一種利用市政污泥與疏浚底泥制作輕質陶粒的方法，它涉及輕質陶粒的制備方法。方法：將市政污泥和疏浚底泥分別經過自然干燥后研磨成粉末狀，將粉末狀的市政污泥和疏浚底泥按（3/6~7/4）:1質量比混合，再加入水玻璃，然后置于顆粒機擠壓成型得到粒徑為6~10mm的陶粒胚體，自然晾干，以10℃/min速率升溫，然后以升溫速率為6~10℃/min升溫至150~250℃保溫5~15min，然后升溫至550~650℃保溫5~15min，再升溫至750~850℃保溫5~15min，最后升溫至溫度1050~1150℃，保溫20~30min，冷卻后可以得到輕質陶粒。本發明專利技術制備輕質陶粒用于水處理工藝中的生物濾料，或建筑材料等。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及輕質陶粒的制備方法。
技術介紹
隨著城鎮污水產生量和處理量迅速增加，污水污泥作為污水處理過程中的副產物，其產量也在迅速增長。截止到2010年年底，全國城鎮污水處理量達到343億立方米，脫水污泥產生量接近2200萬噸。由于污泥中含有大量的有機物，重金屬等有毒有害物質，如果處理不當會對公眾和環境造成二次污染。傳統的污泥處理方法包括填埋，焚燒，土地利用等，但是，由于各種技術在實際應用中都難以達到“無害化”、“減量化”、“資源化”的效果，都有可能產生二次污染等問題，因此在實際應用中都受到了一定程度的限制。 隨著工業生產和城市的迅速發展，大量的工業廢水和市政污的水排入到河道中，導致河流水質出現惡化。目前我國大多數河流均已受到不同程度的污染，河道的治理受到越來越多的關注。而隨著截污工程的引入，疏浚底泥的二次污染問題就成為影響河水水質的一個重要原因，因而對疏浚底泥的處理和處置也就成了人們普遍關注的問題。由于污泥中富含豐富的有機質以及氮磷鉀等營養元素和無機鹽類物質，所以目前把污泥作為再生資源再利用引起了廣泛重視。用污泥制取輕質陶粒是是近年來環保領域內的一個研究熱點，受到國內外越來越多的學者的關注。然而，目前污泥制取陶粒的過程中，大部分是把污泥作為粘土的一種添加劑，使用比例不是很高。在制取陶粒的過程中，仍然需要大量的粘土作為原料。粘土資源的大量開采直接影響到農村耕田的數量和質量，破壞生態環境，目前使用粘土制取實心磚已被國家明令禁止。因此找尋其它可以替代粘土的原料來生產陶粒具有重要的意義。
技術實現思路
本專利技術提供了利用市政污水處理過程中所產生的污泥與河道疏浚后疏浚底泥為原料制作輕質陶粒。通過試驗研究，表明制備的陶粒可用作水處理濾料或者建筑材料，并確定了燒制輕質陶粒的無極氧化物的最佳含量范圍，可以作為利用市政污泥燒制陶粒的大規模生產的指導參數。并可根據這一參數含量范圍選用其它材料，拓廣了污泥燒制陶粒的原料選材，有利于推廣污泥陶粒的大規模工業化生產。是按下述步驟進行的將市政污泥和疏浚底泥分別經過自然干燥至含水率降到259Γ35%后研磨成粉末狀，將粉末狀的市政污泥和疏浚底泥按(3ΑΓ7/4) :1質量比混合得到混合料，再加入硅酸鈉，所述硅酸鈉用量是混合料質量的49Γ12%，混勻，然后置于顆粒機擠壓成型得到粒徑為6 10mm的陶粒胚體，自然晾干，以8 10 0C /min速率升溫，升至15(T250°C保溫8 15 min，然后升溫至55(T650°C保溫8 15 min，再升溫至75(T850°C保溫8 15 min，最后升溫至溫度105(Tl 150°C，保溫2(T30min，冷卻后可以得到輕質陶粒。本專利技術方法制備的輕質陶粒松散容重為63(T750 kg/m3，表觀密度為145(Tl700kg/m3,含泥率為O. 219ΓΟ. 43%，吸水率為4°/Γ9%，鹽酸可溶率小于I. 4%，破碎率與磨損率之和為O. 65% 1· 35%，筒壓強度為9 20 Mpa0制作輕質陶粒使用的原料-疏浚底泥和污水污泥中成分比較復雜，但含量最高的無機物是Si02、A1203、Fe2O3> CaO和MgO含量都在1%以上。在陶粒的燒結過程中主要以這五種無機物為基礎，發生一系列的復雜物理化學反應，包括無機氧化物及金屬氧化物在高溫條件下的熔融，生成液相，晶體構成，鹽類或蒸汽沉積在陶粒材料氣孔結構內以及由于燒制過程中的熱力學作用使陶粒結構中發生一系列的化學物理變化等。SiO2是疏竣底泥和污水污泥中含量最聞的化學組分,在混合原料中SiO2的比例達到33%，在陶粒燒制的過程中SiO2主要是以硅酸鹽晶體的形式存在，對陶粒內部晶體結構的穩定性起著決定性的影響。Al2O3是疏浚底泥和污水污泥中僅次于SiO2含量的化學組分，在混合原料中Al2O3的比例達到13. 23%，A1203有助于提高材料剛度和強度。在陶粒的燒結過程中，Al3+可以通過同晶取代作用取代硅酸鹽晶體結構中硅氧四面體[SiO4]中的Si4+而形 成固溶體，對陶粒的結晶速率和晶體結構的穩定性有重要的影響。Fe2O3在高溫下可轉化為FeO，并釋放出O2，有利于燒制陶粒時產生氣孔膨脹。CaO作為一種堿性氧化物，具有良好的熱力學穩定性，其熱力學穩定性超過SiO2和Fe203。在高溫時候能與氧化鐵、硅酸鹽發生熔融反應形成晶體。MgO作為一種堿性氧化物，在燒制陶粒的過程中，一方面能起到降低原料共熔點，有利于制備多孔陶粒的作用；另一方面MgO能和硅酸鹽反應生成含Mg硅酸鹽晶體，能影響到陶粒內部晶體構成，進而對陶粒的性質產生一定的影響。本專利技術以市政污水污泥、疏竣后的疏竣底泥為原料制備陶粒，并確定了最佳的制備工藝條件與原料的主要組分SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO和MgO的最佳含量范圍，通過圖1_10的試驗數據分表明，SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO和MgO這五種無極氧化物是影響陶粒物理特性的主要因素，所以在利用污泥燒制陶粒時，可根據本專利技術所建立的氧化物的最佳含量范圍，可拓寬選材的范圍，可選用市政垃圾、工業廢渣等為原料來燒制輕質陶粒，對提高固體廢棄物資源化的利用程度是有十分重要的意義。本專利技術制備所得污水污泥與疏浚底泥燒輕質陶粒，可用于水處理的濾料，建筑材料等。附圖說明圖I是原料中SiO2含量對陶粒物理性質的影響圖；圖2是原料的SiO2含量(22. 5%、35%和50%)時的陶粒耐壓強度分析圖；圖3是Al2O3含量對陶粒物理性能的影響圖；圖4是原料的Al2O3含量(11%、14%和19%)時的陶粒耐壓強度分析圖；圖5是原料中Fe2O3含量對陶粒物理性質的影響圖；圖6是原料的Fe2O3含量為3. 5%、5%和7%時的陶粒耐壓強度分析圖；圖7是原料中CaO含量對陶粒物理性質的影響圖；圖8是原料的CaO含量為2%、3%和5%的陶粒耐壓強度分析圖；圖9是原料中MgO含量對陶粒物理性質的影響圖；圖10是原料的MgO含量為I. 1%、I. 5%和4%的陶粒抗壓強度分析圖。具體實施例方式具體實施方式一是按下述步驟進行的將市政污泥和疏浚底泥分別經過自然干燥至含水率降到259Γ35%后研磨成粉末狀，將粉末狀的市政污泥和疏浚底泥按I :(3ΑΓ7/4)質量比混合得到混合料，再加入硅酸鈉，所述硅酸鈉用量是混合料質量的49Γ12%，混勻，然后置于顆粒機擠壓成型得到粒徑為6 IOmm的陶粒胚體，自然晾干，以8 10°C /min速率升溫，升溫至15(T250°C保溫5 15 min,然后升溫至55(T650°C保溫5 15 min,再升溫至75(T850°C保溫5 15 min,最后升溫至溫度105(Tl 150°C，保溫2(T30min，冷卻后可以得到輕質陶粒。輕質陶粒松散容重為630 750 kg/m3,表觀密度為1450 1700 kg/m3,含泥率為O. 219Γ0. 43%，吸水率為4°/Γ9%，鹽酸可溶率小于I. 4%，破碎率與磨損率之和為 O.65% 1· 35%，筒壓強度為9 20 Mpa0具體實施方式二 本實施方式與具體實施方式一不同的是粉末狀的市政污泥和疏浚底泥按I :(1. (Tl. 8)質量比混合。其它步驟和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本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種利用市政污泥與疏浚底泥制作輕質陶粒的方法，其特征在于一種利用市政污泥與疏浚底泥制作輕質陶粒的方法是按下述步驟進行的將市政污泥和疏浚底泥分別經過自然干燥至含水率降到259Γ35%后研磨成粉末狀，將粉末狀的市政污泥和疏浚底泥按(3ΑΓ7/4) : I質量比混合得到混合料，再加入水玻璃，所述水玻璃用量是混合料質量的49Γ12%，混勻，然后置于顆粒機擠壓成型得到粒徑為6 10mm的陶粒胚體，自然晾干，以8 10V /min速率升溫，升溫至20(T250°C保溫5 15 min，然后升溫至55(T650°C保溫5 15 min,再升溫至75(T850°C保溫5 15 min，最后升溫至溫度105(Tll50°C，保溫20 30 min，冷卻后可以得到輕質陶粒。2.根據權利要求I所述一種利用市政污泥與疏浚底泥制作輕質陶粒的方法，其特征在于粉末狀的市政污泥和疏浚底泥按(I. (Tl. 8) : I質量比混合。3.根據權利要求I所述一種利用市政...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許國仁，劉明偉，李圭白，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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