥为主要成分,与辅助剂协同作用,辅助剂为轻质骨料,能够与淤泥协同配合,确保形成的淤泥陶粒易成型,且强度较高;并且,添加助燃剂和助熔剂进行作用,使得在制备淤泥陶粒过程中,由于加入了助燃剂和助熔剂,能够降低淤泥陶粒在制备过程中的熔点确保在较低的温度条件更好进行燃烧,并且可确保制备过程中燃烧彻底,大大节约了能源消耗,得到的产品能够产生足够的气体,使陶粒形成多孔结构,在提高材料强度的同时降低密度,并且产品颗粒微细、可塑性高、结合力强,有利于广泛使用。
本申请第二方面提供的泥陶粒的制备方法,该制备方法将助燃剂和助熔剂混合液喷附在淤泥和辅助剂得到的骨料表面进行造粒处理得到淤泥陶粒球胚;再将淤泥陶粒球胚一次进行烧制和冷却处理,得到淤泥陶粒。该制备方法简单,仅需要通过造粒处理和烧制处理即可得到产品,且在制备过程中,由于添加了助燃剂和助熔剂,可以有效降低陶粒球胚的制备熔点温度,减少大量能源消耗,并且能够有效抑制住了一氧化碳等有害气体的产生,增加了环保效果和经济效益,该制备方法简单方便,不需要大型机械设备,能够广泛运用于生产。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请中,术语“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况。其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,“a,b,或c中的至少一项(个)”,或,“a,b,和c中的至少一项(个)”,均可以表示:a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c,其中a,b,c分别可以是单个,也可以是多个。
应理解,在本申请的各种实施例中,上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,部分或全部步骤可以并行执行或先后执行,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量,也可以表示各组分间重量的比例关系,因此,只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地,本申请实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一“、“第二”仅用于描述目的,用来将目的如物质彼此区分开,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如,在不脱离本申请实施例范围的情况下,第一XX也可以被称为第二XX,类似地,第二XX也可以被称为第一XX。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份数的组分:
Figure BDA0003428630230000041
本申请第一方面提供的淤泥陶粒,以淤泥为主要成分,与辅助剂协同作用,辅助剂为轻质骨料,能够与淤泥协同配合,确保形成的淤泥陶粒易成型,且强度较高;并且,添加助燃剂和助熔剂进行作用,使得在制备淤泥陶粒过程中,由于加入了助燃剂和助熔剂,能够降低淤泥陶粒在制备过程中的熔点确保在较低的温度条件更好进行燃烧,并且可确保制备过程中燃烧彻底,大大节约了能源消耗,得到的产品能够产生足够的气体,使陶粒形成多孔结构,在提高材料强度的同时降低密度,并且产品颗粒微细、可塑性高、结合力强,有利于广泛使用。
具体的,淤泥陶粒淤泥陶粒包括65~95份淤泥,以淤泥为主要组分,添加大量的淤泥能够有效对淤泥进行资源再配置,以达到对淤泥进行可再利用的作用,对淤泥进行回收处理,以控制不会造成二次污染。
在一些具体实施例中,淤泥陶粒中,淤泥的添加份数选自65份、67份、70份、73份、75份、78份、80份、83份、85份、87份、90份、93份、95份。
在一些实施例中,淤泥的含水率为10%~25%。控制淤泥的含水率适中,确保淤泥作为主料进行淤泥陶粒的制备过程中,水分适中,有利于造粒成型。若含水率过高,则会导致混合料中水分过量,则陶粒不易成型,且易导致强度较低,不利于形成成型且硬度高的陶粒;若含水率过低,则会导致混合料中组分太干,物料之前黏性较差,颗粒成型后易松散,不好定型,不利于后续使用。在一些具体实施例中,淤泥的含水率可选自10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%。
在一些实施例中,淤泥包含质量百分含量为46%~70%的有机物。控制淤泥中的有机物含量较高,有利于在制备淤泥陶粒的过程中对淤泥进行烧制处理,已得到淤泥陶粒。在一些具体实施例中,淤泥中有机物的质量百分含量为45%、48%、50%、52%、54%、56%、58%、60%、62%、64%、66%、68%、70%。
具体的,淤泥陶粒淤泥陶粒包括1~30份辅助剂,辅助剂为轻质骨料,能够与淤泥协同配合,确保形成的淤泥陶粒易成型,且强度较高。若辅助剂的添加量过多,则会造成淤泥添加量减少,不利于对淤泥进行较好的回收,并且,过多的骨料会影响淤泥陶粒的性质;若不添加辅助剂,则得到的淤泥骨料强度低,不易成型。
在一些具体实施例中,淤泥陶粒中,辅助剂的添加份数选自1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份。
在一些实施例中,辅助剂包括水玻璃、粉煤灰、石灰、石粉中的至少一种。通过添加辅助剂,能够与淤泥协同配合,确保形成的淤泥陶粒易成型,且强度较高。
在一些实施方式中,辅助剂选自水玻璃,水玻璃即硅酸钠,俗称泡花碱,是一种无机物,与淤泥进行协同复配的过程中,能够对淤泥进行粘合,并且具有一定的填充作用,使得到的产品成型效果好,强度较高。
在一些实施方式中,辅助剂选自粉煤灰,粉煤灰主要含二氧化硅、氧化铝和氧化铁等,与淤泥混合处理,能够较好地混匀并且有利于进行烧结得到淤泥陶粒,并且在提高强度的同时确保得到的产品为轻质产品,有利于广泛使用。
在一些实施方式中,辅助剂选自石灰,石灰是一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料,与淤泥进行混合处理并加入水之后,能够形成致密网格结构,提高产品的强度,有利于产品成型。
在一些实施方式中,辅助剂选自石粉,石粉是石头的粉末的通称。进一步的,石粉选自碳酸钙、滑石粉、石英粉、重钙粉中的至少一种,添加石粉能够有效提高淤泥陶粒的强度,具有一定的支撑作用。
具体的,淤泥陶粒淤泥陶粒包括0.1~4份助燃剂。虽然淤泥成分中含有大量可燃烧的有机物,但是可燃烧的难度较大,添加少量助燃剂,能够提高产品的燃烧性能。若添加量过多,则会导致燃烧程度过大,不利于产品成型;若添加量过少,则起不到助燃的效果。
在一些具体实施例中,助燃剂的添加份数包括0.1份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份。
在一些实施例中,助燃剂包括氯酸钾、硝酸钠、硝酸钾中的至少一种。提供的助燃剂均可以在燃烧过程中与氧气反应,达到助燃的作用,进一步提高烧制效果,使淤泥烧制更完全。
具体的,淤泥陶粒淤泥陶粒包括1~3份助熔剂,添加助熔剂,能够降低陶粒球胚的熔点200~300℃左右,并且能减少大量能源消耗。若添加量过少,则起不到助熔的效果,无法较好降低球胚的熔点,不利于进行烧制。
在一些实施例中,助熔剂包括氯化钠、氯化铵、硫酸铵,氟化物中的至少一种。提供的助熔剂均可以能够降低陶粒球胚的熔点200~300℃左右,并且能减少大量能源消耗。
本申请实施例第二方面提供一种淤泥陶粒的制备方法,包括如下步骤:
S01.将淤泥和辅助剂进行第一混合处理,得到骨料;
S02.将助燃剂、助熔剂和水进行第二混合处理,得到助剂混合液;
S03.将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到淤泥陶粒球胚;
S04.将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒。
本申请第二方面提供的泥陶粒的制备方法,该制备方法将助燃剂和助熔剂混合液喷附在淤泥和辅助剂得到的骨料表面进行造粒处理得到淤泥陶粒球胚;再将淤泥陶粒球胚一次进行烧制和冷却处理,得到淤泥陶粒。该制备方法简单,仅需要通过造粒处理和烧制处理即可得到产品,且在制备过程中,由于添加了助燃剂和助熔剂,可以有效降低陶粒球胚的制备熔点温度,减少大量能源消耗,并且能够有效抑制住了一氧化碳等有害气体的产生,增加了环保效果和经济效益,该制备方法简单方便,不需要大型机械设备,能够广泛运用于生产。
步骤S01中,将淤泥和辅助剂进行第一混合处理,得到骨料。在一些实施例中,进行第一混合处理的步骤中,包括但不限于采用常规的搅拌方式进行混合处理,只需要确保得到的骨料中,淤泥和辅助剂混合均匀即可。
步骤S02中,将助燃剂、助熔剂和水进行第二混合处理,得到助剂混合液。在一些实施例中,进行第二混合处理的步骤中,包括但不限于采用常规的搅拌方式进行混合处理,只需要确保得到的助剂混合液中,助燃剂、助熔剂均完全溶解于水中得到助剂混合液即可。
步骤S03中,将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到淤泥陶粒球胚。其中,提供造粒机采用常规的造粒处理的方法进行造粒即可。
在一些实施中,淤泥陶粒球胚的含水率为10~15%,控制淤泥陶粒球胚的含水率适中,有利于进行烧制处理,以得到淤泥陶粒。
步骤S04中,淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒。
在一些实施例中,烧制的温度为700~850℃,烧制的时间为5~10分钟;烧制的升温速率为13~15℃/min。由于加入了助熔剂,使陶粒球胚的烧制的熔点比常规方法降低了200~300℃左右,提高了制备过程的效率,并且减少大量能源消耗,保证得到的淤泥陶粒强度高,成型完整且大小均一。
在一些实施例中,得到的淤泥陶粒的粒径为50~60毫米。控制淤泥陶粒的粒径为50~60毫米,确保能够广泛应用。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥65份,
水玻璃10份,
石灰10份,
粉煤灰10份,
氯酸钾3份,
氯化钠2份。
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎并和石灰、粉煤灰、水玻璃混合均匀,得到骨料;
将助燃剂、氯化钠用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为750℃,烧制的时间为5分钟;烧制的升温速率为13℃/min。
实施例2
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥73份,
水玻璃10份,
石灰10份,
硝酸钠4份,
氯化钠3份。
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎并和石灰混合均匀,得到骨料;
将助燃剂、氯化钠用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为700℃,烧制的时间为6分钟;烧制的升温速率为13℃/min。
实施例3
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥84份,
水玻璃10份,
硝酸钾3份,
氯化钠3份。
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎并和水玻璃混合均匀,得到骨料;
将助燃剂、氯化钠用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为730℃,烧制的时间为7分钟;烧制的升温速率为14℃/min。
实施例4
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥83份,
石灰5份,
粉煤灰10份,
硝酸钾1份,
氯化钠1份。
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎并和石灰、粉煤灰混合均匀,得到骨料;
将助燃剂、氯化钠用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为780℃,烧制的时间为7分钟;烧制的升温速率为14℃/min。
实施例5
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥93份,
粉煤灰5份,
水玻璃1份,
硝酸钾0.5份,
氯化铵0.5份,
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎并和水玻璃、粉煤灰混合均匀,得到骨料;
将助燃剂、氯化铵用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为800℃,烧制的时间为7分钟;烧制的升温速率为14℃/min。
实施例6
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥65份,
粉煤灰30份,
硝酸钾2份,
硫酸铵3份,
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎并和粉煤灰混合均匀,得到骨料;
将硝酸钾、硫酸铵用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为850℃,烧制的时间为10分钟;烧制的升温速率为14℃/min。
对比例1
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥95份,
氯酸钾3份,
氯化钠2份。
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎,将助燃剂、氯化钠用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在淤泥的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为750℃,烧制的时间为5分钟;烧制的升温速率为13℃/min。
对比例2
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥95份,
石灰5份。
氯化钠2份。
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎和石灰混合得到骨料,将氯化钠用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为750℃,烧制的时间为5分钟;烧制的升温速率为13℃/min。。
对比例3
淤泥陶粒及其制备方法
淤泥陶粒,淤泥陶粒包括如下重量份组分
淤泥95份,
石灰5份。
硝酸钠2份。
淤泥陶粒的制备方法,按上述配方工艺流程如下:
将含水率10~20%淤泥粉碎和石灰混合得到骨料,将硝酸钠用水溶解混合得到助剂混合液;
将助剂混合液喷洒在骨料的表面,进行造粒处理,得到60毫米的淤泥陶粒球胚;
将淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒;其中,烧制的温度为1200℃,烧制的时间为5分钟;烧制的升温速率为13℃/min。。
性能测定与结果分析
将实施例1~6和对比例1~3得到的淤泥陶粒进行性能测试,结果如表1所示,通过表1可以得出,本申请提供的淤泥陶粒强度较高,并且产品中硫酸盐含量均<0.5mg/kg,氯盐含量<0.02mg/kg,吸水率较高,达到20.5~23.4%;各方面性质均比对比例提供的产品优异,使得到的淤泥陶粒有利于广泛应用。
表1
Figure BDA0003428630230000131
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种淤泥陶粒,其特征在于,所述淤泥陶粒包括如下重量份数的组分:
Figure FDA0003428630220000011
2.根据权利要求1所述的淤泥陶粒,其特征在于,所述淤泥的含水率为10%~25%。
3.根据权利要求1所述的淤泥陶粒,其特征在于,所述淤泥包含质量百分含量为46%~70%的有机物。
4.根据权利要求1~3任一所述的淤泥陶粒,其特征在于,所述辅助剂包括水玻璃、粉煤灰、石灰、石粉中的至少一种。
5.根据权利要求1~3任一所述的淤泥陶粒,其特征在于,所述助燃剂包括氯酸钾、硝酸钠、硝酸钾中的至少一种。
6.根据权利要求1~3任一所述的淤泥陶粒,其特征在于,所述助熔剂包括氯化钠、氯化铵、硫酸铵,氟化物中的至少一种。
7.一种淤泥陶粒的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将所述淤泥和辅助剂进行第一混合处理,得到骨料;
将助燃剂、助熔剂和水进行第二混合处理,得到助剂混合液;
将所述助剂混合液喷洒在所述骨料的表面,进行造粒处理,得到淤泥陶粒球胚;
将所述淤泥陶粒球胚烧制、冷却,得到淤泥陶粒。
8.根据权利要求7所述的淤泥陶粒的制备方法,其特征在于,所述淤泥陶粒的粒径为50~60毫米。
9.根据权利要求7所述的淤泥陶粒的制备方法,其特征在于,所述淤泥陶粒球胚的含水率为10~15%。
10.根据权利要求7所述的淤泥陶粒的制备方法,其特征在于,所述烧制的温度为700~850℃,烧制的时间为5~10分钟;烧制的升温速率为13~15℃/min。
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