一种孔隙可调控污泥渣土基陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种孔隙可调控污泥渣土基陶粒，由如下重量百分比的原料制成：污泥45～55％、渣土30～40％、页岩5～10％、稻壳2％、孔隙调控剂4～6％、助熔剂0.2～2％；所述孔隙调控剂由十二水磷酸盐、磷酸二氢钾、硼酸其中的至少两种复配而成。制备方法，包括如下步骤：S1、将污泥脱水；渣土和页岩分别进行烘干破碎处理；S2、将渣土、页岩、稻壳、孔隙调控剂及助熔剂混合均匀，然后再与污泥混合均匀；S3、将步骤S2的混合物制成球状生料，放置于阴凉通风处陈化；S4、将球状生料置于回转窑中，先在温度350～450℃预热8～12min，然后升温至1100～1150℃焙烧8～12min。本发明专利技术对污水污泥、建筑渣土等城市固废进行绿色资源化处置制成陶粒，应用于建材、化工、滤料、板材等领域，具有良好的社会经济效益。

A Pore-adjustable Sludge Sludge Soil-based Ceramic Granule and Its Preparation Method

The present invention discloses a pore-adjustable sludge-dreg-soil-based ceramsite, which is made of sludge 45-55%, sludge 30-40%, shale 5-10%, rice husk 2%, pore-adjusting agent 4-6%, flux 0.2-2%. The pore-adjusting agent is composed of at least two kinds of dodecahydrate phosphate, potassium dihydrogen phosphate and boric acid. The preparation method includes the following steps: S1, dewatering of sludge; drying and crushing of slag and shale separately; S2, mixing the slag, shale, rice husk, pore control agent and flux evenly, and then mixing with sludge evenly; S3, making the mixture of 2 into spherical raw material and aging in a cool and ventilated place; S4, placing the spherical raw material in a rotary kiln, first at temperature. The degree of preheating is 350-450 (?) for 8-12 minutes, and then calcination is carried out at 1100-1150 (?) for 8-12 minutes. The invention makes ceramsite from municipal solid wastes such as sewage sludge and building slag soil by green resource disposal, which is applied in building materials, chemical industry, filter materials, plate and other fields, and has good social and economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种孔隙可调控污泥渣土基陶粒及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种孔隙可调控污泥渣土基陶粒及其制备方法。
技术介绍
随着我国城市化进程的不断推进，基础设施建设的不断壮大，大量城市污水污泥和建筑渣土等固废急需妥善处理。对于城市污水污泥，传统的干化焚烧处理，处理成本高的同时还会排放大量的二噁英、重金属等有毒有害物质，对环境造成二次伤害，而填埋等处理方法，又会污染农田、地下水等；对于建筑渣土，其杂质多，霾尘大，随意堆放、填埋等粗放的处理方法，会对城市的规划、管理及环境带来诸多不利影响。为实现环境及资源等的可持续发展，资源化、无害化、减量化处置污水污泥、建筑渣土等城市固废势在必行。多孔材料有广阔的运用前景，利用污泥、渣土制备的均匀多孔陶粒可以运用于化工、建材、填料、滤料等行业，在变废为宝的同时，还具有较高的附加值。国内对污泥资源化处置方面，多是采用协同处置的方法，将污水污泥加入到诸如水泥生产的回转窑等中，处理效率优先；同时，专业处置污泥制备的产品以污泥砖等为主，对污水污泥消耗少，没有充分利用污泥内部较高的热值，对推进资源化处置污水污泥等城市固废的作用有限。专利号201610477752.6公开了一种污泥轻质通孔陶粒，其采用20％～80％污泥，5％～25％高粘凹凸棒石黏土、2％～20％生石灰、2％～20％活性白土、2％～15％粉状凹凸棒发泡剂、1％～10％空心微珠、0.5％～5％膨胀蛭石和0％～5％硫酸亚铁组成，本专利技术制备的圆柱形污泥轻质通孔陶粒平均堆积密度为720Kg/m3，吸水率为82％；专利号201510603587.X公开了一种污泥陶粒的制备方法，其以30％～40％城市污水污泥、35％～45％页岩、5％～10％黏土、3％～8％煤渣、1％～2％膨化机、1％～2％三氧化二铝、1％～2％添加剂搅拌混匀后，经过滚筒式成型机成型后进行焙烧。但以上专利技术均未结合材料组成和工艺流程来对陶粒的孔结构的稳定及调控提出改善和优化，同时对城市污水污泥及建筑渣土的消耗有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种孔隙可调控污泥渣土基陶粒。本专利技术提供的孔隙可调控污泥渣土基陶粒，由如下重量百分比的原料制成：污泥45～55％、渣土30～40％、页岩5～10％、稻壳2％、孔隙调控剂4～6％、助熔剂0.2～2％；所述孔隙调控剂由十二水磷酸盐、磷酸二氢钾、硼酸其中的至少两种复配而成，孔隙调控剂的组分及含量不同得到空隙不同的陶粒。所述污泥为含水率45～55％的城市生活污水污泥。所述渣土来自建筑工地挖掘基坑废弃的黏土，其含水率≤20％。所述页岩来自建筑工地平整场地时采掘的废弃页岩，其含水率≤20％。优选的是，所述孔隙调控剂由8～14重量份的十二水磷酸盐与1～4重量份的磷酸二氢钾复配而成，或者8～14重量份的十二水磷酸盐与1～4重量份的硼酸复配而成，或者8～14重量份的十二水磷酸盐、1～4重量份的磷酸二氢钾以及1～4重量份的硼酸三者复配而成，孔隙调控剂的组分及含量不同得到空隙不同的陶粒。所述十二水磷酸盐为十二水磷酸三钠或十二水磷酸二氢钾。优选的是，所述助熔剂为氧化铁。一种制备上述的孔隙可调控污泥渣土基陶粒的方法，包括如下步骤：S1、将原状污泥在105℃烘干至含水率45％～55％，渣土和页岩分别在105℃烘干后破碎至粒径小于等于0.3mm；S2、将渣土、页岩、稻壳、孔隙调控剂及助熔剂混合均匀，然后再与污泥混合均匀，得到含水率20～25％的混合物；在这一步骤中通过改变孔隙调控剂的组分及含量来调节控制陶粒的空隙；S3、将步骤S2的混合物制成直径5～20mm的球状生料，成球后放置于阴凉通风处陈化24h；S4、将陈化后的球状生料置于回转窑中，先在温度350～450℃条件下预热8～12min，然后升温至1100～1150℃焙烧8～12min。优选的是，所述步骤S4为：将球状生料置于工业回转窑中，于400℃预热10min，再于升温至1150℃焙烧10min。由于城市污水污泥的含水率在65％～85％，如果不进行烘干脱水处理，实际生产过程中消耗的污泥干料将很有限，难以满足污水污泥中有害物质减量化处理的要求，因此需对原样污水污泥进行烘干；另一方面，陶粒的成型造粒过程需要满足一定的造粒含水率，因此可以利用污水污泥烘干至一定含水率后的参与水分，相对于污泥完全干化造粒，极大降低其能耗。因此，将污水污泥在105℃下烘干至含水率45％～55％备用。由于渣土的细度直接影响陶粒生料的可塑性、混合均匀性，进而影响陶粒的成型难易程度和成型质量，因此需要对渣土进行破碎处理，破碎采用对辊破碎机和柱碎机。由于渣土内部含水率会直接影响造粒成球效果，同时为降低生产过程中的能耗，需要对渣土的含水率进行烘干处理，这一过程利用回转窑内的预热。为使制备的球状陶粒能够很好地成型，要求陶粒具有良好的塑性，在确定材料组成的前提下，可通过控制其含水率来达到这一目的，同时合适的含水率还可以降低陶粒在陈化、干燥等过程中开裂的风险。由于混匀后生料内部的水分等还需要一个扩散迁移的过程，因此需要给陶粒生料增加一个陈化阶段，能够有效降低后期预热烧结陶粒时陶粒开裂的风险。由于污水污泥在低温预热阶段，陶粒生料内部主要发生的是水分的蒸发和有机质的部分分解，但陶粒生料内部的有机质是陶粒高温焙烧过程中产生膨胀的主要引气成分，因此为得到多孔陶粒基体，预热阶段的温度不宜过高过长，因此将预热温度设置为350～450℃，预热时间设置为8～12min。同时为使得陶粒在高温焙烧过程中使陶粒具有适宜的熔融粘度，同时形成莫来石等坚硬的矿物骨架，应当合理控制焙烧温度，因此将焙烧温度设置为1100～1150℃，焙烧时间设置为8～12min。在焙烧过程中，氧化铁在高温过程中与还原物质反应生成气体的同时还能生成氧化亚铁，氧化亚铁能与陶粒内部的其他化学物质生成低共熔物质，进而降低陶粒的烧成温度，有效减低陶粒的烧成能耗。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术采用的城市污水污泥，其含水率高、有害成分多且复杂，传统的干化焚烧处置成本高，同时会排放大量的霾尘和有害气体，会对环境造成二次伤害。城市建筑渣土杂质多、乱堆乱放等问题同样给环境带来诸多不利影响。本专利技术能够有效提高上述城市固废的处置效益。(2)本专利技术充分利用城市污水污泥内部有机质含量高的特点，为陶粒提供良好的引气介质，利用建筑渣土内部硅、铝等含量高的特点，为陶粒提供良好的骨架支撑介质，为得到良好的孔隙结构，采用复合孔隙调控剂作为陶粒的稳定和优化组分，同时加入氧化铁使陶粒在高温焙烧过程中形成适宜的熔体粘度并降低烧成温度。(3)污泥采用原状污泥脱去部分水分后与破碎烘干后的渣土进行混匀造粒，避免了完全烘干污泥的高能耗，简化了工艺流程，同时污泥内部大量的有机质为陶粒的烧制提供了大量热值，节约了能源，而且，污泥高温烧结后的重金属能够有效地固定在铝硅酸盐网络结构中，对环境友好。(4)制备过程中可以通过改变孔隙调控剂的组分及含量来调节控制陶粒的空隙。陶粒内部孔隙结构数量较多，且孔隙尺寸均匀，质地轻，能广泛地应用到陶粒混凝土、保温隔热板材、免烧砖等建材领域，对污水污泥、建筑渣土等城市固废的资源化、减量化及无害化处置具有积极的推进作用。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孔隙可调控污泥渣土基陶粒，其特征在于，由如下重量百分比的原料制成：污泥45～55％、渣土30～40％、页岩5～10％、稻壳2％、孔隙调控剂4～6％、助熔剂0.2～2％；所述孔隙调控剂由十二水磷酸盐、磷酸二氢钾、硼酸其中的至少两种复配而成。

【技术特征摘要】
1.一种孔隙可调控污泥渣土基陶粒，其特征在于，由如下重量百分比的原料制成：污泥45～55％、渣土30～40％、页岩5～10％、稻壳2％、孔隙调控剂4～6％、助熔剂0.2～2％；所述孔隙调控剂由十二水磷酸盐、磷酸二氢钾、硼酸其中的至少两种复配而成。2.如权利要求1所述的孔隙可调控污泥渣土基陶粒，其特征在于，所述污泥为含水率45～55％的城市生活污水污泥。3.如权利要求1所述的孔隙可调控污泥渣土基陶粒，其特征在于，所述渣土来自建筑工地挖掘基坑废弃的黏土，其含水率≤20％。4.如权利要求1所述的孔隙可调控污泥渣土基陶粒，其特征在于，所述页岩来自建筑工地平整场地时采掘的废弃页岩，其含水率≤20％。5.如权利要求1所述的孔隙可调控污泥渣土基陶粒，其特征在于，所述孔隙调控剂由8～14重量份的十二水磷酸盐与1～4重量份的磷酸二氢钾复配而成，或者8～14重量份的十二水磷酸盐与1～4重量份的硼酸复配而成，或者8～14重量份的十二水磷酸盐、1～4重量份的磷酸二氢钾以及1～4重量份的硼酸三者复配而成，孔隙调控剂的组分及含量不同得到空隙不同的陶粒。6.如权利要求5所述的孔隙可调控污泥渣土基陶粒，其特征在于，所述助熔剂为氧化铁。7.一种如权利要求1-6任意一项所述孔隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：高育欣，高达，陈全滨，王军，毕耀，程宝军，麻鹏飞，孔亚宁，沈锐，完么东智，王硕，
申请(专利权)人：中建西部建设股份有限公司，中建材料技术研究成都有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65