CN1644565A - 一种用给水厂和污水厂污泥制备轻质陶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及城市污水厂及给水厂污泥的废弃物资源化处理利用。本发明轻质陶粒的制备方法，包括原料配料、均化、成型、预处理、焙烧、冷却，其特征在于：a.原料重量比：给水厂污泥70～100％，污水厂污泥0～30％；b.预处理：温度300℃～500℃，预处理时间10～30min；c.焙烧：温度1130℃～1170℃，时间5～15min。以给水厂污泥为主要原料，加入污水厂污泥为添加剂烧制的陶粒，应用价值高，不但同时处置了大量的给水厂和污水厂污泥，实现两种污泥的综合利用，还能得到性能较好的轻质陶粒，并能配制出可以用于承重结构的高强混凝土。

Description

一种用给水厂和污水厂污泥制备轻质陶粒的方法
技术领域
本发明涉及城市污水厂及给水厂污泥的废弃物资源化处理利用。
背景技术
给水厂和污水厂污泥所含物质具有污染与资源的双重性，给水厂污泥含有大量无机成分，污水厂污泥含有大量有机物、各种营养元素、微量元素，作为可以变废为宝的替代资源越来越受到人们的关注，符合我国固体废物处理的无害化、减量化和资源化原则，将有广阔的发展前景。因此研究两种污泥的资源化处理技术就显得极为迫切。
发明内容
本发明的目的是提供一种用给水厂污泥和污水厂污泥制备轻质陶粒的方法。
为实现上述目的所采用的技术方案是：
轻质陶粒的制备方法，包括原料配料、均化、成型、预处理、焙烧、冷却，其特征在于：
a.原料重量比：给水厂污泥70～100％，污水厂污泥0～30％；
b.预处理：温度300℃～500℃，预处理时间10～30min；
c.焙烧：温度1130℃～1170℃，时间5～15min。
用污泥陶粒制备混凝土砌块的方法，将污泥陶粒作为原料，取代石子，与水泥和砂子混合制成。
为了去除料球中的部分水分，防止焙烧过程中裂球，必须先初步干燥一下。给水厂污泥可以集中自然风干，运送到陶粒厂；污水厂污泥可直接取自脱水机房的泥饼，无需进一步干燥，直接运送到陶粒厂，按质量比和给水厂污泥混合，共同作为烧制陶粒的原料，贮存在料仓中。
均化是将自然干燥过的给水厂污泥进行碾磨粉碎，再通过万能粉碎机进行进一步粉碎至粉状。因为物料的颗粒越细对膨胀越有利。直接将含水率近80％的污水厂污泥与粉碎过的给水厂污泥进行混合，添加适当的水，直到原料达到可塑。
原料通过搅拌机均化好后，在成球盘上按要求的粒度成球。再将料球放入烘箱中，在105℃下烘30min左右。再经预处理，即在300℃～500℃预烧10～30min。预处理是进一步调整生料球的化学组成，主要是降低烧胀前料球中碳的含量，以达到最佳的烧胀结果。然后将料球放入双筒回转窑进行焙烧，不同阶段控制不同的温度，因为烧胀温度是影响烧制陶粒的重要因素。烧胀温度过低，烧成的陶粒容重和吸水率都较高，陶粒制品内部和表面液相较少，无法包裹气体和封闭气孔，坯体膨胀不起来，导致容重和吸水率的增大。烧胀温度过高，烧成的陶粒气孔冲破液相，开始联通，少量联通气孔的出现使吸水率增大，但松散容重增大不太明显。陶粒生产必须有一定烧胀温度范围，如果烧胀温度范围过窄，在生产过程中难以控制。
烧胀时间的长短，对陶粒容重的影响很大。焙烧时间过长，陶粒容重反而会增加，这是由于玻璃相比例增大，填充了陶粒在烧胀过程中产生的孔隙，使陶粒收缩，容重升高，吸水率下降。因此，烧胀温度1130℃～1170℃，烧胀时间控制在5～15min为宜。
烧好的陶粒进行冷却，最后通过筛分机分级，送入陶粒库。可见，利用现有的粘土陶粒生产线完全有可能将给水厂污泥和污水厂污泥同时作为原料生产轻质陶粒，既降低陶粒厂的生产成本，丰富了陶粒品种，又大量处置了这两种固体废物，实现了资源化利用。
一种用污泥陶粒制备混凝土砌块的方法，将污泥陶粒作为原料，取代石子，与水泥和砂子混合制成。
本发明的有益效果是：
(1)以给水厂污泥为主要原料，加入适量的污水厂污泥，可以烧制出容重低、强度高的陶粒，该陶粒可以配制CL40标号的混凝土。
(2)以给水厂污泥为主要原料，加入污水厂污泥为添加剂烧制的陶粒，应用价值高，不但同时处置了大量的给水厂和污水厂污泥，实现两种污泥的综合利用，还能得到性能较好的轻质陶粒，并能配制出可以用于承重结构的高强混凝土。
(3)污水厂污泥作为膨化剂和给水厂污泥共同作为烧制陶粒的原料，不仅消除了其本身重金属、病菌等有害物质，还可以为烧制陶粒过程中提供高的热值，减少燃料用量，起到一定的膨化剂的作用，使烧制出的陶粒性能更好，实现了资源化利用。
(4)污泥陶粒和粘土陶粒相比具有利废、节能、不毁坏土地，可以保护生态环境的优点，是绿色建材产品，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。
附图说明
图1是陶粒生产工艺简图
图2 1#陶粒的实物图
图3 2#陶粒的实物图
图4 2#陶粒的内部孔结构图
图5 1#砌块实物图
图6 2#砌块实物图
具体实施方式
陶粒的制备
实例1
将自然干燥过的给水厂污泥粉碎至粉状，并和含水率为80％的污水厂污泥按干重比为7∶3混合均匀，添加适当的水搅拌，直到原料达到可塑。再在成球盘上按要求的粒度成球，并将料球放入105℃的烘箱中烘30min。然后在400℃下预烧20min，最后在1140℃下，焙烧5min。经冷却后可得到松散容重为1040kg/m3，筒压强度为7.64Mpa的高强陶粒(称1#陶粒)。1#陶粒的实物图见图2。
实例2
将自然干燥过的给水厂污泥粉碎至粉状，添加适当的水搅拌，直到原料达到可塑。再在成球盘上按要求的粒度成球，自然风干，去除料球中的部分水分。然后在400℃下预烧20min，最后在1140℃下，焙烧12min。经冷却后可得到松散容重为1300kg/m3，筒压强度为8.00Mpa的高强陶粒(称2#陶粒)。2#陶粒的实物图见图3，其内部孔结构图见图4。
依据中华人民共和国国家标准《轻集料及其试验方法》GB/T17431.1-1998，对1#陶粒和2#陶粒进行性能测试，结果见表1。
            表1  陶粒性能测定结果
    测试项目     1#陶粒     2#陶粒
    颗粒级配mm     10～16     10～16
    堆积密度(kg/m3)     1040     1300
    筒压强度(MPa)     7.64     8.00
    强度标号(MPa)     40     40
    吸水率(％)     0.5     1.0
    软化系数     0.95     0.98
    含泥量(％)     0.1     0.1
    粒型系数     1.2     1.2
    抗冻性     合格     合格
    坚固性     合格     合格
从表1可以看出，1#和2#陶粒筒压足够大，吸水率也较低，属于性能良好的陶粒。陶粒砌块
1、原料
陶粒：1#陶粒(1140℃下烧制的污水厂污泥添加量占30％的污泥陶粒)
      2#陶粒(1140℃下烧制的给水厂污泥陶粒)
水泥：天津振兴水泥有限公司生产的正通牌425普通硅酸盐水泥
砂：中粗河砂，细度模式2.8
1#砌块配料
水泥∶砂∶1#陶粒∶水＝405∶670∶720∶150/g    水灰比w/c＝0.37
2#砌块配料
水泥∶砂∶2#陶粒∶水＝675∶1140∶1200∶300/g  水灰比w/c＝0.444
混凝土力学试验按GBJ81-85进行，试件尺寸为70×70×70mm。
2、操作步骤
按照设计好的配比，称量好水泥和沙子，将其混合好，然后在JT-5型行星式胶砂搅拌机中，慢慢加入水，制成泥浆，然后和称量好的陶粒混合均匀，人工进行搅拌，至均匀，放入准备好的成型模具中，压实，然后在ZS-15型水泥胶砂振实台上振实，稍稍放置片刻，即放入恒温养护箱中，开始28d恒温养护。28d后取出陶粒混凝土砌块，其实物图见图5和图6。并对它们进行检验测试，试验结果见表2。
                表2陶粒混凝土砌块28d抗压强度试验结果
根据《轻集料混凝土技术规程》JGJ51-90中规定的轻集料的密度等级，从表2可以看出，1#混凝土砌块属于密度等级1800的轻集料混凝土，抗压强度达到44.5Mpa，可以配制CL40标号的混凝土；2#混凝土砌块干表观密度为2190kg/m3，抗压强度达到40.5Mpa，可以作为配制CL40标号的混凝土。

Claims (2)

1.一种用给水厂和污水厂污泥制备轻质陶粒的方法，包括原料配料、均化、成型、预处理、焙烧、冷却，其特征在于：
a.原料重量比：给水厂污泥70～100％，污水厂污泥0～30％；
b.预处理：温度300℃～500℃，预处理时间10～30min；
c.焙烧：温度1130℃～1170℃，时间5～15min。
2.一种用污泥陶粒制备混凝土砌块的方法，将陶粒作为原料，取代石子，与水泥和砂子混合制成。
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