CN115536363A - 一种陶粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶粒及其制备方法，包括以下步骤：(1)将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料；第一混合料与水混合，得到第二混合料；(2)将所述第二混合物料进行水热反应，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；(3)将污泥热解得到热解生物炭，再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，再将颗粒料进行干燥，得到干燥颗粒料；(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，然后进行冷却，得到陶粒。本发明所述的陶粒制备方法简单实用，设备投资少，成本低，得到的陶粒强度高，作为建筑材料发挥保温、隔热、隔热、隔音效果，同时具有耐火、抗震、耐久性，具有良好的经济效益与环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及废弃物资源回收利用技术，尤其是一种陶粒及其制备方法。
背景技术
餐厨厌氧沼渣(DR)作为餐厨垃圾厌氧消化的固相产物，随着餐饮行业的飞速发展产量也与日俱增。由于餐厨沼渣可能存在有机物以及具有病原微生物、恶臭、高含水率等特点，对农田土壤等存在潜在风险，不能直接用于土地利用。目前餐厨垃圾经厌氧消化后产生的沼渣主要通过与预处理阶段分选出的杂质一并运至生活垃圾焚烧厂焚烧处置，或是生活垃圾填埋场卫生填埋，只有极少数餐厨垃圾处理项目产生的沼渣资源化做有机肥还田。
另一方面，我国焚烧飞灰(FA)作为城市生活垃圾焚烧产物，每年将产生600-700万吨，并以8％～10％的增长速率上升。很多研究表明，将FA或其相关产物用于原料制备水泥、陶粒具有很好的应用前景。例如Hong等人将赤泥、FA和膨胀土按照6：3：1的比例进行混合在预热温度450℃，预热时间10min，烧结温度1150℃，烧结时间25min的条件下制备得到的陶粒抗压强度可达21.01MPa，1小时吸水率为1.21％，堆积密度和表观密度分别为994和1814kg/m3。但是，一般DR和FA中的CaO含量过高，Si含量较低，如此高的Ca/Si比不利于陶粒的烧结，会出现材料裂开。
专利申请CN107234122A公开了一种生活垃圾制造陶粒的资源化循环利用生产工艺，工艺步骤包括：生活垃圾发酵处理，发酵后的垃圾焚烧，产生的飞灰储存，按20％的粘土或页岩、35％的生活垃圾焚烧飞灰、45％生活垃圾焚烧的焦渣配方陶粒制粒；陶粒煅烧得到产品。该专利将飞灰与粘土及焚烧焦渣混合后煅烧制备陶粒制品，无法处理厌氧发酵沼渣，这是因为厌氧发酵沼渣的成分特殊，含有的污染物易渗出扩散，造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术资源回收效率低、效果不稳定的困难，提供一种陶粒的制备方法，通过厌氧发酵沼渣与飞灰、热解生物炭一起处理，来弥补各自回收存在的问题，达到高效协同的效果。
厌氧发酵沼渣由于含有有机物以及具有病原微生物、恶臭、高含水率、高含盐等特点，这些污染物对农田土壤等存在潜在风险，不能直接用于土地利用，大多数通过填埋或送入垃圾焚烧厂焚烧来处理。
飞灰单独处理存在的困难是含盐量大，二恶英等污染物消减不彻底，无法直接烧结成陶粒。因此，一般采用添加赤泥、粘土等进行烧结，但是这样得到的材料强度低，在烧结时容易出现开裂不良品。
厌氧发酵沼渣和飞灰一起造粒烧结，会存在铁组份含量不足导致不易烧结成型等问题。因此，本发明采用污泥热解生物炭为配料，利用热解生物炭的中含有的SiO2、Al2O3和Fe2O3，来实现陶粒原料的良好调控。污泥热解生物炭相比常规市售炭粉，其保留了污泥中含有较高的SiO2、Al2O3和Fe2O3等无机组分和可燃组分碳，很好的弥补DR和FA中的不足，是降低制备建筑陶粒成本的关键条件。
具体方案如下：
一种陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料；第一混合料与水混合，得到第二混合料；
(2)将所述第二混合物料进行水热反应，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；
(3)将污泥热解得到热解生物炭，再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；
(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，再将颗粒料进行干燥，得到干燥颗粒料；
(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，然后进行冷却，得到陶粒。
进一步的，步骤(1)中，所述的厌氧发酵沼渣为有机固废厌氧发酵产生的沼渣，包括餐厨垃圾、污泥、畜禽粪污中至少一种；所述飞灰为垃圾焚烧飞灰；所述厌氧发酵沼渣与所述飞灰的混合重量比例为90％～60％：10％～40％；
任选的，步骤(1)中，所述第二混合料中含水率为60％～80％。
进一步的，步骤(2)中，所述水热反应是指将所述第二混合料在温度为100℃～180℃，常压下反应5-30h。
进一步的，步骤(3)中，所述污泥热解得到热解生物炭的温度为300℃～600℃，所述脱水固相与所述热解生物炭的质量比例为(60-80％)：(40-20％)。
进一步的，步骤(4)中，所述造粒成型得到颗粒料的尺寸为3mm～15mm，所述颗粒料干燥温度小于等于150℃，干燥后所述干燥颗粒料的含水率小于等于5％。
进一步的，步骤(5)中，所述高温焙烧的温度为1050℃～1300℃，升温速率小于等于10℃/min，终温恒温时间为10～20min。
进一步的，步骤(5)中，所述冷却的方式为空气冷却，冷却速度控制为≤10℃/min。
本发明还保护所述陶粒的制备方法制备得到的陶粒，所述陶粒的重金属浸出性满足GB5085-2007。
进一步的，所述陶粒的抗压强度大于5.85MPa，密度等级为900级，堆积密度小于500kg/m3，表观密度小于2150kg/m3，氯化物含量低于0.02％，硫化物和硫酸盐含量低于1％。
本发明还保护所述陶粒在建筑领域的运用。
有益效果：
(1)本发明利用沼渣与飞灰水热处理后，获得残渣添加污泥热解生物炭混合陶粒，实现沼渣、飞灰以及污泥热解生物炭的大规模利用，为三种固废的协同处置解决后顾之忧，为其终端产品应用提供良好解决方案；
(2)发明人认为，厌氧沼渣和飞灰中的CaO含量过高，Si含量较低，如此高的Ca/Si比不利于陶粒的烧结，是出现烧结物性能不稳定的主要原因；进一步的，Fe含量较低，使陶粒孔隙结构不发达，因此，本发明引入含有SiO2、Al2O3及Fe2O3原料进行补充，以提高烧结陶粒的质量，取得较好的稳定效果。污泥热解制备得到的生物炭中含有较高的SiO2、Al2O3和Fe2O3等组分很好的弥补沼渣和飞灰中的不足，是制备建筑陶粒的良好原料；本发明充分利用污泥热解生物炭中铁、铝、硅、炭等有效元素，用于调理沼渣与飞灰处理残渣，提升陶粒的孔隙结构与强度，提高陶粒品质；可显著降低陶粒的制备成本；
(3)本发明工艺简单实用，成本低，以三种固废作为陶粒原料，不易造成二次污染，对环境影响小，具有很好的经济效益与环境效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1a是本发明一个实施例1提供的抗压强度图；
图1b是本发明一个实施例1提供的堆积密度图；
图1c是本发明一个实施例1提供的表观密度图；
图1d是本发明一个实施例1提供的吸水率图；
图1e是本发明一个实施例1提供的烧失率图；
图1f是本发明一个实施例1提供的空隙率图；
图2是本发明一个实施例7提供的典型重金属形态分布图之一；
图3是本发明一个实施例7提供的典型重金属形态分布图之二；
图4是本发明一个实施例7提供的典型重金属形态分布图之三；
图5是本发明一个实施例7提供的典型重金属形态分布图之四；
图6是本发明一个实施例7提供的典型重金属形态分布图之五；
图7是本发明一个实施例7提供的典型重金属形态分布图之六。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
以下使用的测试方法包括：
性能测试：建筑陶粒抗压强度采用万能材料电子试验机(ZL-8001，中国)进行测定；吸水率、堆积密度、表观密度、空隙率等性能测定参考国标《轻集料及其测试方法》(GB/T17431.2-2010)；氯离子含量浸提过程参考国标《建筑用砂》(GB/T 14684-2001)，测定方法采用离子色谱(DIONEX ICS 3000美国)进行检测；工业分析参考国家标准《煤的工业分析方法》(GB/T 212—2001)；C、N、P、S元素采用元素分析仪(EA Elemantar Vario EL cube德国)进行测定；晶相结构采用X射线衍射仪(XRD，PANalytical X’Pert Pro，荷兰)进行检测；矿物元素分析通过X射线荧光光谱仪(XRF，PANalytical Axios-mAX，荷兰)进行测定。
重金属含量测试：将陶粒进行破碎过100目标准筛，用分析天平准确称取0.100g试验样品装入消解管中，加入优级纯混酸体系中(HNO3:HF:HClO4＝5:3:3)，置于配套GST25-20型消解赶酸炉中190℃消解6h、赶酸6h后经过滤定容得到待测液。待测液中的重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb采用美国Agilent公司的Agilent 7500cx电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行检测。
重金属形态测试：采用BCR三步连续提取法，测定陶粒中重金属形态，如下操作为具体过程：弱酸提取态(F1)：取0.500g样品加入到50mL聚四氟乙烯管中，然后加入20mL的F1态提取液(0.11mol/L醋酸溶液)，在200r/min的条件下震荡16h后离心、过滤、定容得到待测液；可还原态(F2)：将上一步固相残渣干燥至近干后加入20mLF2态浸提液(20mL 0.5mol/L氯化羟胺溶液)，经同样离心、过滤、定容得到待测液；可氧化态(F3)，将上一步干燥残渣固相分两次加入共5mL 30％的H2O2后静置1h，然后放置于85℃烘箱中加入1h，再加入5mLH2O2加热至近干，加入25mL的F3态提取液(1mol/L醋酸铵溶液)，经同样离心、过滤、定容后得到待测液；残渣态(F4)，残渣态含量为重金属总量与前三态的差值。
重金属浸出毒性测试：陶粒的重金属浸出毒性测试采用醋酸缓冲溶液法(HJ/T300 2007)，具体操作如下，称取过100目陶粒粉末于50mL聚四氟乙烯管中，加入20mL浸提液，于25℃在200r/min的速率下振荡18h，经相同离心、过滤、定容得待测液于ICP-MS上机测样。
重金属潜在生态风险指数(Potential ecological risk index，RI)被广泛用于样品中重金属的安全性评估，其计算方程如下：
Cf＝Ws/Wn (1)
Er＝Tf·Cf (2)
RI＝ΣEr (3)
式中：Ws为样品中重金属中F1、F2、F3态总；Wn为F4态含量；Tf为重金属生物毒性响应因子，8种典型重金属的响应因子大小分别为：Cd(30))＞As(10)＞Ni(6)＞Cu(5)＝Pb(5)＞Cr(2)＞Mn(1)＝Zn(1)[24]；Er为重金属单项潜在生态风险系数；RI为重金属潜在生态风险指数。重金属潜在生态风险的各项指标及阈值如表1所示。
表1潜在生态风险评估指标
以下使用的主要试剂包括：
实施例中使用的厌氧发酵沼渣(DR)来源于餐厨垃圾厌氧发酵处理厂，飞灰(FA)是生活垃圾焚烧飞灰，污泥来源于食品加工污水处理厂，经600℃绝氧热解得到生物炭(SSC)。材料的理化性质见下表2和表3。
表2原样基本理化性质
表3沼渣、飞灰及污泥生物炭中重金属总量
实施例1
一种陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，混合比例为90％：10％，得到第一混合料；第一混合料与水混合，加水量为固相总重的1倍，得到第二混合料；
(2)将所述第二混合物料进行水热反应，常压下150℃反应12h，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相，命名为DFC90；脱水液可以送至水处理系统净化处理；
(3)将脱水污泥在600℃下进行热解，得到热解生物炭，命名为SSC，再与步骤(2)所得的脱水固相混合，得到第三混合料；根据混合的比例不同，
(4)将所述第三混合料造粒成型，控制水料比在0.75，造粒搓成直径大小为8-9mm的生料球后，放置于105℃烘箱中干燥4h，得到干燥颗粒料；
(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，将其放置于马弗炉(QSH 1700M，中国)中以10℃/min的升温速率升至1050、1100、1150、1200、1250和1300℃的目标温度，烧结停留时间设置为20min。根据DFC90和SSC的比例和烧结温度的不同进行命名，结果如下表4所示。然后进行冷却，得到陶粒。
表4陶粒样品命名和烧结条件
在烧结过程中发现，当DFC90配比较大时，低温烧结制成的建筑陶粒强度过低，达不到基本要求；而当SSC配比较大时，过高的烧结温度会导致制备得到的建筑陶粒出现熔融状态，这种结果在无机组分中的含量也得到验证。故此，本实施例优选出9种条件下制备得到的建筑陶粒，进行后续性能测试，在所有的建筑陶粒实验组中，除了DRC00-1050和DRC50-1200除外，其余各组的抗压强度(如图1a所示)分别达到了7.62MPa(DRC00-1100)、9.20MPa(DRC25-1050)、8.27MPa(DRC25-1100)、6.01MPa(DRC25-1150)、8.90MPa(DRC50-1250)、7.09MPa(DRC75-1300)、10.12MPa(DRC100-1300)，超过了《轻集料及其试验方法》(GB/T13417431.1-2010)中轻集料的筒压强度(折合成抗压强度5.85MPa)，结果表明以上条件制备得到的建筑陶粒可以达到高强度陶粒的要求。
陶粒的堆积密度、表观密度、吸水率、烧失率和空隙率结果如图如图1b-图1f所示。结果表明，陶粒堆积密度在280.9～414.4kg/m3范围内；表观密度范围在1536～2238kg/m3范围内，空隙率在80.06～82.53％内，除DFC00-1050外，更高的堆积密度和表观密度集中在高DFC配比和烧结温度。而烧失率和吸水率则呈现除明显的规律，随着烧结温度和DFC配比量的增加，其烧失率和吸水率越大，其主要原因归功于DFC中高碳酸盐(碳酸钙和碳酸镁)的分解以及建筑陶粒在高温烧结过程中形成的多孔结构有关。此外，在相同烧结温度下，随着SSC添加比例的增大，块状结构愈加明显，抗压强度提高；高SSC配比下的陶粒相比于低配比的陶粒呈现出高强度和紧密结构，这主要与SSC中更高的SiO2和Al2O3占比有关，从而说明添加SSC可以提高建筑陶粒的强度。
实施例2
陶粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料。其中，所述的厌氧发酵沼渣为有机固废厌氧发酵产生的沼渣，包括餐厨垃圾、污泥和畜禽粪污；所述飞灰为垃圾焚烧飞灰；所述厌氧发酵沼渣与所述飞灰的混合重量比例为90％：10％。
第一混合料与水混合，得到第二混合料。其中，第二混合料中含水率为60％。
(2)将所述第二混合物料进行水热反应，温度为140℃，常压下反应10h，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；
(3)将污泥热解得到热解生物炭，热解温度为500℃，时间为7h；热解生物炭再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；
(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，颗粒料的尺寸为10mm；再将颗粒料进行干燥，干燥温度小于等于150℃，得到干燥颗粒料的含水率小于等于5％；
(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，温度为1100℃，升温速率小于等于10℃/min，终温恒温时间为10～20min；然后进行冷却，冷却的方式为空气冷却，冷却速度控制为≤10℃/min，得到陶粒，重金属浸出性满足GB5085-2007。
实施例3
陶粒的制备方法，包括以下步骤：
将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料。其中，所述的厌氧发酵沼渣为有机固废厌氧发酵产生的沼渣，包括餐厨垃圾和污泥；所述飞灰为垃圾焚烧飞灰；所述厌氧发酵沼渣与所述飞灰的混合重量比例为60％：40％。
第一混合料与水混合，得到第二混合料。其中，第二混合料中含水率为80％。
(2)将所述第二混合物料进行水热反应，温度为120℃，常压下反应10h，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；
(3)将污泥热解得到热解生物炭，热解温度为400℃，时间为5h；热解生物炭再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；
(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，颗粒料的尺寸为5mm；再将颗粒料进行干燥，干燥温度小于等于150℃，得到干燥颗粒料的含水率小于等于5％；
(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，温度为1200℃，升温速率小于等于10℃/min，终温恒温时间为10～20min；然后进行冷却，冷却的方式为空气冷却，冷却速度控制为≤10℃/min，得到陶粒，重金属浸出性满足GB5085-2007。
实施例4
陶粒的制备方法，包括以下步骤：
将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料。其中，所述的厌氧发酵沼渣为有机固废厌氧发酵产生的沼渣，包括餐厨垃圾和畜禽粪污；所述飞灰为垃圾焚烧飞灰；所述厌氧发酵沼渣与所述飞灰的混合重量比例为80％：20％。
第一混合料与水混合，得到第二混合料。其中，第二混合料中含水率为70％。
(2)将所述第二混合物料进行水热反应，温度为100℃，常压下反应30h，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；
(3)将污泥热解得到热解生物炭，热解温度为600℃，时间为3h；热解生物炭再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；
(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，颗粒料的尺寸为15mm；再将颗粒料进行干燥，干燥温度小于等于150℃，得到干燥颗粒料的含水率小于等于5％；
(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，温度为1050，升温速率小于等于10℃/min，终温恒温时间为10～20min；然后进行冷却，冷却的方式为空气冷却，冷却速度控制为≤10℃/min，得到陶粒，重金属浸出性满足GB5085-2007。
实施例5
陶粒的制备方法，包括以下步骤：
将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料。其中，所述的厌氧发酵沼渣为有机固废厌氧发酵产生的沼渣，包括污泥和畜禽粪污；所述飞灰为垃圾焚烧飞灰；所述厌氧发酵沼渣与所述飞灰的混合重量比例为70％：30％。
第一混合料与水混合，得到第二混合料。其中，第二混合料中含水率为65％。
(2)将所述第二混合物料进行水热反应，温度为180℃，常压下反应5h，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；
(3)将污泥热解得到热解生物炭，热解温度为300℃，时间为12h；热解生物炭再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；
(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，颗粒料的尺寸为3mm；再将颗粒料进行干燥，干燥温度小于等于150℃，得到干燥颗粒料的含水率小于等于5％；
(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，温度为1300℃，升温速率小于等于10℃/min，终温恒温时间为10～20min；然后进行冷却，冷却的方式为空气冷却，冷却速度控制为≤10℃/min，得到陶粒，重金属浸出性满足GB5085-2007。
实施例6陶粒重金属分析及安全性评估
将实施例1中的各陶粒进行重金属测试，不同配比及不同烧结温度制备得到的9种陶粒重金属浸出量如下表5所示，结果显示Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb六种典型重金属的进出浓度均低于国标《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》GB 5085.3-2007中的阈值。
一方面由于SSC中的重金属含量较高，与DRF90混合可以通过稀释作用进一步降低制备陶粒的浸出量，并且烧结过程中玻璃相的形成使重金属凝固，被紧密地困在玻璃相中；另一方面，重金属离子可能与硅酸盐或铝硅酸盐相互作用基体在高温下通过结晶或化学掺入，进一步加强稳定效果。随着热解温度的增加，重金属的浸出量并未呈现出明显的规律。从重金属安全性而言，以DRF90和SSC为原料，在以上条件下制备得到的建筑陶粒其重金属安全性较高。
表5建筑陶粒中重金属TCLP浸出量
实施例7陶粒重金属BCR形态分析
陶粒中的6种典型重金属形态分布如下图2-7所示，其中对于Cr元素，除1300℃烧结制备得到的建筑陶粒以外，Cr元素在其他各温度及配比条件下制备得到的陶粒中的F4态都超过了98.5％以上，而另外两组实验组中稳定部分F4态也超过了92％；Ni元素在各实验组陶粒中也均主要以F4态形式存在，其占比均超过了86％以上，其中在1100～1200℃范围内的F4态占比最大，其主要原因可能归功于DFC90的高占比相比于低占比中重金属形态更稳定，而高温烧结条件下Cl元素通过氯化作用影响重金属，起到一定的活化作用；Cu元素在各组陶粒中的主要存在形式也主要以F4态存在，随相比于其他元素占比要低，但是依然超过了70％；Zn元素在低温高SSC配比的陶粒样品以及高温低SSC配比中主要存在形式F4态相比于其他实验组要低，这一点和Ni元素的BCR形态分布类似，可归功于SSC中的高Zn量以及高温下氯化作用；As元素在各实验组中的BCR形态分布相似度较高，均以F4态形式存在，保持在88％到95％之间；Pb元素在各陶粒中均以极高F4态占比为主，均超过了97％，如此高的占比表明Pb元素环境安全性较高。
实施例8陶粒重金属潜在生态风险评估
DFC90和SSC混合制备陶粒重金属潜在生态风险评估结果如下表6所示，所有实验组的RI值均远远小于轻微风险的阈值150，这意味将两者作为建筑陶粒原料制备得到的产品重金属潜在生态风险极低，环境安全性较高，具有较高的应用前景。
表6建筑陶粒潜在生态风险评估
实施例9陶粒中氯与硫的含量
下表为9种条件下烧结制备得到的建筑陶粒中有害物质Cl和SO3质量百分比含量，结果表明，除DRC100-1300外，各处理组中的Cl和SO3含量均低于《轻集料及其试验方法》(GB/T134 17431.1-2010)中有害物质氯化物含量(0.02％)和硫化物合硫酸盐含量(1.0％)的阈值，符合建筑陶粒安全性要求。
表7建筑陶粒中有害物质Cl和SO3含量
综合以上结果，DRC00-1100、DRC25-1050、DRC25-1100、DRC25-1150、DRC50-1250、DRC75-1300这六种建筑陶粒的抗压强度大于5.85MPa(密度等级为900级)，堆积密度小于500kg/m3、表观密度小于2150kg/m3、氯化物含量低于0.02％、硫化物和硫酸盐含量低于1％，符合国家标准《轻集料及其试验方法》(GB/T134 17431.1-2010)的要求。其中DRC和SSC在1：3的配比条件下在1050℃烧结制备得到的建筑陶粒(DRC25-1050)性能最佳。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种陶粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将厌氧发酵沼渣与飞灰混合，得到第一混合料；第一混合料与水混合，得到第二混合料；
(2)将所述第二混合物料进行水热反应，反应后的物料进行脱水，得到脱水固相；
(3)将污泥热解得到热解生物炭，再与所述脱水固相混合，得到第三混合料；
(4)将所述第三混合料造粒成型，得到颗粒料，再将颗粒料进行干燥，得到干燥颗粒料；
(5)将所述干燥颗粒料进行高温焙烧，然后进行冷却，得到陶粒。
2.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的厌氧发酵沼渣为有机固废厌氧发酵产生的沼渣，包括餐厨垃圾、污泥、畜禽粪污中至少一种；所述飞灰为垃圾焚烧飞灰；所述厌氧发酵沼渣与所述飞灰的混合重量比例为90％～60％：10％～40％；
任选的，步骤(1)中，所述第二混合料中含水率为60％～80％。
3.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述水热反应是指将所述第二混合料在温度为100℃～180℃，常压下反应5-30h。
4.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述污泥热解得到热解生物炭的温度为300℃～600℃，所述脱水固相与所述热解生物炭的质量比例为(60-80％)：(40-20％)。
5.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述造粒成型得到颗粒料的尺寸为3mm～15mm，所述颗粒料干燥温度小于等于150℃，干燥后所述干燥颗粒料的含水率小于等于5％。
6.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述高温焙烧的温度为1050℃～1300℃，升温速率小于等于10℃/min，终温恒温时间为10～20min。
7.根据权利要求1所述陶粒的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述冷却的方式为空气冷却，冷却速度控制为≤10℃/min。
8.权利要求1-6任一项所述陶粒的制备方法制备得到的陶粒，其特征在于：所述陶粒的重金属浸出性满足GB5085-2007。
9.根据权利要求8所述陶粒，其特征在于：所述陶粒的抗压强度大于5.85MPa，密度等级为900级，堆积密度小于500kg/m3，表观密度小于2150kg/m3，氯化物含量低于0.02％，硫化物和硫酸盐含量低于1％。
10.权利要求8或9所述陶粒在建筑领域的运用。
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