一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法
2023-06-21 06:15:26
專利名稱：一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用城市汙泥和糖濾泥作為成孔劑製備可控尺度透水材料的方法，涉及汙水處理領域，屬於資源環境領域。
背景技術：
據國家環保部門統計，到2010年，我國城鎮汙水處理率將達到60%，目前汙泥的二次汙染已經成為亟待解決的環境問題。因此，城市汙泥的資源化利用在我國具有很大的發展空間。本發明採用的糖濾泥是碳酸鹽甜菜製糖時所生產的廢棄物一糖濾泥。在製糖過程中，糖產量與濾泥(含水量65%)的產量比例約為10 3，其中糖濾泥的主要成分是CaCO3, 其含量達到80%以上，因此，應當合理利用好糖濾泥，將其變廢為寶。目前市場上的透水材料種類很多，最常用的是混凝土透水材料、高分子透水材料等，但是這幾種透水材料的製備成本較高，不少研究者在製備環保型透水材料方面進行了大量的研究，有文獻報導用粉煤灰、廢陶瓷、廢玻璃等固體廢棄物，可以製備出透水性能好、 強度高的環保型透水材料。因此，利用糖濾泥與城市汙泥作為複合成孔劑製備透水材料，不僅可以有效利用廢棄物，還具有重大的經濟效益和環境效益。
發明內容
本發明的目的是提供一種以城市汙泥和糖濾泥分別作低溫成孔劑和高溫成孔劑， 工業廢渣粉煤灰為原料，水曲柳粘土為粘結劑，廢陶瓷為骨料，玻璃粉為助熔劑來製備透水材料的方法，該法生產成本低，節約能源，在利用廢棄物的同時，又創造了更大的經濟效益和環境效益。本發明所涉及的技術方案一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，包含備料，制坯和燒結的步驟，透水材料的配方由糖濾泥、城市汙泥、粉煤灰、水曲柳粘土、廢陶瓷、玻璃粉組成，各組分質量百分比如下糖濾泥和城市汙泥18 22%、粉煤灰17 23%、水曲柳粘土 32 38%、廢陶瓷15 25%、玻璃粉4 6%。城市汙泥和糖濾泥分別作燒結過程中的低溫成孔劑和高溫成孔劑，其中，糖濾泥和城市汙泥質量比為2. 5 3. 5 1。本製備方法包含以下工藝步驟a.備料將城市汙泥、糖濾泥脫水處理後，進行晾曬、乾燥，使其相對含水率 ^ 13% ；將糖濾泥、水曲柳粘土利用球磨機磨細後過100目篩，取其篩下料；城市汙泥破碎處理後粒度控制為20 40目，將粉煤灰破碎後取160目篩下料，廢陶瓷破碎處理後過20 目篩；廢玻璃破碎研磨後的玻璃粉過160目篩；b.制坯按透水材料配方的質量百分比糖濾泥和城市汙泥18 22%、粉煤灰 17 23%、水曲柳粘土 32 38%、廢陶瓷15 25%、玻璃粉4 6%稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕幹質量的10 13%，混合後進行攪拌3h， 待攪拌均勻後，對其進行造粒，陳腐Mh ；陳腐後對配合料進行成型，成型壓力15MPa ；隨後， 放入乾燥箱進行乾燥，乾燥溫度100°C 105°C，乾燥時間乩，得幹坯；c.燒結對幹坯進行燒結，燒結溫度1100°C，燒結時間0. ，燒結後隨爐冷卻即得透水材料。所述的糖濾泥為碳酸鹽法甜菜製糖所產生的濾泥；所述的城市汙泥為城市汙水處理廠進行汙水處理所產生的汙泥；所述廢陶瓷可以為建築陶瓷燒成過程的廢料、瓷質拋光磚廢料、廢電瓷；廢玻璃為平板玻璃、酒瓶。利用上述方法製備的透水材料，其抗折強度為14.33ΜΙ^ 16J8MPa，吸水率為21. 38 % 24. 50 %，孔隙率為33. 20 % 34. 81 %，孔徑為5 30 μ m，透水係數為 0.6 X ΙΟ"2 1. 2 X 10-2cm/s,該透水材料具有強度高、透水性好等特點。本發明所述的城市汙泥和糖濾泥分別作燒結過程中的低溫成孔劑和高溫成孔劑。 城市汙泥中含有大量的有機成分，在低溫下就可分解，產生氣孔，可作為低溫成孔劑；而糖濾泥中主要成分為CaCO3，分解溫度在800°C以上，可作為高溫成孔劑。共同使用城市汙泥和糖濾泥是為了能夠產生相互貫通的氣孔結構，防止高溫燒結時氣孔封閉。這樣相互貫通的孔隙網絡具有很好的透水效果。
本發明附圖2幅，圖1是實施例1所製備的一種透水材料放大50倍下的SEM斷面圖；圖2是實施例1所製備的一種透水材料放大1000倍下的SEM斷面圖。
具體實施例方式下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。實施例1a.備料將城市汙泥、糖濾泥脫水處理後和進行晾曬、乾燥，使其相對含水率 ^ 13% ；將粉煤灰破碎後取160目篩下料，將糖濾泥、水曲柳粘土利用球磨機磨細後過100 目篩，取其篩下料；城市汙泥破碎處理後粒度控制為20 40目，廢陶瓷破碎處理後過20目篩；廢玻璃破碎研磨後的玻璃粉過160目篩；b.制坯按透水材料配方的質量百分比糖濾泥為14%，城市汙泥為4%，粉煤灰為20%，粘土為35%，廢陶瓷為23%，玻璃粉為4%稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕幹質量的10%，混合後進行攪拌池，待攪拌均勻後，對其進行造粒，陳腐Mh ；陳腐後對配合料進行成型，成型壓力15MPa ；隨後，放入乾燥箱進行乾燥，乾燥溫度100°C，乾燥時間乩，得幹坯；c.燒結對幹坯進行燒結，燒結溫度1100°C，燒結時間0.證，燒結後隨爐冷卻即得透水材料。圖1和圖2為實施例1所製備的透水材料在放大50和1000倍下的SEM斷面圖， 由圖可看出，該透水材料的氣孔分布比較均勻，且氣孔連通在一起，形成的三維交錯的氣孔連通網絡遍布整個樣品。其交聯度較大，截面粗糙，製品孔隙率較高。樣品燒成後的孔隙， 主要是由於燒成過程中城市汙泥中的有機物分解，產生的揮發性氣體形成孔隙，並且糖濾泥中CaCO3的分解也是形成孔隙的原因。相互貫通的孔隙網絡保證了透水材料具有良好的透水效果。根據日本混凝土工學協會推薦的大孔混凝土透水性試驗方法，參考了 JIS A 1218 規定的土壤透水性試驗方法對其進行透水係數的測定，並參考中華人民共和國石棉水泥製品吸水率、容重及孔隙率測定方法標準(GB 7019-86)以及中華人民共和國建材透水磚行業標準(JC/T 945-2005)對產品進行性能測試，測試結果見表1。實施例2制坯步驟中按透水材料配方的質量百分比糖濾泥為15%，城市汙泥為5%，粉煤灰為20 %，粘土為38 %，廢陶瓷為17 %，玻璃粉為5 %稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕幹質量的11%，其餘的工藝步驟與實施例1相同。實施例3制坯步驟中按透水材料配方的質量百分比糖濾泥為15%，城市汙泥為6%，粉煤灰為23%，粘土為36%，廢陶瓷為15%，玻璃粉為5%稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕幹質量的12%，混合後進行攪拌，攪拌時間池，對其進行造粒，陳腐Mh ；陳腐後對混合料進行成型，成型壓力15MPa ；隨後，放入乾燥箱進行乾燥，乾燥溫度105°C，乾燥時間乩，得幹坯。其餘的工藝步驟與實施例1相同。實施例4制坯步驟中按透水材料配方的質量百分比糖濾泥為14%，城市汙泥為4%，粉煤灰為23 %，粘土為38 %，廢陶瓷為15 %，玻璃粉為6 %稱取備好的各種原料混合形成配合料加水。其餘的工藝步驟與實施例3相同。表1為各個實施例所得的性能
權利要求
1.一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，包含備料，制坯和燒結的步驟，其特徵在於原料由糖濾泥、城市汙泥、粉煤灰、水曲柳粘土、廢陶瓷、玻璃粉組成，各組分質量百分比如下糖濾泥和城市汙泥18~22%粉煤灰17~23%水曲柳粘土32~38%。廢陶瓷15~25%玻璃粉4~6%
2.根據權利要求書1所述一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，其特徵在於所述的糖濾泥和城市汙泥的質量比為2. 5 3. 5 1。
3.根據權利要求書1所述一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，其特徵在於所述的糖濾泥的粒度小於100目。
4.根據權利要求書1所述一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，其特徵在於所述的城市汙泥的粒度為20 40目。
5.根據權利要求書1所述一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，其特徵在於所述的粉煤灰的粒度小於160目；所述的玻璃粉粒度小於160目。
6.根據權利要求書1所述一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，其特徵在於所述的廢陶瓷的粒度小於20目。
7.根據權利要求書1所述一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，其特徵在於所述的水曲柳粘土的粒度小於100目。
8.根據權利要求書1所述一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，其特徵在於所述的糖濾泥為碳酸法甜菜製糖所產生的糖濾泥。
9.根據權利要求1所述的一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，其特徵在於其工藝方法包含以下步驟a.備料將城市汙泥、糖濾泥脫水處理後，進行晾曬、乾燥，使其相對含水率<13% ；將糖濾泥、水曲柳粘土利用球磨機磨細後過100目篩，取其篩下料；城市汙泥破碎處理後粒度控制為20 40目，將粉煤灰破碎後取160目篩下料，廢陶瓷破碎處理後過20目篩；廢玻璃破碎研磨後的玻璃粉過160目篩；b.制坯按透水材料配方的質量百分比稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕幹質量的10 13%，混合後進行攪拌池，待攪拌均勻後，對其進行造粒，陳腐24h ；陳腐後對配合料進行成型，成型壓力15MPa ；隨後，放入乾燥箱進行乾燥，乾燥溫度100°C 105°C，乾燥時間6h，得幹坯；c.燒結對幹坯進行燒結，燒結溫度1100°C，燒結時間0.證，燒結後隨爐冷卻即得透水材料。
10.一種透水材料，其特徵在於所述的透水材料採用如權利要求1所述的一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法製成。
全文摘要
一種利用城市汙泥和糖濾泥製備透水材料的方法，以城市汙泥和糖濾泥分別作低溫成孔劑和高溫成孔劑，工業廢渣粉煤灰為原料，水曲柳粘土為粘結劑，廢陶瓷為骨料，玻璃粉為助熔劑來製備透水材料的方法，其工藝流程為將原料進行乾燥，破碎，篩分後按照配方要求稱量，加入適當的水混合配料、攪拌、造粒、陳腐、成型、乾燥、燒結成產品。本發明生產的透水材料具有很好的透水性能，可廣泛應用於城市建設和分離工程方面，如可用於建設城市路面的排澇系統和達到美化城市，降低城市「熱島效應」的作用。
文檔編號C04B33/132GK102515705SQ201110441890
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者焦宏濤, 荊揚揚, 高文元 申請人:大連工業大學