一種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法
2023-05-08 07:58:21
專利名稱：一種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種陶粒的製備方法。
背景技術：
現今，由於汙水處理量的日益增多，在汙水處理過程中產生的汙泥量也相應的迅速增長，其數量約佔處理水量的0. 39TO. 5%左右(以含水率97%計)，而其汙泥的處理費用已佔到汙水處理廠處理費用的很大比例。目前大部分河流受到不同程度的汙染，造成河道底泥中富集了大量的汙染物質，特別是重金屬，給疏浚後的底泥處置帶來了一定的困難。因此如何處置這些容易造成環境汙染汙水汙泥與河道底泥是目前面臨的一個難題。當前，利用汙水汙泥或河道底泥進行材料化，如製作混凝土填料、制磚、制陶粒等在國內外已經得到了一些研究。但是目前存在不足就是幾乎所用研究的汙泥制陶粒基本上 都是把汙泥或者河道底泥作為其中一種原料添加劑，汙泥本身使用率不是很高；並且即使有燒結出來的陶粒也存在密度偏高，吸水率大，鹽酸可溶率高等問題，這不僅約束了陶粒製品的應用，而且也嚴重地限制了陶粒生產企業的發展。
發明內容
本發明的目的是為了解決目前汙泥處理與處置過程中的難題，利用汙水汙泥與河道底泥自身的特性，針對現階段汙泥處理方法的弊端，開闢了一種新的汙泥資源化的途徑——將汙水汙泥與河道底泥用來製作輕質陶粒，從而實現汙染廢棄物的二次利用，達到變廢為寶的目的。利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法按以下步驟進行一、將汙水汙泥、河道底泥進行自然乾燥，使其含水率309^40% ;二、將乾燥後的汙水汙泥、河道底泥分別破碎並使之破碎顆粒< 100 Pm，然後分別保存汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理後的汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒按質量百分比(40%:60%廣(60%:40%)進行混合，得幹混料；四、將添加劑、水加入幹混料中，攪拌，然後在顆粒機上擠壓成型，得粒徑為6 10mm的陶粒胚體，自然曬乾；五、將自然曬乾的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為6 15°C /min升溫至15(T250°C保溫5 15 min，然後升溫至55(T650°C保溫5 15 min，再升溫至75(T850°C保溫5 15 min，最後升溫至溫度1050 1150°C，保溫2(T30min，得輕質陶粒，即完成汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為幹混料總質量的59^15%，每IOg幹混料添加7、mL的水。本發明以城市汙水汙泥、河道底泥為原料加以利用，對於汙水汙泥和河道底泥提出了一種新思路；另外二者均為廢棄物，大大降低了生產陶粒的成本，同時減輕了汙水汙泥和河道底泥等固廢堆放對周邊環境造成的汙染，實現了資源的再利用，遵從國家關於構建兩型社會的倡導，具有顯著的環境效益、社會效益和經濟效益。本發明汙水汙泥中的無機成分主要組分為SiO2,Al2O3,Fe2O3等，同時汙水汙泥中還含有大量的有機成分，在高溫製備過程中有機質可以生成小分子氣體物質如02、C02、CO等，這樣有利於形成多孔輕質陶粒。河道底泥中泥沙含量高，富含構成陶粒的主要成分的SiO2,Al2O3, Fe2O3, CaO和MgO等無機成分，這有利於形成吸水率小的和鹽酸可溶率低的陶粒。本發明製備所得汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒，可用於水處理工程；本發明克服了製備陶粒成本高、燒結陶粒密度大、吸水率大，鹽酸可溶率高，及原料利用率低的問題。本發明製備所得汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒，輕質陶粒的鬆散容重為550 800 kg/m3,表觀密度為1550 1800 kg/m3,吸水率為3% 6. 5%，鹽酸可溶率為
0.39TO. 7%，低於國標(CJ/T 299—2008)中規定的水處理濾料的鹽酸可溶率小於2%的規定；比表面積為I. 2 X IO4 3. 5 X IO4 cm2/g，陶粒分布孔徑為15 30 u m。輕質陶粒密度適中且均勻，有較好的緻密性，作為汙水處理濾料在反衝洗容易進行，有助於減少衝洗濾池時的水頭損失，能耗低，反衝洗中不跑料。能夠克服反衝洗難於控制和跑料的缺陷。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方 法按以下步驟進行一、將汙水汙泥、河道底泥進行自然乾燥，使其含水率309^40%;二、將乾燥後的汙水汙泥、河道底泥分別破碎並使之破碎顆粒< 100 Pm，然後分別保存汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理後的汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒按質量百分比(40%: 60%) (60%: 40%)進行混合，得幹混料；四、將添加劑、水加入幹混料中，攪拌，然後在顆粒機上擠壓成型，得粒徑為flOmm的陶粒胚體，自然曬乾；五、將自然曬乾的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為6 15°C /min升溫至15(T250°C保溫5 15 min,然後升溫至55(T650°C保溫5 15 min，再升溫至75(T850°C保溫5 15 min，最後升溫至溫度105(T1150°C，保溫2(T30min，得輕質陶粒，即完成汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為幹混料總質量的59Tl5%，每10 g幹混料添加I、HlL的水。本實施方式步驟二中將乾燥後的汙水汙泥、河道底泥分別破碎並使之破碎顆粒(100 Pm;目的是減少不同原料粒徑的差異，最終使原料混合後不因密度、粒徑不同而從新分層，避免了最終產物個體間的差異。本實施方式步驟三中幹混料中SiO2含量為25% 45%，Al2O3含量為11% 19%，Fe2O3含量為3. 5% 7%，CaO含量為2. 25% 4. 5%, MgO含量為I. 2% 3%。本實施方式步驟步驟四中添加劑為水玻璃，為市售各種型號的水玻璃，加入水玻璃的目的是提高原料混合時的黏度，有利於陶粒胚體的成型；增加陶粒內部膨脹氣體的產生，有利於輕質多孔陶粒的形成；可與空氣中的CO2相作用可以逐漸分解成Na2CO3和SiO2而硬化，有利於提高輕質陶粒的強度。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中含水率為329^38%。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中含水率為35%。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟三中汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒的質量百分比為50%: 50%其它步驟及參數與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟四中陶粒胚體的粒徑為8 mm。其它步驟及參數與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟四中添加劑為水玻璃,水玻璃的加入量為幹混料總質量的10%，每10 g幹混料添加8 mL的水。其它步驟及參數與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟五中升溫速率為8°C /min。其它步驟及參數與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法按以下步驟進行一、將汙水汙泥、河道底泥進行自然乾燥，使其含水率30% ;二、將乾燥後的汙水汙泥、河道底泥分別破碎並使之破碎顆粒為60 u m,然後分別保存汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理後的汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒按質量百分比50%:50%進行混合，得幹混料；四、將添加劑、水加入幹混料中，攪拌，然後在顆粒機上擠壓成型，得粒徑為8mm的陶粒胚體，自然曬乾；五、將自然曬乾的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為10°C /min升溫至200°C保溫10 min，然後升溫至600°C保溫10 min，再升溫至800°C保溫lOmin，最後升溫至溫度1100°C，保溫25min，得輕質陶粒，即完成汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為幹混料總質量的10%，每IOg幹混料添加8mL的水。本實施方式步驟一中汙泥汙水為二沉池汙泥，其含水率高於99%。本實施方式中所得輕質陶粒，輕質陶粒的鬆散容重為680 kg/m3，表觀密度為1760kg/m3,吸水率為4. 5%，鹽酸可溶率為0. 5%，比表面積為2. 8 X IO4 cm2/g，陶粒分布孔徑為18 u m0具體實施方式
九本實施方式利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法按以下步驟進行一、將汙水汙泥、河道底泥進行自然乾燥，使其含水率35% ;二、將乾燥後的汙水汙泥、河道底泥分別破碎並使之破碎顆粒為40 u m,然後分別保存汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理後的汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒按質量百分比489^52%進行混合，得幹混料；四、將添加劑、水加入幹混料中，攪拌，然後在顆粒機上擠壓成型，得粒徑為7mm的陶粒胚體，自然曬乾；五、將自然曬乾的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為12°C /min升溫至220°C保溫13 min，然後升溫至620°C保溫15 min，再升溫至850°C保溫10 min，最後升溫至溫度1150°C，保溫22min，得輕質陶粒，即完成汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為幹混料總質量的12%，每IOg幹混料添加9mL的水。本實施方式步驟一中汙水汙泥為二沉池汙泥，其含水率高於99%。本實施方式得到的輕質陶粒的鬆散容重為780 kg/m3，表觀密度為1590 kg/m3，吸水率為5. 2%，鹽酸可溶率為0. 4%，比表面積為2. 2 X IO4 cm2/g，陶粒分布孔徑為24 u m。
權利要求
1.ー種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法，其特徵在於利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法按以下步驟進行一、將汙水汙泥、河道底泥進行自然乾燥，使其含水率309^40% ;ニ、將乾燥後的汙水汙泥、河道底泥分別破碎並使之破碎顆粒^ 100 Pm，然後分別保存汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理後的汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒按質量百分比(40%:60%廣(60%:40%)進行混合，得幹混料；四、將添加剤、水加入幹混料中，攪拌，然後在顆粒機上擠壓成型，得粒徑為6 10mm的陶粒胚體，自然曬乾 ，五、將自然曬乾的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為6 15°C /min升溫至15(T250°C保溫5 15 min，然後升溫至550 650で保溫5 15 min，再升溫至750 850で保溫5 15 min，最後升溫至溫度105(T115(TC，保溫2(T30 min，得輕質陶粒，即完成汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為幹混料總質量的59Tl5%，每IOg幹混料添加I、mL的水。
2.根據權利要求I所述的ー種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法，其特徵在於步驟一中含水率為329^38%。
3.根據權利要求2所述的ー種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法，其特徵在於步驟三中汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒的質量百分比為50%:50%。
4.根據權利要求3所述的ー種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法，其特徵在於步驟四中陶粒胚體的粒徑為8 _。
5.根據權利要求4所述的ー種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法，其特徵在於步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為幹混料總質量的10%，每10 g幹混料添加8 mL的水。
6.根據權利要求5所述的ー種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法，其特徵在於步驟五中升溫速率為8°C /min。
全文摘要
一種利用汙水汙泥與河道底泥燒輕質陶粒的製備方法，它涉及一種陶粒的製備方法。它解決了製備陶粒存在成本高、燒結陶粒密度大、吸水率大、鹽酸可溶率高，及原料利用率低的問題。方法一、將汙水汙泥、河道底泥進行乾燥；二、將乾燥後的汙水汙泥、河道底泥分別破碎；三、將破碎汙水汙泥顆粒、河道底泥顆粒混合，得幹混料；四、將添加劑、水與幹混料混合後擠壓成型，得陶粒胚體；五、將陶粒胚體放入馬弗爐中進行燒結即完成。本發明以汙水汙泥、河道底泥為原料，不僅有效的防止了二次汙染，還實現了汙泥的資源化、變廢為寶；克服了製備陶粒成本高的缺點，由於添加水玻璃使輕質陶粒具有強度大、密度小的優點，並具有吸水率小，鹽酸可溶率低等特點。
文檔編號C04B28/26GK102731055SQ201210242088
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月13日
發明者劉明偉, 李圭白, 許國仁 申請人:哈爾濱工業大學