申請(qǐng)日2014.10.24
公開(kāi)(公告)日2015.02.25
IPC分類號(hào)C04B33/132
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，包括如下步驟：(1)混料：城市污泥進(jìn)行預(yù)處理后，按一定比例與頁(yè)巖粉混合，得到混合料;所述頁(yè)巖粉添加的重量份為50~75份，所述城市污泥添加的重量份為25~50份;(2)將所述混合料先后進(jìn)行粗練、陳腐、練泥、成型、干燥、燒成后即得成品。本發(fā)明方法的城市污泥利用率高、安全無(wú)毒、制得的磚塊具有良好的抗壓強(qiáng)度和較低的導(dǎo)熱系數(shù)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)混料：城市污泥進(jìn)行預(yù)處理后，按一定比例與頁(yè)巖粉混合，得到混合料;所述頁(yè)巖粉添加的重量份為50~75份，所述城市污泥添加的重量份為25~50份;
(2)將所述混合料先后進(jìn)行粗練、陳腐、練泥、成型、干燥、燒成后即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于：所述預(yù)處理，是將城市污泥進(jìn)行除臭、晾曬、烘干、粉磨和過(guò)篩后，取部分在550-600℃下預(yù)燒25~40min，然后與未預(yù)燒的城市污泥按1.2：1的重量比混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于：所述除臭，是將城市污泥與除臭劑混合陳放7天;所述除臭劑為硝酸鈣;所述過(guò)篩，是采用0.6mm的篩網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于：所述頁(yè)巖粉的粒度為≦0.6mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于：所述燒成的溫度是950~1050℃，保溫90~150min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于：所述粗練的時(shí)間為1.5~2h，保持混合料含水率在18~22%之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用城市污泥燒制磚的方法，其特征在于：所述陳腐的時(shí)間為5天。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于：所述練泥時(shí)間為1h，練后保持混合料含水率12~18%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于：所述成型，是對(duì)混合料使用20.5~33.5MPa的成型壓力壓制成型。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，其特征在于：所述干燥，是將成型后的坯體先自然風(fēng)干，然后于100~110℃下烘干10~12h。
說(shuō)明書(shū)
利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于污泥再利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方 法。
背景技術(shù)
作為現(xiàn)代城市之腎，污水處理廠不僅凈化水源，也產(chǎn)生了城市污泥。城市污泥安 全使用是一種有益資源，在建筑建材、農(nóng)業(yè)、能源、生物等領(lǐng)域可以取得較好的經(jīng)濟(jì) 效益;處理不當(dāng)將產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，造成重金屬富集、空氣污染等惡劣的二次污染。 通常，城市污泥的循環(huán)利用需要達(dá)到以下幾個(gè)最基本的要求：減量化，城市污泥含水 率較高、體積疏松、占地面積大，采用常規(guī)運(yùn)輸?shù)姆绞叫枰^高的運(yùn)輸成本。通過(guò)減 量這一步的處理，能有效的減去污泥所含的水份，縮減體積，方便長(zhǎng)距離運(yùn)輸與資源 化處理;穩(wěn)定化和無(wú)害化，污泥的組成復(fù)雜，含有許多的致病碳?xì)溆袡C(jī)物、病毒、細(xì) 菌和重金屬等，易威脅到人類健康與環(huán)境保護(hù)。且污泥組成易隨地區(qū)的變化而改變。 污泥堆置時(shí)，易釋放出二噁英、硫化氫等有毒物質(zhì)而污染環(huán)境。
廣西“十一五”期間已經(jīng)新建了69座污水處理廠，城市污水處理總量迅猛增至 405.4萬(wàn)m3/d，污水廠產(chǎn)生的固體廢棄物城市污泥，將成為繼污水處理之后，環(huán)境保 護(hù)中新出現(xiàn)的另一大難題。城市污泥組分復(fù)雜，含有大量致病細(xì)菌、病毒和重金屬， 且其含水率高不易于長(zhǎng)距離運(yùn)輸。以南寧市為例，原污水處理能力約為44萬(wàn)m3/d， 經(jīng)過(guò)擴(kuò)建及技術(shù)改造后，污水處理總能力達(dá)到80萬(wàn)m3/d，按污泥占污水比例的 0.3～0.5%[2]，由此增加的污泥可達(dá)0.8～1.6萬(wàn)m3/d。該市原有利用污泥生產(chǎn)有機(jī)肥、衛(wèi) 生填埋等處理措施難以滿足需要，進(jìn)一步研究污泥資源化、穩(wěn)定化、安全化的利用方 式迫在眉睫。
污泥由硅、鋁、鉀、鈣、氧等元素構(gòu)成基本組分，但是也存在銅、鋅、鎳等少量 重金屬及一些致病物質(zhì)，正是這些有害物質(zhì)成為了限制污泥循環(huán)利用的主要障礙。當(dāng) 前污泥的資源化利用研究主要集中在農(nóng)業(yè)土地堆肥和新型建筑材料研發(fā)。傳統(tǒng)的投 海、衛(wèi)生填埋由于土地匱乏及嚴(yán)重的二次污染越來(lái)越受到限制。農(nóng)業(yè)利用主要把污泥 當(dāng)做一種有機(jī)化肥來(lái)使用，經(jīng)過(guò)堆肥處理的污泥含有植物營(yíng)養(yǎng)和少量的礦物質(zhì)，適當(dāng) 用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，可顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。但是，近年來(lái)伴隨檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展， 污泥農(nóng)用容易受到重金屬的影響。建材利用是當(dāng)今污泥資源化研究的熱點(diǎn)，主要集中 在制磚、水泥、陶粒等領(lǐng)域，工藝方式有直接利用和焚燒過(guò)后利用，這種處置方法能 妥善處理污泥中的有害物質(zhì)，比如致病有機(jī)物、細(xì)菌和重金屬等，不足之處在于污泥 的摻量低、消耗大量能源。
關(guān)于利用城市污泥燒制磚塊的相關(guān)研究，我們查到如下公開(kāi)文獻(xiàn)：
1.顧愛(ài)軍等，城市污泥制磚的試驗(yàn)研究，江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，2(19)： 6-11。該文獻(xiàn)以城市污泥和粘土為原料制磚，實(shí)驗(yàn)中，公開(kāi)的污泥摻量0-30%，燒結(jié) 時(shí)間為2-8h，燒結(jié)溫度800～1100℃，對(duì)城市污泥進(jìn)行的資源化利用。但是，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā) 現(xiàn)，該方法中城市污泥的摻量最優(yōu)僅為5%，當(dāng)為城市污泥的摻量30%時(shí)，磚的抗壓 強(qiáng)度僅為0.25MPa，燒成密度僅為1.45g/cm3。因此，該文獻(xiàn)公開(kāi)的方法中，城市污泥 的利用率不高。
2、林子增等，城市污泥為摻料燒結(jié)磚的生產(chǎn)性試驗(yàn)研究，環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2009， 10(3)：1875-1878。該文獻(xiàn)也以城市污泥和粘土為原料制磚，公開(kāi)的污泥摻量0～5%， 加水?dāng)嚢杌旌�，控制含水�?7～19%;陳化均勻混合料顆粒間的空隙水分，制坯成型， 成型壓力約為218～310MPa，磚坯含水率控制在16～18%;坯體150～200℃，隧道窯 干燥，含水率降至6%以下，一般在3%左右;后980～1060℃隧道窯焙燒、降溫,制成 燒結(jié)磚。摻加11.9～5.0%污泥的粘土燒結(jié)磚抗壓強(qiáng)度在16.11～20.18MPa之間。但是， 該方法的城市污泥仍然限制在12%以內(nèi)，利用率不高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方 法，該方法的城市污泥利用率高、安全無(wú)毒、制得的磚塊具有良好的抗壓強(qiáng)度和較低 的導(dǎo)熱系數(shù)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
一種利用預(yù)燒城市污泥燒制磚塊的方法，包括如下步驟：
(1)混料：將城市污泥進(jìn)行預(yù)處理后，按一定比例與頁(yè)巖粉混合，得到混合料; 所述頁(yè)巖粉添加的重量份為50～75份，所述城市污泥添加的重量份為25～50份;若城 市污泥摻量大于50%，泥料的可塑性下降比較明顯，磚塊難以成型，制作時(shí)保水性差， 易開(kāi)裂，燒成之后表面更是容易出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重影響磚塊的性能。
(2)將所述混合料先后進(jìn)行粗練、陳腐、練泥、成型、干燥、燒成后即得成品。
所述預(yù)處理，是將城市污泥進(jìn)行除臭、晾曬、烘干、粉磨和過(guò)篩后，取部分在 550～600℃下預(yù)燒25～40min，然后與未預(yù)燒的城市污泥按1.2：1的重量比混合。使用 經(jīng)過(guò)預(yù)燒后的城市污泥，可在保持磚塊強(qiáng)度的前提下，提高污泥在原料中的摻量。
以上所述除臭，是將城市污泥與除臭劑混合陳放7天;所述除臭劑為硝酸鈣;所 述過(guò)篩，是采用0.6mm的篩網(wǎng)。
以上所述頁(yè)巖粉的粒度為≦0.6mm。
以上所述燒成的條件是：燒成溫度950～1050℃，保溫時(shí)間90～150min。在此溫度 范圍內(nèi)成色較好，溫度較低于950℃時(shí)磚塊呈現(xiàn)出的顏色較淡，出現(xiàn)欠燒現(xiàn)象;燒成 溫度高于1050℃時(shí)由于磚塊的收縮率過(guò)大，磚塊容易出現(xiàn)變形、開(kāi)裂等不良現(xiàn)象。
以上所述粗練的時(shí)間為1.5～2h，其間保持混合料漿含水率在18～22%之間。
以上所述陳腐的時(shí)間為5天。
以上所述練泥時(shí)間為1h，保持混合料含水率12～18%。含水率較低于12%時(shí)，坯 料較干不易成型，磚坯表面容易出現(xiàn)細(xì)裂紋;而含水率高于18%時(shí)，脫模過(guò)程中磚坯 容易變形、開(kāi)裂。
以上所述成型，是對(duì)經(jīng)過(guò)練泥后的混合料使用20.5～33.5MPa的壓力壓制成型。 成型壓力高于33.5MPa時(shí)，壓制的磚塊表面容易出現(xiàn)裂紋，用低于20.5MPa的成型壓 力成型又不易制成高強(qiáng)度的磚塊，成型壓力在20.5-33.5MPa之間比較適宜。
以上所述干燥，是將成型后的磚坯先自然風(fēng)干2～5天，然后在100～110℃的溫度 下烘干10～12h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
1.本發(fā)明的城市污泥利用率可高達(dá)50%，大大提高了污泥的利用率，符合循環(huán) 經(jīng)濟(jì)的要求。
2.本發(fā)明通過(guò)對(duì)城市污泥進(jìn)行除臭、烘干等預(yù)處理，可以使污泥大量應(yīng)用在建 筑墻體材料上，降低城市污泥資源化利用過(guò)程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害。
3.通過(guò)本發(fā)明方法制得的磚塊，具有良好的抗壓強(qiáng)度(18～25MPa)、較低的導(dǎo) 熱系數(shù)(1.1～1.3W·(m-1·k-1))，且本發(fā)明的燒成條件要求的燒成溫度較低，符合節(jié) 約能源的要求，因此具有十分重要的應(yīng)用意義。
