專利名稱：：一種利用污泥制備陶粒輕骨料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種利用污泥制備陶粒輕骨料的方法，尤其涉及用市政脫水污泥干化燒結(jié)制取輕骨料陶粒的資源化技術(shù)，屬于固體廢物處理處置及資源化
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：市政污泥含有豐富的有機(jī)物，熱值高達(dá)3000kcal/kg以上；其無機(jī)成分和粘土類似，是一種很好的自然資源。在能源資源日益緊張、國家禁止使用粘土制建材的今天，利用污泥代替粘土制取建材輕骨料同時(shí)利用了污泥的高熱值和污泥的類粘土無機(jī)成分，變廢為寶，符合我國固體廢物處理處置的無害化、減量化和資源化原則，將具有廣闊的發(fā)展前景。利用污泥制建材輕骨料通過高溫?zé)Y(jié)作用還具有固化重金屬和去除惡臭等作用。利用市政脫水污泥燒結(jié)制取輕骨料陶粒的方法自上世紀(jì)80年代末開始有人研究，并已有多篇公開技術(shù)文獻(xiàn)報(bào)道。在已經(jīng)披露的現(xiàn)有技術(shù)中，已報(bào)道(申請(qǐng)?zhí)?00510010579.0)污泥干化燒結(jié)制備建筑陶粒輕骨料，但存在污泥摻加比低、大量使用國家禁止使用的粘土等缺點(diǎn)，不適用于大批量處理處置污泥及可持續(xù)發(fā)展。也有報(bào)道(申請(qǐng)?zhí)?2104109.1)污泥燒結(jié)過程重金屬控制的二次污染針對(duì)性研究，但也存在高燒結(jié)溫度、高摻加比粘土、低摻加比污泥等缺點(diǎn)。隨著國家禁止使用粘土制取建材，兼有高污泥摻加比、不摻加粘土的創(chuàng)新技術(shù)是目前的研究方向。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有工藝污泥慘加比低、燒結(jié)溫度高和摻加了國家禁止使用的粘土等弊端，本發(fā)明提供了一種在保證陶粒輕骨料產(chǎn)品建材性能的前提下，以污泥為主要原料、不摻加粘土的1080—1100'C低溫?zé)Y(jié)制取輕骨料陶粒方法。并在燒結(jié)產(chǎn)品使用中不發(fā)生重金屬溶出對(duì)環(huán)境的二次污染。一種利用污泥制備陶粒輕骨料的方法，該方法包括以下步驟a、對(duì)7585%含水率的脫水泥餅進(jìn)行熱干燥得到干污泥；b、將步驟(1)所述干污泥破碎、篩分過45隱篩；c、將步驟(2)篩分后的干污泥中加入干污泥質(zhì)量1825%的粉煤灰，攪拌；d、將步驟(3)攪拌后的混合材料注入粉末壓片機(jī)中8MPa擠壓成型得到陶粒輕骨料坯料;e、燒結(jié)先對(duì)所述成型坯料加熱到35(TC并停留20分鐘，使有機(jī)物充分揮發(fā)排除；然后在10801100。C條件下進(jìn)行焙燒30分鐘；f、自然冷卻至室溫，即得到所述陶粒輕骨料產(chǎn)品。本發(fā)明采用燒結(jié)方法處理生活污水污泥，它同時(shí)是一種以污泥為主要原料制成輕骨料陶粒的方法。輕骨料陶粒是由脫水污泥和粉煤灰兩種原料制備而成，其中脫水污泥的含水率在75_85%之間；將脫水污泥首先進(jìn)行干燥，破碎、篩分過45ram篩后，加入干污泥質(zhì)量18—25%的粉煤灰混合均勻、8MPa擠壓成型、350。C預(yù)熱20min、在1080—1100。C條件下燒制30min成產(chǎn)品。污泥中可熔鹽含量高，熔融溫度低，相比粘土陶粒和粉煤灰陶粒，污泥陶粒所需燒結(jié)溫度低，大大節(jié)約了燒結(jié)能耗。污泥燒結(jié)產(chǎn)品的強(qiáng)度要求是限制污泥摻加比的主要因素，其原因主要是污泥中有機(jī)物的揮發(fā)導(dǎo)致污泥空隙率大、產(chǎn)品強(qiáng)度低。添加粉煤灰能有效填充燒結(jié)產(chǎn)品內(nèi)部空隙，降低孔隙率。本工藝控制脫水污泥中有機(jī)物含量占污泥干基含量<65%則能得到合格產(chǎn)品。粉煤灰舍高含量硅、鋁成分，添加粉煤灰還能促進(jìn)鈣黃長石、莫來石和磷酸鋁等高強(qiáng)晶體相的生成，進(jìn)一步提高燒結(jié)產(chǎn)品的強(qiáng)度。本發(fā)明所述輕骨料陶粒產(chǎn)品呈深紅色、內(nèi)部具有封閉的微孔結(jié)構(gòu)、表面有一層致密的鈾面、輕質(zhì)高強(qiáng)，完全滿足國標(biāo)GB/T17431.2-1998的輕骨料陶粒800級(jí)建材要求。此外，使用本發(fā)明所生產(chǎn)輕骨料陶粒產(chǎn)品，原料中的重金屬不易析出，從而使該產(chǎn)品可以在房屋、路面、橋梁等工程中使用。圖l是本發(fā)明污泥干化燒結(jié)工藝流程圖。圖2燒結(jié)產(chǎn)品陶粒實(shí)物示意圖。圖3燒結(jié)產(chǎn)品陶粒內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)掃描電子圖。圖4燒結(jié)過程中重金屬固定率圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明市政污泥干化燒結(jié)工藝作進(jìn)一步描述。以北京市某污水處理廠機(jī)械脫水污泥為例。該污水處理廠主要針對(duì)城市生活污水，采用傳統(tǒng)的A/A/0回流污泥反硝化生物脫氮除磷工藝，初沉池和二沉池的混合污泥經(jīng)重力濃縮十機(jī)械脫水后得到脫水污泥，其基本特性見表l所示。由表l可知污泥未經(jīng)消化處理，有機(jī)物含量很高，不利于污泥的燒結(jié)處理；污泥干基的熱值很高，達(dá)到劣質(zhì)煤的熱值，適合進(jìn)行熱處理；由于污水主要來源于生活污水，因此重金屬含量較低污泥的無機(jī)成分和粘土類似。表1污泥樣品基本特性<table>Complextableseetheoriginaldocumentpagex</column></row><table>本實(shí)施例中粉煤灰添加量占干污泥質(zhì)量的18%，燒結(jié)溫度108(TC。制備方法步驟如下a、首先對(duì)脫水污泥進(jìn)行熱干燥，采用槳葉式干燥機(jī)180'C千燥2小時(shí)，得到含水率<10%的干污泥；b、萬能粉碎機(jī)粉碎、篩分過45ram篩；c、按照該工藝的原料配比加入干污泥質(zhì)量18%的粉煤灰，并用水泥凈漿攪拌機(jī)攪拌5min，混合均勻；d、粉末壓片機(jī)8MPa擠壓成型得到輕骨料陶粒坯料；e、35(TC預(yù)熱20min，預(yù)熱的目的主要是降低坯料中有機(jī)物含量，避免燒結(jié)過程坯料開裂；1080。C燒結(jié)30min;f、自然冷卻后得到產(chǎn)品。實(shí)施例2:本實(shí)施例中粉煤灰添加量占干污泥質(zhì)量的25%，燒結(jié)溫度110(TC。制備方法步驟如下a、首先對(duì)脫水污泥進(jìn)行熱干燥，采用槳葉式干燥機(jī)18(TC干燥2小時(shí)，得到含水率〈10%的干污泥；b、萬能粉碎機(jī)粉碎、篩分過45mm篩；c、按照該工藝的原料配比加入干污泥質(zhì)量25%的粉煤灰，并用水泥凈漿攪拌機(jī)攪拌5min，混合均勻；d、粉末壓片機(jī)8MPa擠壓成型得到輕骨料陶粒坯料；e、35(TC預(yù)熱20min，預(yù)熱的目的主要是降低坯料中有機(jī)物含量，避免燒結(jié)過程坯料開裂；IIOO'C燒結(jié)30tnin;f、自然冷卻后得到產(chǎn)品。實(shí)施例3:本實(shí)施例中粉煤灰添加量占干污泥質(zhì)量的20%，燒結(jié)溫度109(TC。制備方法步驟如下a、首先對(duì)脫水污泥進(jìn)行熱干燥，釆用槳葉式干燥機(jī)18(TC干燥2小時(shí)，得到含水率〈10%的干污泥；b、萬能粉碎機(jī)粉碎、篩分過45mm篩；c、按照該工藝的原料配比加入干污泥質(zhì)量20%的粉煤灰，并用水泥凈漿攪拌機(jī)攪拌5min，混合均勻；d、粉末壓片機(jī)8MPa擠壓成型得到輕骨料陶粒坯料；e、35(TC預(yù)熱20min，預(yù)熱的目的主要是降低坯料中有機(jī)物含量，避免燒結(jié)過程坯料開裂；1090。C燒結(jié)30min;f、自然冷卻后得到產(chǎn)品。圖2燒結(jié)產(chǎn)品陶粒實(shí)物示意圖。圖3燒結(jié)產(chǎn)品陶粒內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)掃描電子圖。下面對(duì)燒結(jié)陶粒產(chǎn)品的建材性能和重金屬固定特性進(jìn)行分析測(cè)試。產(chǎn)品的建材性能測(cè)定結(jié)果見下表2所示。<table>complextableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>該試驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)本發(fā)明技術(shù)工藝方案制備的污泥陶粒產(chǎn)品達(dá)到了《輕集料及其試驗(yàn)方法》(GB/T17431.2-1998)800級(jí)陶粒標(biāo)準(zhǔn)，可以做承重輕骨料。陶粒燒結(jié)過程中的重金屬固定效果見圖4所示。除Pb外重金屬的固定率均在60%以上，可見，燒結(jié)過程對(duì)重金屬的固定效果很好。Pb和少量其它重金屬揮發(fā)后，通過設(shè)置噴灑活性炭吸附和布袋除塵器截留方法可得到有效控制。對(duì)該燒結(jié)產(chǎn)品的浸出液試驗(yàn)結(jié)果見表3所示。表3陶粒產(chǎn)品浸出試驗(yàn)結(jié)果<table>complextableseeoriginaldocumentpage6</table>該試驗(yàn)結(jié)果還表明按照本發(fā)明技術(shù)方案，使用城市污水處理廠脫水污泥經(jīng)干化處理、摻加少量粉煤灰后高溫?zé)Y(jié)所得出的陶粒，其浸出液中重金屬濃度遠(yuǎn)低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)一浸出毒性鑒別》(GB5085.3-1996)規(guī)定的浸出液標(biāo)準(zhǔn)，還滿足地表水III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，說明經(jīng)過焙燒陶粒對(duì)重金屬的固定效果很好，符合資源化利用的條件。污泥中重金屬含量本身就很低，經(jīng)過燒結(jié)處理后能夠得到充分固化，燒結(jié)體主要應(yīng)用作路基材料和建筑骨料，使用中會(huì)與水泥、瀝青等固化成型，這還能夠進(jìn)一步提高重金屬的固化效果。上述試驗(yàn)結(jié)果說明本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的H的。權(quán)利要求1、一種利用污泥制備陶粒輕骨料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)對(duì)75～85％含水率的脫水泥餅進(jìn)行熱干燥得到干污泥；(2)將步驟(1)所述干污泥破碎、篩分過45mm篩；(3)將步驟(2)篩分后的干污泥中加入干污泥質(zhì)量18～25％的粉煤灰，攪拌；(4)將步驟(3)攪拌后的混合材料注入粉末壓片機(jī)中8MPa擠壓成型得到陶粒輕骨料坯料；(5)燒結(jié)先對(duì)所述成型坯料加熱到350℃并停留20分鐘，使有機(jī)物充分揮發(fā)排除；然后在1080～1100℃條件下進(jìn)行焙燒30分鐘；(6)自然冷卻至室溫，即得到所述陶粒輕骨料。全文摘要一種利用污泥制備陶粒輕骨料的方法，屬于固體廢物處理處置及資源化
技術(shù)領(lǐng)域：
。該方法對(duì)含水率75～85％的脫水泥餅進(jìn)行熱干燥得到干污泥；將干污泥破碎、篩分過45mm篩；加入干污泥質(zhì)量18～25％的粉煤灰攪拌；將攪拌后的混合材料注入粉末壓片機(jī)中8MPa擠壓成型得到陶粒輕骨料坯料；對(duì)坯料加熱到350℃并停留20分鐘，使有機(jī)物充分揮發(fā)排除；然后在1080～1100℃條件下焙燒30分鐘；自然冷卻至室溫，即得到所述陶粒輕骨料。本發(fā)明處理生活污水污泥，提高了燒結(jié)產(chǎn)品的強(qiáng)度，大大節(jié)約了燒結(jié)能耗；所得的陶粒輕骨料有致密的鈾面、輕質(zhì)高強(qiáng)，滿足國標(biāo)GB/T17431.2-1998，在房屋、路面、橋梁等工程中都可使用。文檔編號(hào)C04B33/132GK101195534SQ20071030201公開日2008年6月11日申請(qǐng)日期2007年12月19日優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日發(fā)明者欣杜,王興潤,聶永豐,金宜英申請(qǐng)人:清華大學(xué)