高鈣飛灰改性汙泥、製備方法及利用其製備燒結多孔磚的方法
2023-05-20 08:04:01
專利名稱：高鈣飛灰改性汙泥、製備方法及利用其製備燒結多孔磚的方法
技術領域：
本發明屬於建築材料與環境保護資源利用技術領域，涉及一種高鈣飛灰改性汙泥、製備方法及利用其製備燒結多孔磚的方法。
背景技術：
汙水處理過程中產生的汙泥如何處置一直是環保工作者研究的重要課題之一。作為一般固體廢棄物的汙泥，它含有大量的熱值、病菌和少量的重金屬，這類汙泥是城市汙水、印染廢水、造紙廢水等生活和工業廢水處理過程中產生的。如果汙泥處置不當，本來從汙水中分離出來的汙染物又會以各種形式回到環境中去，造成二次汙染，投資建設和運行的汙水處理站和汙水廠也就喪失了本來的意義。而且，隨著城市化進程的加快，汙水產生量的不斷增加，導致脫水汙泥量與日俱增，如何處置汙泥已成為一個迫切問題。目前主要的處置方法有衛生填埋、堆肥農用、焚燒等方式。汙泥處置遵循的原則是「無害化、減量化、資源化」，其中「資源化」是最為理想的目標，符合循環經濟的理念，而利用汙泥制磚是其資源化最為重要的方向之一。眾所周知，脫水汙泥由於含水率高、熱值低等原因而無法直接用於汙泥制磚。國內外學者對汙泥制磚作了大量的研究，已有「利用城市汙泥和溼排粉煤灰生產輕質高強燒結磚的方法」、「城市汙泥制節能磚的技術」、「汙泥摻混粘土製磚」、「汙泥配頁巖燒結多孔磚」等技術，但這些技術未對汙泥的改性做深入的研究，或是改性汙泥的方法複雜、成本高，實際應用中存在很大難度。申請號為200510012745.0的中國專利申請提供了一種燒結磚的製備方法，該製備方法的具體工藝步驟為備料，選取燃燒不充分的煤灰、粘土及水，配料時各組份的重量比為煤灰115-145:粘土 2365-2375:水1000-1500，粉碎，將收集來的未燃燒充分的煤灰通過粉碎機使粉碎粒徑為5毫米以下，攪拌，進入制磚機擠壓成型，然後進入切坯臺製成磚坯，再經乾燥、焙燒製成為成品。但該發明對於汙泥的利用沒有提供任何啟示，而且若將普通的煤灰與汙泥混合，汙泥的性狀沒有本質的改變，僅能利用很少甚至無法利用汙泥來進行制磚。
發明內容
本發明針對現有技術的無法有效利用汙泥來制磚的缺陷提供一種高鈣飛灰改性汙泥，該改性汙泥將熱值較高的高鈣飛灰與機械脫水汙泥混合，可用於燒結多孔磚的生產， 改性後的汙泥具有含水率低、熱值高的特點，極易與其他泥土拌勻。本發明還提供所述的高鈣飛灰改性汙泥的製備方法。本發明還提供一種利用所述的高鈣飛灰改性汙泥製備燒結多孔磚的方法，由於採用了本發明提供的高鈣飛灰改性汙泥，因此實現了常溫制磚的發明目的，操作簡便易行、成本低，而且改性汙泥與制磚用泥土混合製成磚坯後不用晾曬，可直接進入隧道窯進行燒制後成磚。用此方法制磚，不僅節省煤炭，而且製成的磚質地輕、強度高，保溫和隔音效果好，具有廣闊的應用前景。本發明的上述技術問題是通過以下技術方案得以實施的
一種高鈣飛灰改性汙泥，其是由一般固廢的脫水汙泥與高鈣飛灰混合而成，其中高鈣飛灰佔15-30 wt %。改性汙泥的目的是為了降低含水率、提高熱值、增加疏散性，為後續的制磚創造條件。為達到此目的，目前主要採用烘乾(熱能)、加壓(機械能)等高耗能技術，而本發明利用化學能，對高鈣飛灰有嚴格要求，需要對高鈣飛灰進行篩選。本發明利用的高鈣飛灰是指熱電廠採用布袋或靜電除塵方法產生的含氧化鈣40%以上的飛灰，該飛灰的主要成分是氧化鈣、二氧化矽以及鋁、鐵、鈣、鎂的高價氧化物。作為優選，所述的高鈣飛灰含氧化鈣40%以上、熱值大於1800卡/克。一種所述的高鈣飛灰改性汙泥的製備方法，其包括以下步驟
A、備料，選取含氧化鈣40%以上、熱值大於1800卡/克的高鈣飛灰，以及一般固廢的脫水汙泥；
B、根據汙泥的含水率，將15-30wt %的高鈣飛灰與脫水汙泥混合均勻；
C、拌勻後的汙泥混合物，以外表面積最小為原則進行堆放，堆放時間為3-7天，當汙泥混合物成鬆散細粒狀、含水率低於50%時改性完成。拌勻的汙泥混合物視場地，以外表面積最小為原則進行堆放，堆放場地應在室內， 要求通風良好。根據氣候條件，堆放時間為3-7天。汙泥混合物成鬆散細粒狀、含水率低於 50%時，即可認為改性完成。作為優選，B步驟中的混合時間小於等於1小時。高鈣飛灰與脫水汙泥混合時，在均勻的前提下速度越快越好，混合時間一般不要超過1小時。如果時間過長，超過1小時， 熱量將散失很快，不僅嚴重製約堆放時間，而且將直接影響改性的效果。一種利用所述的高鈣飛灰改性汙泥製備燒結多孔磚的方法，其具體步驟為將所述的改性汙泥與制磚用泥土混合，其中改性汙泥佔30-50 wt %，混合後製成坯，室溫下不需要晾曬，直接進入隧道窯進行燒制，即可生產出成品燒結多孔磚。燒制的方法採用常規制磚所用的燒制溫度和方法，一般是每批磚從進窯到出窯燒結時間為7. 0-7. 5小時，窯內溫度從400°C— IOOO0C- 300°C，為現有技術。改性後的汙泥同制磚用泥土的摻比在30_50%， 主要決定因素在改性汙泥的性質。由於改性後的汙泥熱值高，用此方法制磚，不僅節省煤炭，而且製成的磚質地輕、強度高，保溫和隔音效果好，具有廣闊的應用前景。改性汙泥的含量視原汙泥的性質，若其有機質含量越高，改性後汙泥的佔比越小，但至少可以達到30%以上。本發明以含鈣量和熱值作為主要指標對高鈣飛灰進行篩選，將選好後的高鈣飛灰視汙泥的性狀以15-30 wt %的比例摻進脫水汙泥，攪拌混合，拌勻後常溫下堆放3-7天後得到改性汙泥；改性的汙泥再以30-50 wt %的比例與制磚泥土混合製成磚坯，該磚坯不需晾曬，直接進入隧道窯後加溫製成燒結多孔磚。用此方法制磚，由於含有熱值材料，所以能夠節省煤炭，而且製成的磚質地輕、強度高，保溫和隔音效果好。本發明提供的利用所述的高鈣飛灰改性汙泥製備燒結多孔磚的方法所有操作均在常溫下進行，簡單方便，投資少，運行費用低，完全符合循環經濟的理念，是汙泥資源化最理想的方法。
圖1是本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式以下是本發明的具體實施例；這些實施例可以對本發明作進一步的補充和說明； 但本發明並不限於這些實施例。以下實施例中所使用的技術，除非特別說明，均為本領域的技術人員已知的常規技術；所使用的儀器設備、試劑等，除非是本說明書特別說明，均為本領域的研究和技術人員可以通過公共途徑獲得的。如圖1所示，首先讓高鈣飛灰與脫水汙泥進行混合，混合後的汙泥進行堆放。充分混合的汙泥堆放過程中，在高鈣飛灰的作用下發生一系列物理、化學反應的放熱反應，汙泥的水分得以去除，性狀獲得改變。汙泥為一般固廢的機械脫水汙泥。改性汙泥與普通制磚用泥土按配比摻混，製成磚坯。製成的磚坯放入隧道窯內，採用常規制磚所用的燒制溫度和方法，製成多孔磚。實施例1 選用的高鈣飛灰來自於嘉興某電廠，其氧化鈣含量為44. 25%，熱值為1950卡/克。汙泥為造紙廢水處理過程產生的脫水汙泥，來自於嘉興市平湖某造紙廠，含水率為83. 5%。泥土為普通的制磚粘土。稱量5000kg造紙汙泥，再稱量750kg高鈣飛灰(高鈣飛灰佔15 wt %)。將二者用小型挖掘機攪拌30分鐘，將混合好的汙泥放在混凝土澆築的地面上，堆放成饅頭形。為防止土堆塌陷，周圍磚塊維護，磚塊高度為25-30cm。堆放的氣溫為15-25°C。堆放的混合汙泥每24小時測定一次含水率。至72小時後，含水率已下降至46%， 汙泥改性已經完成。利用改性好的上述汙泥，以48%的比例將其與普通的制磚粘土混合，用小型挖掘機攪拌均勻後製成磚坯。磚坯成型後不用晾曬，直接進入隧道窯，採用常規制磚所用的燒制溫度和方法，窯內溫度從400°C— IOOO0C- 300°C，燒制7小時，出窯後製成燒結多孔磚。實施例2
選用的高鈣飛灰來自於嘉興某電廠，氧化鈣含量為44. 25%，熱值為1950卡/克。汙泥為印染廢水處理過程產生的脫水汙泥，來自於嘉興市嘉善某印染廠，含水率為85%。泥土為普通的制磚粘土。稱量5000kg印染汙泥，再稱量IOOOkg高鈣飛灰(高鈣飛灰佔20 wt %)。將二者用小型挖掘機攪拌40分鐘。將混合好的汙泥放在混凝土澆築的地面上，堆放成饅頭形。為防止土堆塌陷，周圍磚塊維護，磚塊高度為25-30cm。堆放的氣溫為14-25°C。堆放的混合汙泥每24小時測定一次含水率。至96小時後，含水率已下降至45%， 汙泥改性已經完成。利用改性好的上述汙泥，以40%的比例將其與普通的制磚粘土混合，用小型挖掘機攪拌均勻後製成磚坯。磚坯成型後不用晾曬，直接進入隧道窯，採用常規制磚所用的燒制溫度和方法，窯內溫度從400°C— IOOO0C- 300°C，燒制7小時，出窯後製成燒結多孔磚。實施例3
選用的高鈣飛灰來自於上海某電廠，氧化鈣含量為43. 15%，熱值為2147卡/克。汙泥為城市汙水廠產生的脫水汙泥，來自於嘉興市桐鄉某城市汙水廠，含水率為88%。泥土為普通的制磚粘土。稱量5000kg城市汙泥，再稱量1500kg高鈣飛灰(高鈣飛灰佔30 wt %)。將二者用小型挖掘機攪拌45分鐘。將混合好的汙泥放在混凝土澆築的地面上，堆放成饅頭形。為防止土堆塌陷，周圍磚塊維護，磚塊高度為25-30cm。堆放的氣溫為14-25°C。堆放的混合汙泥每24小時測定一次含水率。至144小時後，含水率已下降至48%， 汙泥改性已經完成。利用改性好的上述汙泥，以30%的比例將其與普通的制磚粘土混合，用小型挖掘機攪拌均勻後製成磚坯。磚坯成型後不用晾曬，直接進入隧道窯，採用常規制磚所用的燒制溫度和方法，窯內溫度從400°C— 1000°C— 300°C，燒制7小時10分鐘，出窯後製成燒結多孔磚。實施例4
選用的高鈣飛灰來自於上海某電廠，氧化鈣含量為43. 15%，熱值為2147卡/克。汙泥為造紙廢水處理過程產生的脫水汙泥，來自於嘉興市平湖某造紙廠，含水率為83. 5%。泥土為普通的制磚粘土。稱量5000kg城市汙泥，再稱量1500kg高鈣飛灰(高鈣飛灰佔30wt %)。將二者用小型挖掘機攪拌55分鐘。將混合好的汙泥放在混凝土澆築的地面上，堆放成饅頭形。為防止土堆塌陷，周圍磚塊維護，磚塊高度為25-30cm。堆放的氣溫為14-25°C。堆放的混合汙泥每24小時測定一次含水率。至96小時後，含水率已下降至42%， 汙泥改性已經完成。利用改性好的上述汙泥，以50%的比例將其與普通的制磚粘土混合，用小型挖掘機攪拌均勻後製成磚坯。磚坯成型後不用晾曬，直接進入隧道窯，採用常規制磚所用的燒制溫度和方法，窯內溫度從400°C— 1000°C— 300°C，燒制7小時10分鐘，出窯後製成燒結多孔磚。實施例5
選用的高鈣飛灰來自於嘉興某電廠，氧化鈣含量為40%，熱值為2050卡/克。汙泥為造紙廢水處理過程產生的脫水汙泥，來自於嘉興市平湖某造紙廠，含水率為83. 5%。泥土為普通的制磚粘土。稱量5000kg城市汙泥，再稱量1250kg高鈣飛灰(高鈣飛灰佔25wt %)。將二者用小型挖掘機攪拌35分鐘。將混合好的汙泥放在混凝土澆築的地面上，堆放成饅頭形。為防止土堆塌陷，周圍磚塊維護，磚塊高度為25-30cm。堆放的氣溫為14-25°C。堆放的混合汙泥每24小時測定一次含水率。至144小時後，含水率已下降至45%， 汙泥改性已經完成。利用改性好的上述汙泥，以35%的比例將其與普通的制磚粘土混合，用小型挖掘機攪拌均勻後製成磚坯。磚坯成型後不用晾曬，直接進入隧道窯，採用常規制磚所用的燒制溫度和方法，窯內溫度從400°C— IOOO0C- 300°C，燒制7小時30分鐘，出窯後製成燒結多孔磚。以上各實施例製得的燒結多孔磚與普通粘土製成的磚的性能比較見表1。 表1性能對比表
權利要求
1.一種高鈣飛灰改性汙泥，其特徵在於其是由一般固廢的脫水汙泥與高鈣飛灰混合而成，其中高鈣飛灰佔15-30 wt %。
2.根據權利要求1所述的一種高鈣飛灰改性汙泥，其特徵在於所述的高鈣飛灰含氧化鈣40%以上、熱值大於1800卡/克。
3.—種如權利要求1所述的高鈣飛灰改性汙泥的製備方法，其特徵在於包括以下步驟A、備料，選取含氧化鈣40%以上、熱值大於1800卡/克的高鈣飛灰，以及一般固廢的脫水汙泥；B、根據汙泥的含水率，將15-30wt %的高鈣飛灰與脫水汙泥混合均勻；C、拌勻後的汙泥混合物，以外表面積最小為原則進行堆放，堆放時間為3-7天，當汙泥混合物成鬆散細粒狀、含水率低於50%時改性完成。
4.根據權利要求3所述的高鈣飛灰改性汙泥的製備方法，其特徵在於B步驟中的混合時間< 1小時。
5.一種利用如權利要求1或3所述的高鈣飛灰改性汙泥製備燒結多孔磚的方法，其特徵在於具體步驟為將所述的改性汙泥與制磚用泥土混合，其中改性汙泥佔30-50 wt %，混合後製成坯，室溫下不需要晾曬，直接進入隧道窯進行燒制，即可生產出成品燒結多孔磚。
全文摘要
本發明屬於建築材料與環境保護資源利用技術領域，涉及一種高鈣飛灰改性汙泥、製備方法及利用其製備燒結多孔磚的方法。一種高鈣飛灰改性汙泥，其是由一般固廢的脫水汙泥與高鈣飛灰混合而成，其中高鈣飛灰佔15-30wt%。高鈣飛灰改性汙泥的製備方法，包括以下步驟備料，選取含氧化鈣40%以上、熱值大於1800卡/克的高鈣飛灰，以及一般固廢的脫水汙泥；根據汙泥的含水率，將高鈣飛灰與脫水汙泥混合均勻；拌勻後的汙泥混合物，以外表面積最小為原則進行堆放。本發明提供的利用所述的高鈣飛灰改性汙泥製備燒結多孔磚的方法所有操作均在常溫下進行，簡單方便，投資少，運行費用低，完全符合循環經濟的理念，是汙泥資源化最理想的方法。
文檔編號C04B18/30GK102219420SQ20111009443
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月15日 優先權日2011年4月15日
發明者楊萬東, 王傳開 申請人:楊萬東, 王傳開